Automatischer Vorhang mit Arduino - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Projektzeit!: Automatischer Vorhangöffner/-schließer.

Ich habe einige andere Projekte zum Schließen und Öffnen der Vorhänge (automatisch) gesehen, ich wollte jetzt auf jeden Fall selbst eines bauen.

Die meisten anderen Designs, die ich sah, wurden mit einer Angelschnur gebaut. Ich wollte keine Angelschnur verwenden, denn Angelschnur geht immer irgendwann kaputt ?

Für diesen automatischen Vorhang habe ich einen Zahnriemen (mit metallischer Verstärkung, also sehr stark) und ein Zahnriemenrad (20 Zähne) verwendet, die auch für einige 3D-Drucker verwendet werden.

Ziel war, dass sich die Vorhänge automatisch öffnen und schließen, wenn es hell oder dunkel wird, und natürlich eine manuelle Übersteuerung. Ich habe auch einen Timer mit einer RTC in Betracht gezogen, aber bis jetzt funktioniert das ohne RTC gut.

(für eine Sammlung von Fotos und Filmen habe ich ein gemeinsames Album erstellt:

photos.google.com/share/AF1QipNMP3QPAfzsXe…

Sehen Sie sich auch die kurze Anleitung und dieses Video des Endergebnisses an:

schließen-öffnen-vorhänge-2

Schritt 1: Materialien und Werkzeuge, die Sie benötigen

Schritt 1:

Sammeln Sie alles, was Sie brauchen. Dies kann in anderen Situationen variieren.

Die von mir verwendeten Materialien:

Die Komponenten

„Mechanisch“:

Zahnriemen für 3D-Drucker: 3 oder 6 Meter, abhängig von der Größe Ihres Fensters/Vorhangs.

(Beispiel: Wenn Ihr Vorhang 1,5 Meter lang sein soll, benötigen Sie einen Gürtel von 3 Metern)

(bei AliExpress bestellt: GT2 Gürtelbreite 6 mm RepRap 3D-Drucker 10 mtr.)

20 Zähne Riemenscheibe

(bei AliExpress bestellt: GT2 Zahnriemenscheibe 20 Zähne Alumium Bore 5mm fit für GT2 Riemenbreite 6mm RepRap 3D Printer Prusa i3)

Glattes (ohne Zähne) Achsenrad (oder ein zweites freilaufendes Riemenscheibenrad)

Holz 20x10x1,8 cm

Holz 2x2x6 cm

Aluminiumleisten mit Schiebeloch (manchmal werden diese zum Ausrichten von Bilderrahmen an einer Wand verwendet, ich hatte sie irgendwo herumliegen)

Einige 5mm Schrauben und Muttern

Einige 3 mm Schrauben und Muttern

Einige Schrauben und Dübel zur Befestigung an der Wand

Aluminiumplatte 0,2x2x30cm, 4 Streifen aus 2x1,5 cm schneiden

Elektrik:

Arduino Uno R3

Stromversorgung 12V 2A (je nachdem, welchen Motor Sie verwenden)

Motor mit Getriebe (60 bis 120 U/min)

Motortreiber L298n

Kleine Platine 3x2,5 cm

3 LEDs

3 Widerstände 220 oder 330 Ohm (Strombegrenzungswiderstände für LEDs)

LDR

1 Widerstand 330 Ohm (Analogteiler mit LDR)

4 Widerstände 10K (Pull-Up-Widerstände für Schalter)

Einige Header für kleine Leiterplatten

Drähte (Dupont/Arduino-Drähte), männlich-männlich – männlich-weiblich

Gehäuse (115 x 90 x 55)

Schalter mit drei Positionen ein/aus/ein

2x (kleine) Reed-Relais mit Magneten

Schrumpfschlauch/Draht

Benutztes Werkzeug:

Lötkolben / Lot

Bohren

Sah

Schraubendreher

Heißkleber

Zange

Abisolierzange

Schere

Die Geduld

Schritt 2: Schritte zum Erstellen der Module

Schritt 2:

Zuerst hatte ich vor, die Dinge so modular wie möglich zu gestalten: Motor-Rig, Zweitachsen-Rig, Arduino, Motorcontroller, Steckerschnittstelle, Gehäuse.

Ich begann mit der Erstellung des Motor-Rigs und des Steckers (zum Verbinden des Motors, der Reed-Schalter und des LDR mit dem Controller über einen RJ45-Stecker) auf einem handgefertigten Stück Holz.

Das Ganze hängt ein wenig davon ab, welche Art von Motor Sie haben / verwenden, aber entscheidend ist, dass der Riemen, der von der Riemenscheibe angetrieben wird, sehr nahe an den Schienen des Vorhangs liegt (ca. 1 bis 1,5 cm daneben).

Ich hatte ein paar Motoren mit Getriebe herumliegen, die ich vor langer Zeit vor einem professionellen Kaffeebrauer gerettet habe. Sie waren 24 Volt mit einem Getriebe, das die Drehzahl des Motors bei 24 Volt auf etwa 120 U / min reduziert. Ich verwende den Motor hier auf 12 Volt, also beträgt die Getriebedrehzahl etwa 60. Ich habe 12 V verwendet, da der Arduino auch mit dem Netzteil versorgt wird, das ich für dieses Projekt hatte, und um die max. Wattzahl für den Stecker (mehr dazu weiter unten).

Befestigen Sie das gezahnte Zugrad an der Achse des Motors/Getriebes. Die Achse des Zahnrades betrug 6 mm, die des Riemenrades 5 mm. Also musste ich das Loch des Riemenscheibenrads auf 6 mm größer bohren.

Dann eine Halterung für diesen gegebenen Motor erstellt, das Holz ausgeschnitten, damit der Motor und das Getriebe gut hineinpassen und die Reed-Schalter daneben montieren und mit zwei Dübeln und Schrauben an der Wand befestigen können.

Als nächstes benutzte ich einen RJ45-Stecker (weiblich), um alle Drähte vom Motor und zwei Reedschaltern und einem LDR anzuschließen. Die acht Adern (4 Paare) in einem Netzwerkkabel reichen gerade aus, um die Arbeit zu erledigen.

Der Motor zieht nur zwischen 0,1 und 0,3 Ampere (bei 12 Volt 1,2 bis 4 Watt) (je nach Belastung durch den Vorhang). Ein einzelner Draht in einem Netzwerkkabel (zumindest in den, die ich habe) kann leicht 10 Watt aufrechterhalten. Tatsächlich beträgt der PoE-Standard 15 Watt pro Paar, aber Sie benötigen auch dann ein gutes zertifiziertes PoE-Kabel.

Und die verwendete Kabellänge beträgt nur etwa 2 Meter. Dies war jedoch mein Hauptanliegen: Wird die Verkabelung für den Motor in der Lage sein, die vom Motor benötigte Wattleistung zu tragen? Bisher keine Probleme, kein Aufheizen von Anschlüssen oder Drähten, und ich habe eine Software-Sicherheit eingebaut: Der Motor kann und wird nur für eine maximale vorgegebene/definierte Zeit laufen (30 bis 50 Sekunden, auch wieder je nach wie lange es dauert, den Vorhang zu schließen oder zu öffnen). Sie müssen dies für Ihre eigene Situation optimieren.

Wird diese Laufzeit überschritten, stoppt der Motor und wird vom Motorcontroller nicht wieder angesteuert. Der Grund für die Laufzeitüberschreitung muss dann untersucht und behoben werden, bevor Sie den Arduino/Controller zurücksetzen (zum Zurücksetzen einfach das Netzkabel ziehen/stecken).

Ein gerades Eins-zu-Eins-Netzwerkkabel wäre ideal, aber die meisten Ethernet-Kabel (wenn nicht alle) haben eine Verdrehung im Stecker, so dass die farbigen Drähte, die Sie an einem Ende verwenden, am anderen Ende nicht gleich sind, wenn Sie weißt Du, was ich meine. Sie müssen genau verfolgen, wie Sie die Dinge verkabeln.

Zwei Paare, die ich so verwenden konnte, wie sie waren, das orangefarbene und das braune Paar waren an beiden Enden gleich, aber das blaue und grüne Paar an einem Ende wurde eine Mischung aus den beiden am anderen Ende. Kein Problem, solange Sie wissen, welche Farbkombination an was am anderen Ende angeschlossen ist.

Schritt 3: Erstellen der zweiten Achse

Dies ist ein einfacher Schritt: Sehen Sie sich die Bilder an. Erstellen Sie ein kleines Rig für die zweite Achse, auf dem der Riemen laufen kann. Ich habe einen Aluminiumstreifen mit Gleitloch verwendet, der es leicht macht, den Riemen leicht auf die richtige Spannung zu bringen. Befestigen Sie es in der Nähe der Schiene am anderen Ende des Vorhangs/Fensters. Siehe Foto.

Also mit einem kleinen Holzklotz, Aluleiste mit Gleitleiste, 5mm Bolzen und 2 Muttern das Ding auf dem Foto zusammensetzen und Löcher bohren, um sie mit einigen Dübeln und Schrauben in der Nähe der Schiene am rechten Ende des Vorhangs an der Wand zu befestigen.

Schritt 4: Der Gürtel

Der Gürtel:

Das muss wirklich genau gemacht werden. Da ich verstellbare Achsen und Reedschalter verwendet habe, habe ich einige Ränder geschaffen, aber die Länge des Gürtels muss ziemlich genau sein und die Position der Magnete und Clips noch mehr.

Ich habe diesen Riemen bei AliExpress gekauft, 10 mtr verstärkter Zahnriemen (für 20 Zähne Riemenscheibe (auch von/über AliExpress)), kostete nur 7,60 Euro.

Am Ende habe ich alle 10 Meter aufgebraucht, einen für einen 3 m breiten Vorhang (daher brauchte ich ca. 6 Meter von diesem Gürtel) und einen anderen für ein kleineres Fenster, einen 1,7 m breiten Vorhang, also noch 3,4 m gebraucht

Um die genaue Länge des Gürtels zu erhalten, müssen Sie das Motor-Rig und das Zweitachs-Rig an den gewünschten Stellen an der Wand montieren. Wickeln Sie den Riemen mit genügend Spannung um die Räder und schneiden Sie den Riemen ab.

In die 4 Aluminiumstreifen von 0,2x1,5x2 cm 3 mm Löcher bohren. Klemmen Sie zwei Streifen übereinander und bohren Sie drei Löcher (damit die Löcher gut ausgerichtet sind, um die Schrauben später durchzusetzen). Zwei Löcher an den Kanten/Enden und eines irgendwo in der Mitte, aber stellen Sie sicher, dass sich der Riemen zwischen zwei Löchern bewegen kann. Dies dient dazu, einen Satz Streifen für ein Ende des Vorhangs am Gürtel zu befestigen, und die anderen beiden Aluminiumstreifen werden verwendet, um die beiden Enden des Gürtels mit Hilfe eines kleinen Gürtels von 1,5 cm Länge (siehe Fotos).

Diese Verbindung dient somit zwei Zwecken, nämlich die Gürtelenden zu einer Schlaufe zu verbinden und als eine der beiden Vorhangbefestigungen zu fungieren. Ziehen Sie die Muttern an diesem Clip fest an, damit der Gurt stark genug ist, um den Vorhang zu ziehen und zu schieben. Die Kraft ist nicht so groß, höchstens 2 bis 3 kg (es sei denn, es läuft etwas schief?!).

Der andere Clip sollte noch nicht festgezogen werden, da die Position dieses Clips später für den anderen Vorhang angepasst werden muss.

Wenn der Riemen fertig ist, wickeln Sie ihn um das Zug- und Achsrad und spannen Sie den Riemen an einem Ende mit der verstellbaren Achse/Aluminiumleiste fest.

Befestigen Sie die Vorhänge noch nicht an den Clips, Sie müssen alles testen und richtig einstellen, bevor Sie die Vorhänge anbringen können.

Der Clip, der nicht die „Schleife“-Verbindung ist, sollte also noch „verschiebbar“sein.

Schritt 5: Arduino, Motorcontroller und Schnittstellenplatine

Das Arduino, der Motorcontroller und die Schnittstellenplatine.

Aus Gründen der Modularität habe ich eine kleine Schnittstellenplatine (PCB) verwendet, um die erforderlichen Header und Widerstände für Pull-Up und für den LDR-Teiler zu erstellen und dann alle Drähte des RJ45-Steckers und des manuellen Überbrückungsschalters mit den Buchsenleisten zu verbinden.

Am Ende ist die Schnittstellenplatine vielleicht ein Schwachpunkt im Ganzen, und war vielleicht unnötig, und Direktverbindungen womöglich besser und einfacher.

Die Pinbelegung auf dem Arduino ist wie folgt;

// Pinbelegung:

// A0 - LDR

// 0 + 1 - Seriendruck

// 2 - LED grün

// 3 - LED rot

// 4, 5 - Motortreiber L298n

// 6, 7 - KOSTENLOS

// 8 - Reedschalter oben - schließen(d)

// 9 - unterer Reedschalter - offen(ed)

// 10 - Handschalter offen

// 11 - Handschalter schließen

// 12 - KOSTENLOS

// 13 - Blinken der lebendigen LED (extern Gelb)

Verbinden Sie alle Drähte über die Arduino-Drähte (männlich-weiblich) mit der Schnittstellenplatine gemäß den obigen Pinbelegungen.

Löten Sie die 3 LEDs mit der Anode (langes Bein) + Widerstand an die Pins 2, 3 und 13 des Arduino und die Kathoden an Masse.

Ich benutzte:

Pin 2 auf Grün, um das Öffnen des Vorhangs anzuzeigen. (linker Vorhang nach links von vorne gesehen)

Pin 3 auf Rot, um das Schließen des Vorhangs anzuzeigen. (linker Vorhang nach rechts von vorne gesehen)

Pin 13 auf Gelb für lebendiges Blinken (Ich habe dies jedoch nicht mehr verwendet, da eine blinkende LED im Dunkeln nervig werden kann, aber es ist da, um sie zu verwenden?, Ich habe die LED jedoch so programmiert, dass sie nicht wirklich verwendet wird, mit der Anzeige DARK oder LIGHT nur während des Tages zu blinken, ist auch problemlos möglich).

Tatsächlich ging die Programmierung mit dem Bau dieses Controllers einher. Die Idee der roten und grünen LED kam später und die Verwendung des/a Gelbs wurde weniger/unwichtig.

Schritt 6: Alles zusammenfügen

Habe das Gehäuse gebaut. Das Gehäuse ist außen CASE115x90x55MM, innen ist es etwas kleiner (107x85x52, Bohren Sie 5 mm Löcher für die LEDs, ein 6 mm Loch für den Schalter, ein 6 mm Loch für das Anschlusskabel/Netzwerkkabel und Löcher für den Arduino Stromanschluss und USB Anschluss (was für die Programmierung/Aktualisierung des Arduino einfach ist)

Löten Sie auch zwei Drähte vom Arduino-Stromanschluss an den Motorcontroller. Das Arduino wird über diesen externen Stromanschluss mit Strom versorgt, ebenso wie der Motorcontroller.

Legen Sie den Arduino, den Motorcontroller und die Platine in das Gehäuse und verbinden Sie alle Drähte (LEDs mit 220 Ohm-Widerständen, Schalter mit Pull-Up-Widerständen, und führen Sie auch das Ethernet-Kabel durch das Loch zur Platine und verbinden Sie es mit den Headern.

Befestigen Sie das Motor-Rig an der Wand auf der linken Seite des Fensters, das zweite Achsenrad an der rechten Seite des Fensters, legen Sie den Riemen um die Riemenscheiben, schließen Sie das Ethernet-Kabel an den RJ45-Anschluss am Motor-Rig an, schalten Sie ein das Arduino mit nur dem USB zuerst.

Laden Sie das Programm / die Firmware "curtain-2.ino" hoch und testen Sie die LED-Werte und Reedschalter sowie den manuellen Schalter über den seriellen Monitorausgang der Arduino IDE. Besondere Vorsicht bei ersten Tests, je nachdem, wie Sie den Motor mit der Motorsteuerung verdrahtet haben, sollte der Motor zum Schließen des Behangs gegen den Uhrzeigersinn und zum Öffnen im Uhrzeigersinn drehen. Wenn dies nicht korrekt ist, können Sie entweder die Drähte am Motorcontroller oder auf der Platine kreuzen oder die Funktionen "motor_open()" und "motor_close()" neu programmieren, um das Gegenteil zu tun. im Uhrzeigersinn).

Die Magnete für die Reedschalter sollten an den richtigen strategischen Stellen platziert werden. Wenn der Clip für den rechten Vorhang an der richtigen Stelle ist (also auch weit rechts, wenn der Vorhang geöffnet ist), dann ist der Clip für den linken Vorhang ganz links (Vorhang offen) und der Magnet für den unteren Reedschalter sollte ganz links der Clip für den linken Vorhang sein (siehe auch Video und Fotos).

Der Magnet für den oberen Reedschalter sollte sich dann oben auf dem Band in der Mitte des Fensters befinden (wieder bei geöffnetem Vorhang). Die Fotos und das Video machen es klar.

Der obere Magnet bewegt sich beim Schließen des Vorhangs nach links (in Richtung Motor-Rigg) und sollte den Reed-Schalter aktivieren, wenn die Vorhänge in der Mitte aufeinandertreffen (geschlossene Position) Wenn der Reed-Schalter zu spät aktiviert wird, habe ein (großes) Problem. Der Motor versucht, die Vorhänge zusammenzuziehen, aber sie sind es bereits, so dass der Riemen blockiert oder rutscht oder der Motor blockiert und hohen Strom zieht. Das Abstimmen ist also sehr wichtig, und das gilt natürlich auch für die Schließposition. Aber wie auch immer, das Tunen hat nicht wirklich viel Zeit und Mühe gekostet, wirklich die Ränder, um es genau richtig einzustellen: Sehen Sie sich diesen Film für einen letzten Test an

Der erste Film in diesem gemeinsamen Album ist ein Test des Gürtels und der Leseschalter:

photos.google.com/share/AF1QipNMP3QPAfzsXe…

Sie können dies mit dem manuellen Schalter-Override testen.

Durch Abdecken/Aufdecken des LDR können Sie Dunkel und Hell simulieren.

Wenn die Clips am Gürtel an den richtigen Stellen anhalten, können Sie die Vorhänge an den Clips befestigen und das automatische Schließen und Öffnen Ihrer Vorhänge genießen:-)