E-Schalter: 5 Schritte

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Dieses instructable wurde in Erfüllung der Projektanforderung des Makecourse an der University of South Florida (www.makecourse.com) erstellt.

Der e-Switch ist ein Gerät, das einen Arduino Uno, einen IR-Empfänger und einen HCSR04-Näherungssensor verwendet, um einen Servomotor zu steuern, der an einem Lichtschalter befestigt ist. Dieses Produkt wurde entwickelt, um Energie zu sparen und den Zugriff über Fernbedienungsfunktionen zu erleichtern. Das Produkt unterscheidet sich von bestehenden dadurch, dass es einbaufertig ist und nur über einen vorhandenen Lichtschalter geschraubt werden muss, ohne dass eine weitere Montage oder Verkabelung erforderlich ist. Die benötigten Materialien sind nachfolgend aufgeführt:

• Arduino Uno
• HCSR04 Näherungssensor
• IR-Empfänger + Fernbedienung
• SG90 Servomotor
• 3D-Drucker + PLA-Filament
• Drähte
• Kleines Steckbrett
• Klettverschluss
• Isolierband

Schritt 1: Verkabelung

Für diese Schaltung gibt es 3 externe Komponenten, das Servo, den Näherungssensor und den IR-Empfänger. Alle Komponenten sind mit derselben Masse und VCC-Versorgung parallel zu schalten.

IR-Empfänger: Der IR-Empfänger hat 3 Pins, der linke ist der Signal-Pin, der mit dem digitalen Pin 2 verbunden ist. Der mittlere Pin ist der Masse-Pin und der letzte Pin ist der Spannungs-Pin, der +5V benötigt

HCSR04 Näherungssensor: Der Näherungssensor hat 4 Pins, von links nach rechts sind es VCC (+5V), Trig (Pin 4), Echo (Pin 3) und Masse

SG90 Servomotor: Das Servo hat 3 Anschlüsse, Rot ist VCC (+5V), Braun ist Masse und Gelb ist Signal (Pin 5)

Schritt 2: Code

*Der Code wurde als.rar-Datei hochgeladen, muss entpackt werden*

Der Arduino-Code verwendet den HCSR04 und den IR-Empfänger als Eingänge, während der Servomotor der einzige Ausgang ist. Eine Variable mit dem Namen "Zustand" wird verwendet, um die aktuelle Position des Servomotors aufzuzeichnen. 0 entspricht der Aus-Position des Servos, 1 zeigt die Ein-Position an.

In der Schleife wird im ersten Schritt die zuletzt aufgezeichnete Distanz des Näherungssensors (lastValue) aktualisiert, im nächsten Schritt die aktuelle Distanz (Distanz) aufgezeichnet, dann werden diese Werte verglichen. Wenn lastValue größer als die aktuelle Distanz ist, nähert sich eine Hand, und das Servo dreht sich um 90 Grad nach unten und schaltet die Lichter aus, vorausgesetzt, der aktuelle Status ist 1. Andernfalls, wenn lastValue kleiner als die Distanz ist, ist eine Hand Zurückziehen, und das Servo dreht sich um 90 Grad nach oben und schaltet die Lichter ein, vorausgesetzt, der aktuelle Zustand ist 0. Wenn keine dieser Bedingungen erfüllt ist, sucht der IR-Empfänger nach Signalen und decodiert sie, wodurch "Ergebnisse" erzeugt werden. Je nach Ergebnis dreht der IR-Empfänger auf oder ab. Der Code 0xFFE01F entspricht der Plus-Taste der IR-Fernbedienungen, und wenn sie empfangen wird, wird das Servo nach oben gedreht, um das Licht einzuschalten, vorausgesetzt, der aktuelle Zustand ist 0. Der Code 0xFFA857 entspricht der Minus-Taste der IR-Fernbedienung, und wenn sie empfangen wird, wird die Servo nach unten, um das Licht auszuschalten, vorausgesetzt, der aktuelle Status ist 1. Wenn kein Signal empfangen wird, führt der Code eine Schleife durch und setzt die Suche fort (irrecv.resume).

Schritt 3: 3D-gedruckte Komponenten

Für dieses Projekt mussten zwei Komponenten entworfen und gedruckt werden, eine Lichtschalterhalterung für das Servo und ein Gehäuse für alle Komponenten, das problemlos über vorhandene Schalter passt.

• Lichtschalterhalterung: Dieses Stück wurde entwickelt, um einen Lichtschalter zwischen seinen Zinken zu halten, es wurde auch zur Befestigung an einem Servomotor entwickelt und hat ein Loch dafür.
• Das Gehäuse hat 4 Fächer: eines für den Näherungssensor, der sich an der Vorderseite des Gehäuses befindet, mit einer rechteckigen Öffnung. Direkt darüber befindet sich ein Fach für den Arduino und IR-Empfänger, es hat Löcher, die zu den anderen Fächern führen (zur Verkabelung), sowie Löcher für Schrauben. Die Gehäuserückseite ist ausgehöhlt. Der große Bereich mit zwei Zinken ist der Servomotor und das Steckbrettfach, die Zinken sind beabstandet und bemessen für die Montage des Servomotors. Das kleinere Fach ist das letzte und ist für eine 9V-Batterie ausgelegt.

Schritt 4: Montage

1. Schließen Sie die Drähte an die Stifte des HCSR04 an und legen Sie den Sensor dann wie abgebildet in sein Fach. Führen Sie die Drähte durch die Öffnungen und zum Servomotorfach.
2. Schließen Sie die Drähte an die Stifte des IR-Empfängers an, befestigen Sie den Empfänger dann mit Isolierband an der inneren Frontplatte des Arduino-Fachs und stellen Sie sicher, dass der Kopf des Empfängers seitlich herausragt, um Kommunikationsprobleme zu vermeiden. Möglichst nah an der Gehäuseoberseite platzieren. Führen Sie die Drähte nach unten zum Servomotorfach.
3. Führen Sie das Batterieanschlusskabel durch das längste Loch im Gehäuse in der Nähe der Hauptöffnung. Stellen Sie sicher, dass sich beide Teile des Steckers auf der entsprechenden Seite befinden (Arduino-Stecker zum Arduino-Fach, Batteriestecker zum Batteriefach).
4. Verbinden Sie mit einer Servoschraube die 3D-gedruckte Lichtschalterhalterung wie abgebildet mit dem Servomotor. Montieren Sie dann den Servomotor mit den Zinken, wobei die Drähte nach oben zeigen.
5. Verwenden Sie Klettverschluss, um das Steckbrett zu installieren.
6. Bevor Sie den Arduino in sein Gehäuse legen, verdrahten Sie alle Komponenten mit dem Steckbrett und dann mit den entsprechenden Arduino-Pins. Alle Komponenten sollten parallel mit Strom versorgt werden. Wenn Sie fertig sind, legen Sie den Arduino mit dem 9-V-Batterieanschluss nach außen in sein Fach.
7. Legen Sie die 9V-Batterie in ihr Gehäuse und verbinden Sie sie mit dem Arduino.

Schritt 5: Verwendung

Um das Gerät zu verwenden, kann man seine Hand zum Gerät führen, um das Licht auszuschalten, oder vom Gerät weg, um das Licht einzuschalten. Durch Drücken der Plus-Taste der IR-Fernbedienung wird das Licht eingeschaltet, und durch Drücken der Minus-Taste wird das Licht ausgeschaltet.