Sistem Pelindung Matahari Automatik Arduino Uno: 9 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:11

Produk yang dihasilkan adalah sistem pelindung cahaya automatik untuk kenderaan, sepenuhnya autonomi dan dikendalikan oleh sensor suhu dan cahaya. Sistem ini akan membenarkan naungan menutupi tingkap kereta ketika kereta mencapai suhu tertentu dan ketika sejumlah cahaya melewati kereta. Batas ditetapkan supaya tempat teduh tidak berfungsi ketika kenderaan dihidupkan. Suis ditambahkan ke sistem sekiranya anda ingin menaikkan bayangan walaupun kedua-dua parameter tidak terpenuhi. Sebagai contoh, jika malam itu sejuk dan anda mahu kereta anda dilindungi untuk privasi, anda boleh menekan suis untuk menaikkan tempat teduh. Anda juga boleh mematikan suis untuk mematikan sistem sepenuhnya.

Pernyataan masalah - "Apabila kenderaan ditinggalkan dalam keadaan panas, suhu dalaman kenderaan menjadi sangat tidak selesa, terutama bagi diri sendiri ketika memasuki kenderaan atau penumpang yang ditinggalkan di dalam kenderaan. Memiliki sistem buta juga dapat berfungsi sebagai alat keselamatan untuk mencegah seseorang melihat di dalam kenderaan anda. " Walaupun terdapat pelindung cahaya untuk kereta yang mudah dan senang dipasang, kadangkala boleh menjadi kerumitan dan anda mungkin lupa untuk memasangnya. Dengan sistem pelindung cahaya automatik, anda tidak perlu meletakkan pelindung secara manual atau ingat untuk meletakkannya kerana secara automatik akan naik apabila diperlukan.

Sumber Imej:

Langkah 1: Proses Konsep Reka Bentuk

Saya mahukan reka bentuk yang mudah dibuat dan digunakan yang akhirnya dapat disatukan ke dalam kenderaan. Ini bermaksud ia akan menjadi ciri yang sudah dipasang untuk kenderaan. Namun, seperti yang dibangun saat ini dapat digunakan untuk sistem teduh jendela juga. Untuk proses membuat reka bentuk, beberapa sketsa dan idea dibuat, tetapi setelah menggunakan matriks keputusan, produk yang dibuat sekarang adalah konsep yang akan dibina.

Langkah 2: Bahan Yang Digunakan

Gambar adalah komponen sebenar yang digunakan dalam projek. Helaian Data Projek terdapat dalam dokumen yang dilampirkan. Tidak semua helaian data dapat disediakan. Saya memerlukan kira-kira $ 146 untuk membina keseluruhan produk.

Sebilangan besar bahagian dan komponen berasal dari Amazon atau kedai pembaikan rumah yang disebut Lowe's.

Peranti lain yang digunakan:

Pelucut wayar

Tang

Pemutar skru Phillips

Pemutar skru flathead

Berbilang meter

Komputer riba

Program muat turun Arduino

Langkah 3: Logik: Bagaimana Ia Berfungsi

Litar:

Melalui komputer atau komputer riba, kod dari pengaturcara Arduino dihantar ke Arduino Uno yang kemudian membaca kod dan menguatkuasakan perintah. Sebaik sahaja kod diunggah ke Arduino Uno tidak perlu terus terhubung dengan komputer untuk meneruskan program selagi Arduino Uno mendapat bekalan kuasa yang berbeza untuk dijalankan. Jambatan H - dalam litar memberikan output 5 volt yang cukup untuk mengawal Arduino Uno. Membolehkan sistem berfungsi tanpa komputer sebagai bekalan kuasa untuk Arduino Uno, menjadikan sistem mudah alih, yang diperlukan jika ingin digunakan dalam kenderaan.

Dua suis had, sensor suhu, sensor cahaya, LED RBG, dan H - Bridge disambungkan ke Arduino Uno.

LED RBG adalah untuk menunjukkan di mana batang pemicu berada. Apabila pemicu berada di posisi bawah memicu suis had bawah LED menunjukkan merah. Apabila pencetus berada di antara kedua-dua suis had, paparan LED berwarna biru. Apabila pemicu berada di bahagian atas memukul suis had atas, LED menunjukkan merah jambu.

Suis had adalah suis cutoff untuk litar untuk memberitahu sistem untuk menghentikan pergerakan motor.

Jambatan H - berfungsi sebagai geganti untuk kawalan putaran motor. ia berfungsi dengan menghidupkan secara berpasangan. ia mengalihkan arus arus melalui motor, yang mengawal kekutuban voltan yang memungkinkan perubahan arah berlaku.

Bateri 12 Volt, 1.5 Amp memberikan kuasa untuk motor. Bateri disambungkan ke jambatan H sehingga arah putaran motor dapat dikendalikan.

Suis togol manual berada di antara bateri dan jambatan H untuk bertindak sebagai komponen Hidup / Mati untuk mensimulasikan ketika kereta hidup atau mati. Apabila suis dihidupkan, menunjukkan bahawa kenderaan dihidupkan, tidak akan ada tindakan sama sekali. Dengan cara itu semasa memandu kenderaan anda, tempat teduh tidak akan berfungsi. Apabila Switch dimatikan, bertindak seolah-olah kenderaan juga mati maka sistem akan berfungsi dan berfungsi dengan baik.

Sensor suhu adalah komponen kunci untuk litar, jika suhu ambang yang ditetapkan tidak dipenuhi, maka tidak ada tindakan yang akan dilakukan walaupun cahaya diperhatikan. Sekiranya ambang suhu dipenuhi, maka kod tersebut memeriksa sensor cahaya.

Sekiranya parameter sensor cahaya dan suhu terpenuhi maka sistem menyuruh motor bergerak.

Komponen Fizikal:

Gear terpasang pada motor DC 12V 200rpm. Gear menggerakkan batang pemacu yang memutarkan rantai dan sistem gegancu yang mengawal pergerakan atas atau bawah batang aluminium yang dipasang pada rantai. Batang logam disambungkan ke tempat teduh, membolehkannya dinaikkan atau diturunkan bergantung pada parameter kod semasa yang meminta bayangan berada.

Langkah 4: Pembangunan Projek

Proses Penciptaan:

Langkah 1) Bina Bingkai

Langkah 2) Pasang komponen ke bingkai; termasuk sistem gear dan rantai, juga roller roller dengan pin pengunci dikeluarkan

Saya menggunakan tang untuk melepaskan penutup hujung dari roller roller untuk melepaskan pin pengunci. Sekiranya tidak berhati-hati ketegangan pegas di roller roller akan reda, jika itu berlaku, mudah digulung semula. Cukup tahan roller roller dan putar mekanisme dalaman sehingga ketat.

Langkah 3) Buat litar di papan roti - gunakan wayar jumper untuk menyambungkan pin papan roti yang betul ke pin digital atau Analog Arduino.

Langkah 4) Buat kod di Arduino

Langkah 5) Kod ujian; Lihat cetakan pada monitor bersiri, jika masalah membuat pembetulan pada kod.

Langkah 6) Selesaikan projek; Kod berfungsi dengan litar dan struktur produk yang dibuat.

Banyak Forum dan video tutorial digunakan untuk membantu saya membuat projek saya.

Senarai Rujukan:

• https://www.bc-robotics.com/tutorials/controlling-…
• https://learn.adafruit.com/tmp36-temperature-senso…
• https://steps2make.com/2017/10/arduino-temperature…
• https://learn.adafruit.com/tmp36-temperature-senso…
• https://forum.allaboutcircuits.com/threads/start-s…
• https://www.instructables.com/id/Control-DC-Motor-…
• https://forum.allaboutcircuits.com/threads/start-s…
• https://www.arduino.cc/
• https://forum.allaboutcircuits.com/threads/start-s…
• https://howtomechatronics.com/tutorials/arduino/a…
• https://forum.allaboutcircuits.com/threads/start-s…
• https://www.energyefficientsolutions.com/Radiant-B…

Dengan percubaan dan kesilapan, penyelidikan, dan bantuan tambahan dari rakan sekerja dan profesor kolej saya dapat membuat projek akhir saya.

Langkah 5: Proses Penciptaan: Kerangka

Produk ini akan dibina supaya dapat dibuat dengan bahagian yang mudah diperoleh.

Rangka fizikalnya hanya dibuat dari kayu cedar dan skru.

Bingkai panjangnya 24 inci dengan tinggi 18 inci. kira-kira ini adalah skala 1: 3 dari kaca depan kenderaan purata saiz penuh.

Produk fizikal mempunyai dua peralatan plastik dan rantai, dua batang logam, dan teduhan roller.

Gear disambungkan ke motor DC, ia memutar batang logam yang bertindak sebagai batang pemandu yang mengawal pergerakan rantai. Batang pemandu ditambahkan agar bayangan bergerak secara merata.

Gear dan rantai membolehkan batang logam yang berbeza untuk mengangkat dan menurunkan tempat teduh, dan bertindak sebagai pencetus untuk dua suis had..

Shadow roller pada asalnya mempunyai mekanisme pengunci di dalamnya semasa dibeli dan saya mengeluarkannya. Ini memberi roller roller keupayaan untuk ditarik ke atas dan diturunkan ke bawah tanpa terkunci pada kedudukan setelah gerakan mengangkat berhenti.

Langkah 6: Persediaan Pendawaian

Pendawaian harus disusun dengan rapi dan wayar harus dipisahkan sehingga tidak berlaku gangguan antara wayar. Tidak ada pematerian dilakukan semasa projek ini.

Sensor Cahaya Ywrobot LDR digunakan sebagai pengesan cahaya, ia adalah perintang foto yang disambungkan ke pin analog A3 pada Arduino UNO

Sensor Suhu DS18B20 digunakan sebagai parameter suhu yang ditetapkan untuk projek, ia dibaca dalam Celsius dan saya menukarnya untuk dibaca dalam Fahrenheit. DS18B20 berkomunikasi melalui bas 1-Wire. Perpustakaan mesti dimuat turun dan disatukan ke dalam sketsa kod Arudino supaya DS18B20 dapat digunakan. Sensor suhu disambungkan ke pin digital 2 di Arduino UNO

LED RBG digunakan sebagai petunjuk untuk kedudukan kedudukan naungan. Merah adalah apabila bayangan sepenuhnya naik atau turun sepenuhnya, dan berwarna biru ketika berada dalam keadaan bergerak. Pin merah pada LED disambungkan ke pin digital 4 di Arduino UNO. Pin biru pada LED disambungkan ke pin digital 3 di Arduino UNO

Suis had mikro digunakan sebagai titik berhenti untuk kedudukan teduhan dan pergerakan motor berhenti. Limit Switch di bahagian bawah yang disambungkan ke pin digital 12 di Arduino UNO. Limit Switch di bahagian atas yang disambungkan ke pin digital 11 di Arduino UNO. Kedua-duanya diatur ke kondisi awal nol ketika tidak dipicu / ditekan

L298n Dual H-Bridge digunakan untuk kawalan putaran motor. Perlu mengendalikan bateri yang disediakan. Daya dan arde dari bateri 12V disambungkan ke H-Bridge, yang memberikan kuasa untuk motor gear 12V 200rpm. H-Bridge dihubungkan ke Arduino UNO

Bateri 12Volt 1.5A yang boleh dicas semula memberikan kuasa untuk motor

Motor DC gear 12Volt 0.6 A 200rpm yang dipusingkan terbalik digunakan untuk projek ini. Terlalu pantas untuk beroperasi pada kitaran tugas penuh semasa dikendalikan dengan Pulse Width Modulation (PWM)

Langkah 7: Data Reka Bentuk Projek

Tidak banyak data eksperimen, pengiraan, grafik atau lengkung diperlukan untuk mengembangkan projek. Sensor cahaya dapat digunakan untuk rentang kecerahan yang besar dan sensor suhu memiliki kisaran dari -55 ° C hingga 155 ° C yang lebih daripada menampung julat suhu kami. Bayangan itu sendiri terbuat dari kain vinil dan dilekatkan pada batang aluminium dan bateri 12V dipilih kerana saya tidak mahu mempunyai masalah dengan kuasa. Motor 12V dipilih untuk menangani voltan dan arus yang dibekalkan dari bateri dan berdasarkan pengetahuan sebelumnya bahawa ia harus cukup kuat untuk beroperasi di bawah daya yang akan digunakan. Pengiraan dilakukan untuk mengesahkan bahawa ia benar-benar dapat menangani tork yang akan dikenakan pada batang 0.24 inci motor. Oleh kerana jenis rod Aluminium yang tepat tidak diketahui kerana menggunakan bekalan peribadi, Aluminium 2024 digunakan untuk pengiraan. Diameter rod kira-kira 0.25 inci dan panjangnya 18 inci. Dengan menggunakan kalkulator berat kedai logam dalam talian, berat rod ialah 0.0822 lb. Kain vinil yang digunakan dipotong dari sekeping yang lebih besar seberat 1.5 lb. Potongan kain persegi yang digunakan berukuran 12 panjang dengan lebar 18 inci dan separuh ukuran kepingan asal. Atas sebab ini, berat kain kami kira-kira 0,75 lb. Berat gabungan keseluruhan untuk rod dan kain adalah 0,8322 lb. Tork kerana beban gabungan ini bertindak di tengah jisim rod dan dikira dengan mengalikan berat keseluruhan dengan jejari poros 0,24 inci. Tork keseluruhan akan bertindak di tengah rod dengan nilai 0.2 lb-in. Batang diperbuat daripada satu bahan dengan diameter seragam dan mempunyai sokongan rantai di satu hujungnya dan batang motor di hujung yang lain. Oleh kerana sokongan rantai dan poros motor adalah jarak yang sama dari pusat rod, tork kerana beratnya dikongsi oleh setiap hujungnya sama. Oleh itu, poros motor perlu menangani separuh daripada tork kerana berat atau.1 lb-in. Motor DC kami mempunyai tork maksimum 0,87 lb-in pada 200 rpm yang lebih dari sekadar menampung pelindung matahari dan rod sehingga motor dilaksanakan sehingga pengujian dapat dimulakan. Pengiraan membuat saya menyedari bahawa motor tidak boleh beroperasi pada keadaan maksimum sehingga kitaran tugas harus dikurangkan dari 100 peratus. Kitaran tugas dikalibrasi oleh percubaan dan kesilapan untuk menentukan kelajuan ideal untuk menaikkan dan menurunkan cahaya matahari.

Langkah 8: Lakaran Arduino

Untuk memprogram kod saya menggunakan Arduino IDE. Muat turun programmer melalui laman web

Ia mudah digunakan jika anda tidak pernah menggunakannya sebelumnya. Ada banyak video tutorial di YouTube atau internet untuk mempelajari cara membuat kod program dalam perisian Arduino.

Saya menggunakan mikrokontroler Arduino UNO sebagai perkakasan untuk projek saya. Cukup input pin digital yang saya perlukan.

Fail yang dilampirkan adalah kod saya untuk projek dan cetakan monitor bersiri. Seperti yang dapat dilihat dalam dokumen yang menunjukkan cetakan, ia menyatakan ketika bayangan berada di atas atau ke bawah sepenuhnya, dan ketika bergerak ke atas atau ke bawah.

Untuk menggunakan sensor suhu DS18B20 dapat digunakan Perpustakaan yang disebut OneWire. Perpustakaan ini terdapat di bawah tab Sketsa semasa program Arduino dibuka.

Agar kod berfungsi, pastikan Pelabuhan dan Papan yang betul digunakan semasa memuat naik kod, jika tidak, Arduino akan memberikan KESALAHAN dan tidak berfungsi dengan betul.

Langkah 9: Produk Akhir

Saya meletakkan semua pendawaian di dalam kotak untuk melindungi mereka daripada rosak atau dikeluarkan menyebabkan litar mungkin tidak berfungsi.

Video memaparkan semua kemungkinan tetapan untuk pelindung cahaya automatik. Bayangan naik, kemudian cahaya ditutup untuk mengembalikan bayangan ke bawah. Ini hanya berfungsi kerana ambang suhu telah dipenuhi, jika suhu tidak cukup hangat, tempat teduh tidak akan bergerak sama sekali dan akan tetap berada di bawah dalam posisi rehat. Suhu yang diperlukan agar sistem berfungsi dapat diubah dan disesuaikan seperti yang dikehendaki. Tombol beralih dalam video adalah untuk menunjukkan ketika kenderaan dihidupkan atau ketika ingin berhenti memberikan kuasa kepada motor.

Produk ini benar-benar mudah alih dan autonomi. Ia dirancang untuk menjadi barang yang dimasukkan ke dalam kendaraan sebagai sistem teduhan automatik, tetapi dapat menggunakan konstruksi semasa untuk sistem teduhan luar atau di dalam rumah untuk tingkap.

Untuk kegunaan dalaman, produk akhirnya dapat disambungkan ke termostat rumah secara fizikal atau dengan penyesuaian Bluetooth ke litar dan kod, memungkinkan untuk mengendalikan produk dengan aplikasi mudah alih. Ini bukan maksud asal atau bagaimana produk itu dibina, hanya potensi penggunaan reka bentuk.