Porta automatica per pollaio - Controllata da Arduino.: 10 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Questo Instructable è per la progettazione di una porta per polli automatica con tempi di apertura e chiusura modificabili manualmente. La porta può essere aperta o chiusa da remoto in qualsiasi momento.

La porta è progettata per essere modulare; il telaio, la porta e il controller possono essere costruiti e testati in un luogo lontano dalla gabbia e quindi semplicemente imbullonati all'apertura esistente della gabbia.

Funziona a 9Vdc, quindi può essere alimentato da plugpack o da una batteria e un pannello solare per caricare la batteria.

Utilizza un solenoide per bloccare la porta chiusa e per mantenere la porta in posizione aperta.

Le parti principali includono:

Arduino UNO3.

Display LED a 4 cifre e 7 segmenti

Modulo RTC

Modulo RF

potenziometri, Servomotore, Solenoide 6V - 12V, Encoder rotativo con pulsante

La porta e il suo telaio possono essere ricavati da scarti di legno. La porta ruota verso l'alto attorno a un'asta (presa da una stampante nel mio caso) ed è contrappesata per ridurre la coppia necessaria per sollevare la porta.

Gli strumenti per costruirlo includono:

PC con Arduino IDE per programmare Arduino, Martello, Sega, Saldatore, Pinza tagliafili, Trapano, Cacciavite.

Ho costruito questa porta per polli automatica per risparmiarmi il compito due volte al giorno di aprire e chiudere la porta al mattino e alla sera. I polli sono ottimi fornitori di uova, letame e intrattenimento, ma alzarsi presto per farli uscire dal pollaio, soprattutto in inverno, era faticoso. E poi assicurarmi di essere a casa in tempo per chiuderli ha davvero limitato la mia libertà di tornare a casa tardi.

I polli seguono la routine quotidiana di tornare al pollaio intorno al tramonto e svegliarsi all'alba. Gli orari in cui entrano ed escono non sono esatti e sono influenzati dal tempo del giorno e dalla luce ambientale. Se si vede un pollo troppo tardi per entrare dopo che la porta si è chiusa, la porta può essere aperta e poi chiusa a distanza. La porta può essere chiusa durante il giorno se il proprietario ha bisogno di impedire l'ingresso di polli da cova.

Poiché gli orari di alba e tramonto variano durante l'anno e dipendono dalla latitudine, qualsiasi controller di porta deve tenere traccia dell'ora del giorno, del giorno dell'anno e conoscere la latitudine del luogo. Questo requisito può essere soddisfatto con un software o un inseguitore solare, ma in questo design utilizza impostazioni di apertura e chiusura regolabili manualmente per semplificare le cose.

Poiché l'ora dell'alba e quella impostata cambiano solo di pochi minuti da un giorno all'altro, le impostazioni del controller della porta devono essere modificate solo una volta alla settimana.

Quando un proprietario ha un'idea della routine di posa delle galline, può facilmente regolare gli orari di apertura e chiusura.

L'orario di apertura può essere modificato dalle 3:00 alle 9:00 e l'orario di chiusura dalle 15:00 alle 21:00. Questi tempi si adattano a latitudini da 12 a 42 gradi dall'equatore (da Darwin a Hobart in Australia) e coprono i giorni più lunghi e più corti dell'anno..

In sostanza il controller della porta è un orologio con due allarmi impostabili con comando manuale.

Passaggio 1: telaio e porta a battente

Il telaio è realizzato per essere fissato sopra l'apertura della gabbia esistente. La porta si apre verso l'alto come una porta di garage. Questo design ha il vantaggio rispetto alle porte automatiche che scorrono verso l'alto o lateralmente per i pollai dove il tetto è inclinato sopra la porta esistente o l'apertura esistente è adiacente a un muro.

1. Rimuovere la porta esistente.

2. Scegli una dimensione del telaio che si adatti all'apertura esistente. Sono importanti due dimensioni del telaio: l'altezza del telaio e la larghezza del legno. La porta oscilla da un perno orizzontale e la lunghezza dal perno al telaio ("D" nel diagramma) è uguale alla larghezza del legno. Ciò significa che quando la porta è aperta, la sezione di porta sopra il perno non interferisce con la parete della gabbia.

3. Scegli un materiale per il telaio che sia robusto e resistente alle intemperie. Ho usato la gomma rossa che si è rivelata robusta ma pesante. Il pino all'aperto sarebbe più facile da lavorare.

4. La porta stessa dovrebbe essere leggera, rigida e resistente alle intemperie.

Passaggio 2: dimensionamento dell'asta girevole e della porta a battente

Le dimensioni della porta a battente devono essere tali che la larghezza della porta si adatti ai bordi interni del telaio. L'altezza della porta è inferiore all'altezza interna del telaio.

1. Trova un'asta di circa 5 mm (1/4 di pollice) di diametro e lunghezza pari alla larghezza del telaio. Ho usato l'asta di una stampante smontata, ma l'asta filettata sarebbe sufficiente. Un'altra fonte di bacchette sono gli stendibiancheria in metallo. Un'asta può essere tagliata con un tronchese o un seghetto. Raschiare il rivestimento dal metallo con una lama.

2. Tagliare due scanalature nel telaio alla lunghezza "D" (nel diagramma nel passaggio precedente) dall'apertura superiore del telaio e alla profondità del diametro dell'asta del perno.

3. Trova una cerniera il cui diametro del perno sia uguale o leggermente più grande dell'asta del perno. Tira fuori il perno con un martello e un punzone centrale. Se non hai un punzone centrale, usa un chiodo grande o uno spillo simile.

Per fortuna, il perno dell'asta della stampante che ho usato era perfetto per la prima cerniera che è uscita dalla mia spazzatura.

4. I pesi della sezione inferiore della porta a battente sotto il perno e della sezione superiore sopra il perno devono essere simili per ridurre lo sforzo del servomotore che apre la porta. Ciò può essere ottenuto con alcuni bulloni e dadi pesanti che sono stati perforati nella sezione superiore della porta.

Passaggio 3: servomotore e bracci di sollevamento

Ho usato un servomotore MR-996. Ha una coppia di: 9,4 kgf· cm (4,8 V), o 11 kgf · cm (7,2 V). Ciò significa che per una porta di 20 cm sotto il perno, il motore potrebbe sollevare 11 kg/20 = 550 g a 7,2 V.

Con la sezione contrappesata sopra l'asta del perno, la porta potrebbe essere più pesante e/o più lunga. Ho usato due grossi dadi e bulloni come contrappesi, mostrati nelle immagini.

Il servo viene fornito con un braccio di plastica che si adatta all'albero di uscita scanalato del servo. Taglia un lato di questo braccio con un coltello affilato o un tronchesino.

2. Il braccio di sollevamento è costituito da due lunghezze di alluminio, il braccio superiore è una staffa a L, il braccio inferiore un pezzo piatto di alluminio.

I diagrammi allegati mostrano come calcolare le dimensioni di ciascun braccio. Le dimensioni risultanti si basano sulla larghezza del telaio, "d", e sulla posizione del punto di sollevamento montato sulla porta.

Il braccio superiore ha dei ritagli in modo che il braccio liberi il servomotore quando si solleva la porta.

Passaggio 4: solenoide di blocco e supporto per l'apertura della porta

1. Un solenoide montato sul telaio ha due scopi:

a) bloccare la porta quando è chiusa, e

b) evitare che la porta si chiuda una volta aperta.

Il solenoide è azionato tramite un FET da un'uscita del controller. Si ritrae per alcuni secondi mentre la porta è in fase di apertura o chiusura.

2. Fissare un pezzo di legno come mostrato nella foto. Sarà più corto della larghezza del telaio e montato appena sotto l'asta del perno.

Passaggio 5: il controller

1. Ho usato un Arduino Uno 3 come base del controller. Ci sono un totale di 17 pin di input e output.

2. Il controller tiene il tempo tramite un controller I2C RTC con batteria di riserva. Sarebbe preferibile avere una batteria di backup ricaricabile per risparmiare lo sforzo di aprire il controller ogni anno per cambiare la batteria dell'RTC. L'ora viene impostata tramite un controller rotante e visualizzata su un LED a 7 segmenti a 4 cifre. Si potrebbe utilizzare un display LCD e visualizzare più informazioni come il numero di volte in cui la porta si è aperta e chiusa.

3. I tempi di apertura e chiusura sono regolati con potenziometri lineari da 10k ohm. Avrei potuto usare l'encoder rotativo e il display a LED per impostare i tempi di apertura/chiusura, ma ho deciso che sarebbe stato più semplice per l'utente poter semplicemente camminare e vedere i tempi dal pannello a distanza. I tempi devono solo cambiare ogni settimana o giù di lì.

4. Un adattatore RF wireless (https://www.adafruit.com/product/1097) per la comodità di aprire e chiudere manualmente a distanza. URL del telecomando:

5. La scatola che ho scelto per ospitare il controller era piccola, quindi dovevo aggiungere una scatola più piccola per adattarla al ricevitore remoto.

6. Il diagramma di Fritzing è allegato.

Passaggio 6: codice

Il codice esegue il ciclo ed esegue quanto segue:

1. esegue la scansione dello stato degli interruttori del pannello, 2. legge l'RTC e converte l'ora in minuti del giorno (da 0 a 1440).

3. legge i due potenziometri analogici e converte in interi i tempi di apertura e chiusura. Per fornire una risoluzione più precisa delle impostazioni dell'ora, gli orari di apertura e chiusura sono limitati rispettivamente tra le 3:00 e le 9:00 e tra le 15:00 e le 9:00.

4. legge l'ingresso RF per vedere se il pulsante remoto è premuto.

5. confronta l'ora corrente con l'ora di apertura e chiusura e legge la modalità per determinare l'apertura o la chiusura della porta.

L'aggiunta di un interruttore di apertura e chiusura manuale ha complicato la progettazione del software in quanto il sistema aveva bisogno di passare dalla modalità "manuale" a quella "automatica", ovvero temporizzata. Ho risolto questo problema senza aggiungere un altro interruttore di "modalità" facendo in modo che l'utente premesse due volte l'interruttore di apertura o chiusura per tornare alla modalità automatica.

Una singola pressione del pulsante di apertura o chiusura sposta il controller in modalità manuale. C'è la possibilità che se la porta venisse aperta dopo l'orario di chiusura, magari per far entrare un pollo in ritardo, che l'utente si dimentichi di riportare la porta in modalità automatica. Pertanto, la modalità manuale è indicata dal display a LED che mostra "Apri" o "Chiudi" come promemoria.

Librerie di display a LED che ho ricevuto da:

Passaggio 7: elenco delle parti del controller

Modulo Arduino Uno a 34 cifre a 7 segmenti

Servomotore MG 996R

Resistore da 1k Ohm

PIEDINI: FQP30N06L.

2 potenziometri da 10kOhm (tempi di apertura/chiusura impostati)

Encoder rotativo con pulsante integrato

Cavo del ponticello

Convertitore DC-DC 1A: per servo e solenoide

1 x interruttore a levetta SPDT (selettore di impostazione ore/minuti)

1 x SPDT center off momentaneo-off-momentaneo (per apertura/chiusura manuale)

1 x SPDT al centro disattivato (per oscuramento/visualizzazione ora/selettore impostazione ora)

Solenoide: corsa push pull 6-12V 10MM

Ricevitore Adafruit Simple RF M4 - Tipo momentaneo 315MHz

Telecomando RF a 2 pulsanti con telecomando - 315MHz

Scatola

Passaggio 8: alimentazione, pannello solare e dimensionamento della batteria

1. Sebbene l'Arduino possa funzionare a 12Vdc, così facendo il regolatore lineare integrato si surriscalda. Il servo funziona meglio a una tensione più alta (< 7,2 V), quindi un compromesso è stato quello di far funzionare il sistema a 9 V CC e utilizzare un convertitore CC-CC per alimentare il solenoide e il servo a 6 V. Immagino che il convertitore DC-DC potrebbe essere eliminato e Arduino, servomotore e solenoide funzionano con la stessa alimentazione da 6 V (1 A). Si consiglia un condensatore da 100uF per filtrare Arduino dal servo e dal solenoide.

2. Il controller che ho realizzato ha assorbito una corrente di riposo di circa 200 mA. Quando il solenoide e il servo erano in funzione, l'assorbimento di corrente era di circa 1A.

Il display a LED può essere oscurato con un interruttore per risparmiare la carica della batteria.

Considerando che la porta ha impiegato circa 7 secondi per aprirsi o chiudersi, e le operazioni di apertura e chiusura sono avvenute solo due volte al giorno, l'1A nella stima del consumo energetico giornaliero è stato trascurato.

Può funzionare con un pacco di spine da 1A 9V, ma la rete e il pacco di prese dovrebbero essere riparati dalle intemperie.

3. Il consumo energetico giornaliero è calcolato come 24h x 200mA = 4800mAh. Una batteria al piombo da 7Ah con un pannello solare da 20W dovrebbe essere sufficiente con un giorno di autonomia in zone con una media annua di 5 ore di insolazione. Ma con più batterie e un pannello più grande, ci sarebbero più giorni di autonomia.

Ho utilizzato il seguente calcolatore online per stimare le dimensioni della batteria e del pannello:

www.telcoantennas.com.au/site/solar-power-…

Passaggio 9: istruzioni per l'uso dell'utente

La porta funziona in modalità automatica o manuale.

La modalità automatica significa che la porta si apre o si chiude in base alle impostazioni del tempo di apertura o chiusura. La modalità automatica è indicata da un display vuoto quando l'interruttore del display è impostato su "Vuoto". Quando la modalità passa da manuale ad automatica, la parola 'AUTO' lampeggerà per 200 ms.

La porta entra in modalità Manuale ogni volta che viene attivato il telecomando o l'interruttore sul controller. La modalità manuale è indicata quando il display mostra "OPEn" o "CLSd" con l'interruttore del display impostato su "Blank".

In modalità Manuale, le impostazioni del tempo di apertura/chiusura vengono ignorate. Spetta all'utente ricordarsi di chiudere la porta se è stata aperta manualmente, o aprire la porta se è stata chiusa manualmente, o riportare in modalità Automatica.

Per tornare alla modalità Automatica, l'utente deve premere una seconda volta il pulsante Chiudi se la porta è già chiusa, oppure il pulsante Apri una seconda volta se la porta è già chiusa.

La porta si avvia in modalità Automatica all'inizio della giornata (12:00).

Passaggio 10: campane e fischietti

Alcuni miglioramenti futuri potrebbero includere:

Campanello senza fili per segnalare quando la porta si apre/si chiude

"Allarme bloccato" se il sistema assorbe la corrente uguale al solenoide e al servo per più di 10 secondi.

Bluetooth e App per configurare il controller.

Apertura e chiusura controllate da Internet.

Sostituisci il display a LED con l'LCD per mostrare più informazioni.

Eliminare i potenziometri di impostazione del tempo di apertura/chiusura e utilizzare un interruttore a levetta e l'interruttore rotante esistente per impostare i tempi di apertura/chiusura.