Tenda automatica con Arduino: 6 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Tempo di progetto!: Apri/chiudi tenda automatico.

Ho visto altri progetti per chiudere e aprire (automaticamente) le tende, volevo sicuramente costruirne uno io stesso ora.

La maggior parte degli altri progetti che ho visto sono stati realizzati utilizzando una lenza. Non volevo usare una lenza, perché le lenze si romperanno sempre ad un certo punto?

Per questa tenda automatica ho utilizzato una cinghia dentata dentata (con rinforzo metallico, quindi molto resistente) e una puleggia dentata (20 denti), che vengono utilizzate anche per alcune stampanti 3d.

L'obiettivo era che le tende si aprissero e si chiudessero automaticamente, quando diventa chiaro o scuro, e ovviamente un comando manuale. Ho preso in considerazione anche un timer con un RTC, ma finora funziona bene, senza un RTC.

(per una raccolta di foto e filmati, ho creato un album condiviso:

photos.google.com/share/AF1QipNMP3QPAfzsXe…

Inoltre, guarda il breve manuale e questo video del risultato finale:

chiudi-apri-tende-2

Passaggio 1: materiali e strumenti necessari

Passo 1:

Raccogliendo tutte le cose di cui hai bisogno. Questo potrebbe variare in altre situazioni.

I materiali che ho usato:

I componenti

"Meccanico":

Cinghia dentata per stampanti 3D: 3 o 6 metri, a seconda delle dimensioni della finestra/tenda.

(esempio: se la tua tenda deve coprire 1,5 metri, hai bisogno di una cintura di 3 metri)

(ordinato su AliExpress: larghezza cintura GT2 6 mm stampante RepRap 3D 10 mt.)

puleggia 20 denti

(ordinato su AliExpress: GT2 Puleggia dentata 20 denti Alumium Bore 5mm adatto per cintura GT2 Larghezza 6mm Stampante 3D RepRap Prusa i3)

Ruota ad asse liscio (senza denti) (o una seconda puleggia a rotolamento libero)

Legno 20x10x1.8 cm

Legno 2x2x6 cm

Strisce di alluminio con foro scorrevole (a volte vengono utilizzate per allineare cornici su un muro, le avevo in giro da qualche parte)

Alcuni dadi e bulloni da 5 mm

Alcuni dadi e bulloni da 3 mm

Alcune viti e tasselli per il fissaggio al muro

Piatto in alluminio 0.2x2x30cm, taglia 4 strisce da 2x1.5 cm

Roba elettrica:

Arduino Uno R3

Alimentazione 12V 2A (a seconda del motore utilizzato)

Motore con ingranaggio (da 60 a 120 giri/min)

Driver del motore L298n

Circuito piccolo 3x2,5 cm

3 LED

3 resistenze da 220 o 330 ohm (resistenze limitatrici di corrente per LED)

LDR

1 resistenza 330 Ohm (partitore analogico con LDR)

4 resistenze 10K (resistenze pull up per interruttori)

Alcune intestazioni per circuiti stampati piccoli

Fili (fili Dupont/Arduino), maschio-maschio – maschio-femmina

Cassa (115x90x55)

Interruttore con tre posizioni on/off/on

2x (piccoli) relè Reed con magneti

Tubo/filo termoretraibile

Strumenti utilizzati:

Saldatore / Saldatura

Trapano

Sega

cacciaviti

Colla calda

Pinze

Spelafili

Forbice

Pazienza

Passaggio 2: passaggi per la creazione dei moduli

Passo 2:

Innanzitutto, ho pianificato di rendere le cose il più modulari possibile: rig motore, rig secondo asse, Arduino, controller motore, interfaccia connettore, custodia.

Ho iniziato con la creazione dell'attrezzatura del motore e del connettore (per collegare il motore, gli interruttori reed e l'LDR al controller tramite un connettore RJ45) su un pezzo di legno artigianale.

Il tutto dipende un po' dal tipo di motore che hai/usa, ma la chiave è che la cinghia azionata dalla puleggia è molto vicino ai binari della tenda (circa 1 a 1,5 cm. accanto).

Avevo un paio di motori con ingranaggi in giro, che ho salvato molto tempo fa da un produttore di caffè professionista. Erano a 24 volt con un ingranaggio che riduce i giri del motore a circa 120 giri al minuto quando è a 24 volt. Io uso il motore a 12 Volt qui, quindi il numero di giri del cambio è di circa 60. Ho usato 12 V perché l'Arduino è alimentato anche con l'alimentatore che avevo per questo progetto, e per ridurre il max. wattaggio per il connettore (vedi di più su quello sotto).

Fissare la puleggia dentata all'asse del motore/ingranaggio. L'asse dell'ingranaggio era di 6 mm, la puleggia di 5 mm. quindi avevo bisogno di praticare il foro della puleggia più grande di 6 mm.

Quindi ha creato un supporto per questo dato motore, tagliando il legno in modo che il motore e l'ingranaggio si adattassero bene e per poter montare gli interruttori Reed accanto ad esso e fissarlo al muro con due tasselli e viti.

Successivamente ho utilizzato un connettore RJ45 (femmina), per collegare tutti i fili del motore e due interruttori reed e un LDR. Gli otto fili (4 coppie) in un cavo di rete sono sufficienti per svolgere il lavoro.

Il motore assorbe solo tra 0,1 e 0,3 amp (con 12 Volt, da 1,2 a 4 watt) (a seconda del carico che riceve dalla tenda). Un singolo filo in un cavo di rete (almeno in quelli che ho) può facilmente mantenere 10 watt. In effetti, lo standard PoE è di 15 watt per coppia, ma è necessario anche un buon cavo PoE certificato.

E la lunghezza utilizzata del cavo è di soli 2 metri circa. Questa era la mia preoccupazione principale: il cablaggio del motore sarà in grado di sopportare la potenza di cui il motore ha bisogno. Finora, nessun problema, nessun riscaldamento di connessioni o cavi, e ho integrato un software di sicurezza: il motore può e funzionerà solo per un periodo massimo di tempo dato/definito (da 30 a 50 secondi, anche in questo caso a seconda di quanto tempo ci vorrà per chiudere o aprire la tenda). Devi modificare questo per la tua situazione.

Se questo tempo di esecuzione viene superato, il motore si arresta e non viene più azionato dal controller del motore. Il motivo del runtime superato deve quindi essere studiato e risolto prima di ripristinare Arduino/controller (basta scollegare/collegare il cavo di alimentazione per ripristinare).

Un cavo di rete diritto uno a uno sarebbe l'ideale, ma la maggior parte dei cavi Ethernet (se non tutti) avrà una torsione nel connettore, quindi i fili colorati che usi su un'estremità, non saranno gli stessi sull'altra estremità, se sai cosa intendo. Devi tenere traccia accuratamente di come colleghi le cose.

Potrei usare due paia così com'erano, le coppie arancione e marrone erano le stesse su entrambe le estremità, ma la coppia blu e verde su un'estremità, diventava un mix delle due sull'altra estremità. Nessun problema, purché tu sappia quale combinazione di colori è collegata a cosa dall'altra parte.

Passaggio 3: creazione del secondo asse

Questo è un semplice passaggio: guarda le immagini. Creare un piccolo secondo asse per far scorrere la cintura, ho usato una striscia di alluminio con foro scorrevole che rende facilmente possibile mettere facilmente la tensione corretta sulla cintura. Attaccalo vicino al binario sull'altra estremità della tenda/finestra. Guarda la foto.

Quindi, con un piccolo blocco di legno, una striscia di alluminio con striscia di scorrimento, un bullone da 5 mm e 2 dadi, metti insieme quella cosa nella foto e fai dei fori per fissarla al muro con alcuni tasselli e viti vicino al binario all'estremità destra della tenda.

Passaggio 4: la cintura

La cintura:

Questo deve davvero essere fatto con precisione. Poiché ho usato assi regolabili e interruttori reed, ho creato dei margini, ma la lunghezza della cintura deve essere abbastanza precisa e la posizione dei magneti e delle clip ancora di più.

Ho comprato questa cinghia da AliExpress, cinghia dentata rinforzata da 10 metri (per puleggia da 20 denti (anche da/via AliExpress)), costa solo 7,60 euro.

Alla fine, ho utilizzato tutti i 10 metri, uno per una tenda larga 3 metri (quindi mi servivano circa 6 metri di questa cintura), e un altro per una finestra più piccola, una tenda larga 1,7 metri, quindi ho usato un altro 3,4 metri

Per ottenere la lunghezza esatta della cintura, è necessario montare l'attrezzatura del motore e l'attrezzatura del secondo asse nei punti desiderati sulla parete. Avvolgere la cintura con una tensione sufficiente attorno alle ruote e tagliare la cintura.

Nelle 4 strisce di alluminio di 0,2x1,5x2 cm praticare dei fori da 3 mm. Fissare due strisce una sopra l'altra e praticare tre fori (in modo che i fori siano ben allineati, per far passare i bulloni in seguito). Due fori sui bordi/estremità e uno da qualche parte nel mezzo, ma assicurati che la cintura possa muoversi tra i due fori. Questo serve per attaccare un set di strisce alla cintura per un'estremità della tenda, e le altre due strisce di alluminio sono usate per attaccare/bloccare le due estremità della cintura insieme con l'aiuto di un piccolo pezzo di cintura lungo 1,5 cm (vedi foto).

Questa connessione serve quindi a due scopi, collegare le estremità della cintura per formare un cappio e fungere da uno dei due attacchi della tenda. Stringere saldamente i dadi su questa clip, in modo che la cintura sia abbastanza forte da tirare e spingere la tenda. La forza non è tanta, da 2 a 3 kg al massimo (a meno che non ci sia qualcosa che non va?!).

L'altra clip non deve essere ancora serrata, poiché la posizione di questa clip deve essere regolata in seguito per l'altra tenda.

Una volta terminata la cinghia, avvolgerla attorno alla puleggia e all'asse della ruota e tendere saldamente la cinghia con l'asse regolabile/striscia di alluminio su un'estremità.

Non attaccare ancora le tende alle clip, devi testare e regolare tutto correttamente prima di poter attaccare le tende.

La clip che non è la connessione "loop" dovrebbe quindi essere ancora "scorrevole".

Passaggio 5: Arduino, controller del motore e scheda di interfaccia

L'Arduino, il controller del motore e la scheda di interfaccia.

Per modularità, ho utilizzato una piccola scheda di interfaccia (PCB) per creare le intestazioni e le resistenze necessarie per il pull up e per il divisore LDR, quindi collegare con le intestazioni femmina tutti i fili del connettore RJ45 e dell'interruttore di esclusione manuale.

Alla fine, la scheda di interfaccia è forse un punto debole nell'insieme, ed era forse superflua, e le connessioni dirette erano forse migliori e più facili.

L'allocazione dei pin su Arduino è la seguente;

// allocazione dei pin:

// A0 - LDR

// 0 + 1 - Stampa seriale

// 2 - led verdi

// 3 - led rossi

// 4, 5 - driver motore L298n

// 6, 7 - GRATIS

// 8 - Commutatore reed superiore - chiudi(d)

// 9 - interruttore reed inferiore - aperto(a cura di)

// 10 - Interruttore manuale aperto

// 11 - Chiusura interruttore manuale

// 12 - GRATIS

// 13 - led lampeggio vivo (giallo esterno)

Collegare tutti i fili alla scheda di interfaccia tramite i fili Arduino (maschio-femmina) secondo le posizioni dei pin sopra.

Saldare i 3 led con anodo (gamba lunga) + resistore ai pin 2, 3 e 13 dell'Arduino, e i catodi a massa.

Ero solito:

Pin 2 a Verde, per indicare l'apertura della tenda. (tenda sinistra a sinistra vista di fronte)

Pin 3 verso il Rosso, per indicare la chiusura della tenda. (tenda sinistra a destra vista di fronte)

Pin 13 su Giallo per il lampeggio dal vivo (Eppure, non l'ho più usato, dato che un led lampeggiante al buio può diventare fastidioso, ma è lì per usarlo?, ho programmato il led per non essere usato veramente, d'altra parte, anche utilizzando l'indicazione DARK o LIGHT per lampeggiare solo durante il giorno, è facilmente possibile).

In effetti, programmare tutto questo è andato avanti con la costruzione di questo controller. L'idea del led rosso e verde è venuta dopo, e l'uso del/a giallo è diventato meno/non importante.

Passaggio 6: mettere tutto insieme

Costruito il caso. Il case che è CASE115x90x55MM all'esterno, all'interno era un po' più piccolo (107x85x52, Praticare fori da 5 mm per i LED, un foro da 6 mm per l'interruttore, un foro da 6 mm per il cavo del connettore/cavo di rete e i fori per il connettore di alimentazione Arduino e il connettore USB (facile per la programmazione/aggiornamento di Arduino)

Inoltre, saldare due fili dal connettore di alimentazione Arduino al controller del motore. L'arduino è alimentato tramite questo connettore di alimentazione esterno, così come il controller del motore.

Metti Arduino, il controller del motore e il PCB nella custodia e collega tutti i fili (LED con resistori da 220 ohm, interruttore con resistori di pull-up e anche portare il cavo Ethernet attraverso il foro al PCB e collegarlo alle intestazioni.

Fissare l'attrezzatura del motore alla parete sul lato sinistro della finestra, la ruota del secondo asse sul lato destro della finestra, mettere la cinghia attorno alle pulegge, collegare il cavo ethernet al connettore RJ45 sull'attrezzatura del motore, accendere l'Arduino con solo l'USB all'inizio.

Carica il programma/firmware "curtain-2.ino" e testa i valori LED e gli interruttori reed e il cambio manuale tramite l'uscita del monitor seriale Arduino IDE. Particolare attenzione per i primi test, a seconda di come è stato collegato il motore al controller del motore, il motore dovrebbe girare in senso antiorario per chiudere la tenda e in senso orario per aprire. Se ciò non è corretto, puoi incrociare i fili sul controller del motore o sul PCB, o riprogrammare la funzione "motor_open()" e "motor_close()" per fare il contrario. (il controller del segnale deve girare in senso orario o anti- senso orario).

I magneti per gli interruttori reed devono essere posizionati nei punti strategici corretti. Quando la clip per la tenda a destra è nella posizione corretta (quindi anche all'estrema destra, quando la tenda è aperta), la clip per la tenda a sinistra è all'estrema sinistra (tenda aperta) e il magnete per l'interruttore reed inferiore dovrebbe essere molto vicino a sinistra della clip per la tenda sinistra (vedi anche video e foto).

Il magnete per l'interruttore reed superiore dovrebbe quindi trovarsi sulla parte superiore della cintura al centro della finestra (di nuovo, quando la tenda è aperta). Le foto e il video lo chiariranno.

Il magnete superiore si sposterà a sinistra (verso il motore), quando si chiude la tenda, e dovrebbe attivare l'interruttore reed, quando le tende si incontrano al centro (posizione chiusa) Se l'interruttore reed viene attivato troppo tardi, avere un (grande) problema. Il motore cercherà di tirare insieme le tende, ma lo sono già, quindi la cinghia si fermerà o scivolerà, o il motore si arresterà, tirando una corrente elevata. Quindi la messa a punto è molto importante, e questo vale anche per la posizione di chiusura, ovviamente. Ma comunque, la messa a punto non ha richiesto molto tempo e fatica, davvero. Attaccare/incollare i magneti sulla parte superiore e inferiore della cinghia deve essere preciso, con l'opzione di scorrimento degli interruttori a lamella sull'attrezzatura del motore, hai i margini per sintonizzarlo nel modo giusto: guarda questo film per un test finale

Il primo film in questo album condiviso è un test della cintura e degli interruttori di lettura:

photos.google.com/share/AF1QipNMP3QPAfzsXe…

È possibile utilizzare l'override manuale dell'interruttore per testarlo.

Coprendo/scoprendo l'LDR puoi simulare buio e luce.

Quando le clip sulla cintura si fermano nei punti corretti, puoi attaccare le tende alle clip e goderti la chiusura e l'apertura automatiche delle tue tende:-)