Rèm tự động với Arduino: 6 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Thời gian dự án !: Tự động đóng / mở rèm.

Tôi đã xem một số dự án khác để đóng và mở (tự động) rèm cửa, tôi chắc chắn muốn tự mình xây dựng một cái ngay bây giờ.

Hầu hết các thiết kế khác mà tôi thấy đều được xây dựng bằng cách sử dụng một dây câu. Tôi không muốn sử dụng một dây câu, bởi vì một lúc nào đó dây câu sẽ đứt?

Đối với rèm tự động này, tôi đã sử dụng một dây đai định thời có răng (bằng kim loại, rất bền) và một bánh xe pully thời gian (20 răng), cũng được sử dụng cho một số máy in 3d.

Mục tiêu là rèm cửa sẽ tự động mở và đóng khi trời sáng hoặc tối, và tất nhiên là thao tác ghi đè bằng tay. Tôi cũng đã xem xét một bộ đếm thời gian với RTC, nhưng cho đến nay điều này hoạt động tốt, không có RTC.

(để có một bộ sưu tập fotos và phim, tôi đã tạo một album chia sẻ:

photos.google.com/share/AF1QipNMP3QPAfzsXe…

Ngoài ra, hãy xem hướng dẫn ngắn và video này về kết quả cuối cùng:

đóng-mở-rèm-2

Bước 1: Vật liệu và công cụ bạn cần

Bước 1:

Thu thập tất cả những thứ bạn cần. Điều này có thể thay đổi trong các tình huống khác.

Các vật liệu tôi đã sử dụng:

Các thành phần

"Cơ khí":

Đai định thời cho máy in 3d: 3 hoặc 6 mét, tùy thuộc vào kích thước cửa sổ / rèm của bạn.

(ví dụ: nếu rèm của bạn phải che 1,5 mét, bạn cần dây đai 3 mét)

(đã đặt hàng tại AliExpress: chiều rộng vành đai GT2 6 mm Máy in 3D RepRap 10 mtr.)

Bánh xe ròng rọc 20 răng

(đã đặt hàng tại AliExpress: Ròng rọc định thời GT2 20 răng Alumium Lỗ khoan 5mm phù hợp với đai GT2 Chiều rộng 6mm Bản sửa lại Máy in 3D Prusa i3)

Bánh xe trục trơn (không có răng) (hoặc bánh xe ròng rọc lăn tự do thứ hai)

Gỗ 20x10x1,8 cm

Gỗ 2x2x6 cm

Các dải nhôm có lỗ trượt (đôi khi chúng được sử dụng để căn chỉnh các khung ảnh trên tường, tôi đã để chúng nằm xung quanh một số chỗ)

Một số đai ốc và bu lông 5mm

Một số đai ốc và bu lông 3 mm

Một số vít và phích cắm để gắn vào tường

Tấm nhôm 0,2x2x30cm, cắt 4 dải từ 2x1,5 cm

Đồ điện:

Arduino Uno R3

Nguồn điện 12V 2A (tùy thuộc vào động cơ bạn sử dụng)

Động cơ có bánh răng (60 đến 120 vòng / phút)

Trình điều khiển động cơ L298n

Bảng mạch nhỏ 3x2,5 cm

3 đèn

3 điện trở 220 hoặc 330 ohm (điện trở giới hạn dòng cho đèn LED)

LDR

1 điện trở 330 Ohm (bộ chia tương tự với LDR)

4 điện trở 10K (kéo điện trở lên cho công tắc)

Một số tiêu đề cho bảng mạch nhỏ

Dây (dây Dupont / Arduino), nam-nam - nam-nữ

Vỏ (115x90x55)

Chuyển đổi với ba vị trí bật / tắt / bật

Rơ le sậy 2x (nhỏ) có nam châm

Ống / dây co nhiệt

Công cụ được sử dụng:

Hàn sắt / hàn

Máy khoan

Nhìn thấy

Tua vít

Keo nóng

Kìm

Tua dây

Cái kéo

Kiên nhẫn

Bước 2: Các bước tạo mô-đun

Bước 2:

Đầu tiên, tôi đã lên kế hoạch làm cho mọi thứ trở nên mô-đun nhất có thể: Giàn động cơ, giàn trục thứ hai, Arduino, bộ điều khiển động cơ, giao diện đầu nối, vỏ máy.

Tôi bắt đầu với việc tạo giàn động cơ và đầu nối (để kết nối động cơ, công tắc sậy và LDR với bộ điều khiển thông qua đầu nối RJ45) trên một mảnh gỗ được làm thủ công.

Toàn bộ phụ thuộc một chút vào loại động cơ bạn có / sử dụng, nhưng quan trọng là dây đai dẫn động bởi bánh xe ròng rọc nằm rất gần đường ray của rèm (khoảng 1 đến 1,5 cm bên cạnh).

Tôi có một vài động cơ có bánh răng nằm xung quanh, cái mà tôi đã tiết kiệm được từ một người pha cà phê chuyên nghiệp cách đây rất lâu. Chúng là 24 volt với một bánh răng làm giảm RPM của động cơ xuống khoảng 120 RPM khi ở trên 24 volt. Tôi sử dụng động cơ trên 12 Volt ở đây, vì vậy RPM giảm tốc là khoảng 60. Tôi đã sử dụng 12 V vì Arduino cũng được cấp nguồn với nguồn điện mà tôi có cho dự án này và để giảm tối đa. công suất cho đầu nối (xem thêm về điều đó bên dưới).

Gắn bánh xe pully có răng cưa vào trục của động cơ / bánh răng. Trục của bánh răng 6 mm, puli bánh xe 5 mm. vì vậy tôi cần phải khoan lỗ của bánh xe pully lớn hơn đến 6 mm.

Sau đó, tạo một giá đỡ cho động cơ đã cho này, cắt bỏ gỗ để động cơ và bánh răng sẽ vừa khít và có thể gắn các công tắc Reed bên cạnh nó và gắn nó vào tường bằng hai phích cắm và vít.

Tiếp theo, tôi sử dụng một đầu nối RJ45 (cái), để kết nối tất cả các dây từ động cơ và hai công tắc sậy và một LDR. Tám dây (4 cặp) trong một cáp mạng là vừa đủ để thực hiện công việc.

Động cơ chỉ rút ra từ 0,1 đến 0,3 amps (với 12 Volts, 1,2 đến 4 watt) (tùy thuộc vào tải mà nó nhận được từ rèm). Một dây duy nhất trong cáp Mạng (ít nhất là trong những loại tôi có) có thể dễ dàng duy trì 10 watt. Trên thực tế, tiêu chuẩn PoE là 15 watt cho mỗi cặp, nhưng bạn cũng cần một cáp PoE tốt được chứng nhận.

Và chiều dài đã sử dụng của cáp chỉ khoảng 2 mét. Tuy nhiên, đây là mối quan tâm chính của tôi: Liệu hệ thống dây điện cho động cơ có thể mang công suất mà động cơ cần. Cho đến nay, không có vấn đề gì, không làm nóng các kết nối hoặc dây dẫn và tôi đã xây dựng một phần mềm an toàn: Động cơ có thể và sẽ chỉ chạy trong một khoảng thời gian xác định / tối đa (30 đến 50 giây, cũng tùy thuộc vào thời gian nó sẽ mất để đóng hoặc mở màn). Bạn cần phải điều chỉnh điều này cho tình huống của riêng bạn.

Nếu vượt quá thời gian chạy này, động cơ sẽ dừng và không được bộ điều khiển động cơ điều khiển trở lại. Lý do của thời gian chạy vượt quá sau đó cần được điều tra và giải quyết trước khi bạn đặt lại Arduino / bộ điều khiển (chỉ cần rút / cắm cáp nguồn để đặt lại).

Cáp mạng thẳng một đầu sẽ là lý tưởng nhất, nhưng hầu hết các cáp ethernet (nếu không phải tất cả) sẽ có đầu nối xoắn, vì vậy các dây màu bạn sử dụng ở một đầu sẽ không giống nhau ở đầu kia, nếu bạn biết tôi muốn nói gì. Bạn phải theo dõi chính xác cách bạn sắp xếp mọi thứ.

Tôi có thể sử dụng hai chiếc cặp như vậy, đôi màu cam và màu nâu giống nhau ở cả hai đầu, nhưng cặp màu xanh lam và xanh lục ở một đầu, lại trở thành sự kết hợp của hai chiếc ở đầu kia. Không thành vấn đề, miễn là bạn biết sự kết hợp màu nào được kết nối với những gì ở đầu bên kia.

Bước 3: Tạo trục thứ hai

Đây là một bước đơn giản: xem hình ảnh. Tạo một giàn trục thứ hai nhỏ cho dây đai chạy vào, tôi đã sử dụng một dải nhôm có lỗ trượt giúp bạn có thể dễ dàng đặt độ căng chính xác lên dây đai một cách dễ dàng. Gắn nó gần thanh ray ở đầu kia của rèm / cửa sổ. Xem hình ảnh.

Như vậy, với một khối gỗ nhỏ, dải nhôm có dải trượt, bu lông 5mm và 2 đai ốc ghép lại với nhau như trong ảnh và khoan lỗ để gắn vào tường bằng một số phích cắm và vít gần thanh ray ở đầu bên phải của rèm.

Bước 4: Thắt lưng

Thắt lưng:

Điều này thực sự cần phải được thực hiện một cách chính xác. Bởi vì tôi sử dụng trục điều chỉnh và công tắc sậy, tôi đã tạo ra một số lề, nhưng chiều dài của dây đai cần phải khá chính xác và vị trí của nam châm và kẹp hơn nữa.

Tôi đã mua dây đai này từ AliExpress, dây đai thời gian có răng được gia cố 10 triệu (cho bánh xe ròng rọc 20 răng (cũng từ / qua AliExpress)), giá chỉ 7,60 Euro.

Cuối cùng, tôi đã sử dụng hết 10 mét, một cho tấm rèm rộng 3 mtr (vì vậy tôi cần khoảng 6 mét của dây đai này), và một cái khác cho một cửa sổ nhỏ hơn, rèm rộng 1,7 triệu, vì vậy 3,4 triệu khác được sử dụng

Để có được chiều dài chính xác của dây đai, bạn cần lắp giàn động cơ và giàn trục thứ hai vào những vị trí mong muốn trên tường. Quấn dây đai đủ căng xung quanh các bánh xe và cắt dây đai.

Trong 4 dải nhôm 0,2x1,5x2 cm khoan lỗ 3 mm. Kẹp hai dải lên nhau và khoan ba lỗ (để các lỗ được thiết kế đều nhau, để sau này lắp các bu lông vào). Hai lỗ ở mép / đầu và một lỗ ở giữa, nhưng hãy đảm bảo dây đai có thể di chuyển giữa hai lỗ. Điều này là để gắn một bộ dải vào thắt lưng cho một đầu của rèm, và hai dải nhôm còn lại được sử dụng để gắn / kẹp hai đầu của thắt lưng với nhau với sự trợ giúp của một đoạn thắt lưng nhỏ dài 1,5 cm (xem ảnh).

Do đó, kết nối này phục vụ hai mục đích, kết nối các đầu dây đai để tạo thành vòng lặp và hoạt động như một trong hai phần đính kèm rèm. Vặn chặt các đai ốc trên kẹp này để đai đủ chắc để kéo và đẩy rèm. Lực cũng không nhiều lắm, tối đa là 2 đến 3 kg (trừ khi có sự cố xảy ra ?!).

Kẹp còn lại chưa nên vặn chặt vì sau này cần điều chỉnh vị trí của kẹp này cho tấm rèm kia.

Sau khi hoàn thành đai, quấn nó xung quanh bánh xe pully và bánh xe trục và căng đai một cách chắc chắn với trục điều chỉnh / dải nhôm ở một đầu.

Đừng gắn rèm vào kẹp, bạn cần kiểm tra và điều chỉnh mọi thứ chính xác trước khi có thể gắn rèm.

Do đó, clip không phải là kết nối "vòng lặp" nên vẫn là "có thể trượt".

Bước 5: Arduino, Bộ điều khiển động cơ và Bảng giao diện

Arduino, bộ điều khiển động cơ và bảng giao diện.

Đối với mô-đun, tôi đã sử dụng một bảng giao diện nhỏ (PCB) để tạo các tiêu đề và điện trở cần thiết để kéo lên và cho bộ chia LDR, sau đó kết nối với các tiêu đề cái tất cả các dây của đầu nối RJ45 và công tắc ghi đè thủ công.

Cuối cùng, bảng giao diện có thể là một điểm yếu trong tổng thể, và có thể không cần thiết, và các kết nối trực tiếp có lẽ tốt hơn và dễ dàng hơn.

Việc phân bổ các chân trên Arduino như sau;

// cấp phát chân:

// A0 - LDR

// 0 + 1 - In nối tiếp

// 2 - dẫn màu xanh lá cây

// 3 - dẫn đỏ

// 4, 5 - trình điều khiển động cơ L298n

// 6, 7 - MIỄN PHÍ

// 8 - Công tắc cây lau trên cùng - close (d)

// 9 - công tắc sậy dưới cùng - mở (ed)

// 10 - Mở công tắc thủ công

// 11 - Đóng công tắc thủ công

// 12 - MIỄN PHÍ

// 13 - đèn led nhấp nháy còn sống (màu vàng bên ngoài)

Kết nối tất cả các dây với bảng giao diện thông qua dây Arduino (đực-cái) theo vị trí chân ở trên.

Hàn 3 con led với cực dương (chân dài) + điện trở vào chân 2, 3 và 13 của Arduino, và cực âm với đất.

Tôi đã sử dụng:

Ghim 2 sang Xanh lá cây, để biểu thị màn mở. (bức màn bên trái nhìn từ phía trước)

Ghim 3 thành Đỏ, để biểu thị việc đóng rèm. (bức màn bên trái nhìn từ phía trước)

Chân 13 thành Màu vàng để nhấp nháy còn sống (Tuy nhiên, tôi đã không sử dụng cái này nữa, vì đèn LED nhấp nháy trong bóng tối có thể gây khó chịu, nhưng nó có để sử dụng ?, Tôi đã lập trình đèn LED không thực sự được sử dụng, mặt khác, cũng có thể dễ dàng sử dụng chỉ báo TỐI hoặc ÁNH SÁNG để chỉ chớp mắt trong ngày).

Trên thực tế, việc lập trình này đi cùng với việc xây dựng bộ điều khiển này. Ý tưởng về đèn led màu đỏ và xanh lá cây xuất hiện sau đó, và việc sử dụng / a màu vàng trở nên ít hơn / không quan trọng.

Bước 6: Kết hợp tất cả lại với nhau

Đã xây dựng trường hợp. Vỏ hộp có kích thước CASE115x90x55MM ở bên ngoài, ở bên trong nó nhỏ hơn một chút (107x85x52, Khoan lỗ 5 mm cho đèn Led, lỗ 6 mm cho công tắc, lỗ 6 mm cho dây đầu nối / cáp mạng và các lỗ cho đầu nối nguồn Arduino và đầu nối USB (dễ dàng lập trình / cập nhật Arduino)

Ngoài ra, hàn hai dây từ đầu nối nguồn Arduino đến bộ điều khiển động cơ. Arduino được cấp nguồn thông qua đầu nối nguồn bên ngoài này, và bộ điều khiển động cơ cũng vậy.

Đặt Arduino, bộ điều khiển động cơ và PCB trong trường hợp và kết nối tất cả các dây (LED'S với điện trở 220 ohm, công tắc với điện trở kéo lên và cũng dẫn cáp ethernet qua lỗ với PCB và kết nối với các đầu cắm.

Gắn giàn động cơ vào tường bên trái cửa sổ, trục bánh xe thứ hai vào bên phải cửa sổ, đặt dây đai xung quanh bánh xe ròng rọc, kết nối cáp ethernet với đầu nối RJ45 trên giàn động cơ, khởi động Arduino lúc đầu chỉ có USB.

Tải lên chương trình / phần sụn "rèm-2.ino" và kiểm tra các giá trị LED và công tắc sậy, và thao tác thủ công thông qua đầu ra màn hình Arduino IDE Serial. Đặc biệt cẩn thận đối với các thử nghiệm đầu tiên, tùy thuộc vào cách bạn đấu dây động cơ với bộ điều khiển động cơ, động cơ phải quay ngược chiều kim đồng hồ để đóng rèm và theo chiều kim đồng hồ để mở. Nếu điều đó không đúng, bạn có thể nối dây trên bộ điều khiển động cơ hoặc PCB hoặc lập trình lại hàm "motor_open ()" và "motor_close ()" để làm ngược lại. (Bộ điều khiển tín hiệu quay theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược theo chiều kim đồng hồ).

Các nam châm cho các công tắc sậy nên được đặt ở những vị trí chiến lược chính xác. Khi kẹp cho rèm bên phải ở đúng vị trí (do đó, cũng ở xa bên phải, khi rèm đang mở), thì kẹp cho rèm bên trái ở xa bên trái (rèm mở) và nam châm đối với công tắc lau sậy dưới cùng nên ở rất gần bên trái của clip đối với rèm bên trái (xem thêm video và ảnh).

Sau đó, nam châm cho công tắc lau sậy trên cùng phải ở trên cùng của đai ở giữa cửa sổ (một lần nữa, khi rèm đang mở). Hình ảnh và video sẽ làm cho nó rõ ràng.

Nam châm trên cùng sẽ di chuyển sang trái (về phía giàn động cơ), khi đóng rèm, và nên kích hoạt công tắc lau, khi rèm gặp nhau ở giữa (vị trí đóng) Nếu kích hoạt công tắc lau quá muộn, bạn có một vấn đề (lớn). Động cơ sẽ cố gắng kéo các tấm rèm lại với nhau, nhưng chúng đã bị kẹt, do đó dây curoa sẽ bị đơ hoặc trượt, hoặc động cơ bị khựng lại, kéo theo dòng điện cao. Vì vậy, điều chỉnh điều này là rất quan trọng, và điều này cũng áp dụng cho vị trí đóng cửa. Nhưng dù sao, việc điều chỉnh điều này không thực sự mất nhiều thời gian và công sức đến vậy.. Việc dán / dán các nam châm lên trên và dưới của dây đai cần phải chính xác, với tùy chọn trượt của công tắc sậy trên giàn động cơ, bạn có lề để điều chỉnh nó vừa phải: xem phim này để kiểm tra lần cuối

Bộ phim đầu tiên trong album được chia sẻ này là một bài kiểm tra đai và đọc các công tắc:

photos.google.com/share/AF1QipNMP3QPAfzsXe…

Bạn có thể sử dụng ghi đè swith thủ công để kiểm tra điều này.

Che / mở LDR, bạn có thể mô phỏng bóng tối và ánh sáng.

Khi các kẹp trên dây đai dừng lại đúng vị trí, bạn có thể gắn rèm vào các kẹp và tận hưởng khả năng đóng và mở rèm tự động của mình:-)