Automatische Hühnerstalltür - Arduino gesteuert. - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Dieses Instructable ist für die Gestaltung einer automatischen Hühnertür mit manuell veränderbaren Öffnungs- und Schließzeiten. Die Tür kann jederzeit aus der Ferne geöffnet oder geschlossen werden.

Die Tür ist modular aufgebaut; rahmen, tür und steuerung können an einem vom stall entfernten ort aufgebaut und getestet und dann einfach auf die vorhandene stallöffnung verschraubt werden.

Es läuft mit 9Vdc, kann also über ein Steckerpack oder eine Batterie und ein Solarpanel betrieben werden, um die Batterie aufzuladen.

Es verwendet ein Magnetventil, um die geschlossene Tür zu verriegeln und die Tür in der geöffneten Position zu halten.

Zu den wichtigsten Teilen gehören:

Arduino UNO 3.

4-stellige 7-Segment-LED-Anzeige

RTC-Modul

HF-Modul

Potentiometer, Servomotor, 6V - 12V Magnet, Drehgeber mit Druckknopf

Die Tür und ihr Rahmen können aus Holzresten hergestellt werden. Die Tür schwenkt um eine Stange (in meinem Fall von einem Drucker entnommen) nach oben und ist mit einem Gegengewicht versehen, um das zum Anheben der Tür erforderliche Drehmoment zu verringern.

Die Werkzeuge, um es zu erstellen, umfassen:

PC mit Arduino IDE zum Programmieren des Arduino, Hammer, Sah, Lötkolben, Kabelschneider, Bohren, Schraubenzieher.

Ich habe diese automatische Hühnertür gebaut, um mir das zweimal tägliche Öffnen und Schließen der Tür morgens und abends zu ersparen. Hühner sind großartige Lieferanten von Eiern, Dung und Unterhaltung, aber früh aufzustehen, um sie aus dem Stall zu lassen – besonders im Winter – war eine Plackerei. Und dann sicherzustellen, dass ich rechtzeitig zu Hause war, um sie zu schließen, schränkte meine Freiheit, spät nach Hause zu kommen, wirklich ein.

Hühner folgen einer täglichen Routine, bei der sie bei Sonnenuntergang in einen Stall zurückkehren und bei Sonnenaufgang aufwachen. Die Ein- und Ausfahrzeiten sind nicht genau und werden vom Tageswetter und dem Umgebungslicht beeinflusst. Sollte ein Huhn nach dem Schließen der Tür zu spät sein, um hineinzukommen, kann die Tür aus der Ferne geöffnet und dann geschlossen werden. Die Tür kann tagsüber geschlossen werden, wenn der Besitzer brütende Hühner am Eintreten hindern möchte.

Da die Sonnenauf- und -untergangszeiten im Laufe des Jahres variieren und vom Breitengrad abhängen, muss jede Türsteuerung die Tageszeit und den Tag des Jahres verfolgen und den Breitengrad des Standorts kennen. Diese Anforderung kann mit Software oder einem Suntracker erfüllt werden, aber in diesem Design werden manuell einstellbare Öffnungs- und Schließzeiteinstellungen verwendet, um die Dinge einfacher zu halten.

Da sich Sonnenaufgang und Setzzeit von Tag zu Tag nur um wenige Minuten ändern, müssen die Einstellungen der Türsteuerung nur einmal pro Woche angepasst werden.

Wenn ein Besitzer ein Gefühl für die Schlafroutine seiner Hühner hat, kann er die Öffnungs- und Schließzeiten einfach anpassen.

Die Öffnungszeit kann von 3 bis 9 Uhr und die Schließzeit von 15 bis 21 Uhr angepasst werden. Diese Zeiten eignen sich für Breitengrade von 12 bis 42 Grad vom Äquator (Darwin bis Hobart in Australien) und umfassen die längsten und kürzesten Tage des Jahres..

Im Wesentlichen ist die Türsteuerung eine Uhr mit zwei einstellbaren Alarmen mit manueller Übersteuerung.

Schritt 1: Rahmen und Schwingtür

Der Rahmen wird über der bestehenden Stallöffnung befestigt. Das Tor schwingt wie ein Garagentor nach oben. Diese Konstruktion hat den Vorteil gegenüber automatischen Türen, die nach oben oder zur Seite gleiten, für Ställe, bei denen das Dach über die vorhandene Tür geneigt ist oder die vorhandene Öffnung an eine Wand angrenzt.

1. Entfernen Sie die vorhandene Tür.

2. Wählen Sie eine Rahmengröße, die über die vorhandene Öffnung passt. Zwei Abmessungen des Rahmens sind wichtig - die Höhe des Rahmens und die Breite des Holzes. Die Tür schwingt von einem horizontalen Drehpunkt und die Länge vom Drehpunkt zum Rahmen ("D" im Diagramm) entspricht der Breite des Holzes. Das bedeutet, dass bei geöffneter Tür der Türabschnitt oberhalb des Drehzapfens die Stallwand nicht behindert.

3. Wählen Sie ein Material für den Rahmen, das robust und wetterfest ist. Ich habe Rotgummi verwendet, der sich als robust, aber schwer erwiesen hat. Kiefer im Freien wäre einfacher zu bearbeiten.

4. Die Tür selbst sollte leicht, steif und wetterfest sein.

Schritt 2: Dimensionierung von Schwenkstange und Schwingtür

Die Abmessungen der Drehtür sollten so sein, dass die Breite der Tür über die Innenkanten des Rahmens passt. Die Höhe der Tür ist kleiner als die Innenrahmenhöhe.

1. Finden Sie eine Stange mit einem Durchmesser von etwa 5 mm (1/4 Zoll) und einer Länge, die der Breite des Rahmens entspricht. Ich habe die Stange von einem zerlegten Drucker verwendet, aber eine Gewindestange würde ausreichen. Eine weitere Quelle für Stäbe sind Kleiderständer aus Metall. Eine Stange kann mit einem Bolzenschneider oder einer Bügelsäge geschnitten werden. Kratzen Sie die Beschichtung mit einer Klinge vom Metall ab.

2. Schneiden Sie zwei Nuten in den Rahmen mit einer Länge "D" (in der Abbildung im vorherigen Schritt) von der oberen Öffnung des Rahmens und einer Tiefe des Durchmessers der Drehstange.

3. Suchen Sie ein Scharnier, dessen Stiftdurchmesser gleich oder geringfügig größer ist als der der Schwenkstange. Schlagen Sie den Stift mit einem Hammer und einem Körner aus. Wenn Sie keinen Körner haben, verwenden Sie einen großen Nagel oder einen ähnlichen Stift.

Durch Zufall passte der von mir verwendete Druckerstangenzapfen perfekt für das erste Scharnier, das aus meiner Junk-Box kam.

4. Die Gewichte des unteren Abschnitts der Drehtür unter dem Drehpunkt und des oberen Abschnitts über dem Drehpunkt müssen ähnlich sein, um den Servomotor, der die Tür öffnet, zu entlasten. Dies kann mit einigen schweren Schrauben und Muttern erreicht werden, die in den oberen Abschnitt der Tür gebohrt wurden.

Schritt 3: Servomotor und Hebearme

Ich habe einen MR-996 Servomotor verwendet. Es hat ein Drehmoment von: 9,4 kgf·cm (4,8 V) oder 11 kgf·cm (7,2 V). Dies bedeutet, dass der Motor bei einer Tür von 20 cm unterhalb des Drehpunkts 11 kg / 20 = 550 g bei 7,2 V heben könnte.

Mit einem Gegengewichtsabschnitt über der Schwenkstange könnte die Tür schwerer und/oder länger sein. Ich habe zwei große Muttern und Schrauben als Gegengewichte verwendet, wie in den Bildern gezeigt.

Das Servo wird mit einem Kunststoffarm geliefert, der auf die verzahnte Abtriebswelle des Servos passt. Schneiden Sie eine Seite dieses Arms mit einem scharfen Messer oder einem Drahtschneider ab.

2. Der Hubarm besteht aus zwei Aluminiumlängen, der Oberarm ist ein L-Bügel, der Unterarm ein flaches Stück Aluminium.

Die beigefügten Diagramme zeigen, wie die Abmessungen jedes Arms berechnet werden. Die resultierenden Maße ergeben sich aus der Rahmenbreite „d“und der Position des am Tor montierten Anschlagpunktes.

Der Oberarm hat Aussparungen, damit der Arm beim Anheben der Tür den Servomotor freigibt.

Schritt 4: Magnetventil und Türöffnungsunterstützung sperren

1. Ein am Rahmen montierter Elektromagnet dient zwei Zwecken:

a) verriegeln Sie die Tür, wenn sie geschlossen ist, und

b) verhindern, dass sich die Tür nach dem Öffnen schließt.

Das Solenoid wird über einen FET von einem Ausgang des Controllers angesteuert. Es fährt für einige Sekunden ein, während die Tür gerade geöffnet oder geschlossen wird.

2. Befestigen Sie ein Holzstück wie auf dem Foto gezeigt. Es ist kürzer als die Rahmenbreite und wird direkt unter der Schwenkstange montiert.

Schritt 5: Der Controller

1. Als Basis für den Controller habe ich ein Arduino Uno 3 verwendet. Es gibt insgesamt 17 Eingangs- und Ausgangspins.

2. Der Controller hält die Zeit über einen I2C-RTC-Controller mit Batterie-Backup. Es wäre vorzuziehen, eine wiederaufladbare Batterie als Backup zu haben, um den Aufwand zu ersparen, den Controller jedes Jahr zu öffnen, um die Batterie der RTC zu wechseln. Die Uhrzeit wird über einen Drehregler eingestellt und auf einer 4-stelligen 7-Segment-LED angezeigt. Man könnte ein LCD verwenden und mehr Informationen anzeigen, wie z. B. wie oft die Tür geöffnet und geschlossen wurde.

3. Die Öffnungs- und Schließzeiten werden mit linearen 10k-Ohm-Potentiometern eingestellt. Ich hätte den Drehgeber und die LED-Anzeige verwenden können, um die Öffnungs- / Schließzeiten einzustellen, entschied aber, dass es für den Benutzer einfacher wäre, einfach nach oben zu gehen und die Zeiten aus der Ferne vom Bedienfeld aus zu sehen. Die Zeiten müssen nur jede Woche oder so geändert werden.

4. Ein drahtloser RF-Adapter (https://www.adafruit.com/product/1097) zum bequemen manuellen Öffnen und Schließen aus der Ferne. Schlüsselanhänger-URL:

5. Die Box, die ich für den Controller gewählt habe, war klein, also musste ich eine kleinere Box hinzufügen, um den Fernbedienungsempfänger zu passen.

6. Fritzing-Diagramm ist beigefügt.

Schritt 6: Code

Der Code durchläuft eine Schleife und führt Folgendes aus:

1. fragt den Zustand der Panelschalter ab, 2. liest die RTC und wandelt die Zeit in Minuten des Tages um (0 bis 1440).

3. liest die beiden analogen Potentiometer und wandelt in ganzzahlige Öffnungs- und Schließzeiten um. Um eine feinere Auflösung der Zeiteinstellungen zu ermöglichen, sind die offenen Schließzeiten auf jeweils zwischen 3:00 und 9:00 Uhr und 15:00 bis 9:00 Uhr begrenzt.

4. liest den RF-Eingang, um zu sehen, ob die Fernbedienungstaste gedrückt wird.

5. vergleicht die aktuelle Zeit mit der Öffnungs- und Schließzeit und liest den Modus, um zu bestimmen, ob die Tür geöffnet oder geschlossen wird.

Das Hinzufügen eines manuellen Öffnungs- und Schließschalters erschwerte das Softwaredesign dahingehend, dass das System zwischen "manuellen" und "automatischen, dh zeitgesteuerten" Modi umschalten musste. Ich habe dies gelöst, ohne einen weiteren "Modus" -Schalter hinzuzufügen, indem ich den Benutzer zweimal den Öffnen- oder Schließen-Schalter drücken musste, um in den automatischen Modus zurückzukehren.

Ein einziger Druck auf die Öffnen- oder Schließen-Taste versetzt den Controller in den manuellen Modus. Es besteht die Möglichkeit, dass der Benutzer, wenn die Tür nach der Schließzeit geöffnet wird, um vielleicht ein spätes Huhn in den Stall zu lassen, vergisst, die Tür wieder auf Automatikmodus zu stellen. So wird der manuelle Modus durch die LED-Anzeige mit „Öffnen“oder „Schließen“zur Erinnerung signalisiert.

LED-Anzeigebibliotheken, die ich von habe:

Schritt 7: Controller-Teileliste

Arduino Uno 34-stelliges 7-Segment-Modul

MG 996R Servomotor

1k Ohm Widerstand

FET: FQP30N06L.

2 x 10kOhm Potentiometer (Auf/Zu eingestellte Zeiten)

Drehgeber mit eingebautem Druckknopf

Überbrückungskabel

1A DC-DC-Wandler: für Servo und Magnet

1 x SPDT-Kippschalter (Stunden-/Minuten-Einstellwähler)

1 x SPDT Mitte aus kurzzeitig-aus-momentan (für manuelles Öffnen/Schließen)

1 x SPDT Center Off (für Ausblendung/Zeitansicht/Zeiteinstellungsauswahl)

Magnet: Push Pull 6-12V 10MM Hub

Adafruit Simple RF M4 Empfänger - 315 MHz kurzzeitiger Typ

Handsender 2-Tasten-RF-Fernbedienung - 315MHz

Kasten

Schritt 8: Stromversorgung und Solarpanel & Batteriedimensionierung

1. Obwohl der Arduino mit 12Vdc betrieben werden kann, würde dies dazu führen, dass der Onboard-Linearregler heiß wird. Das Servo funktioniert besser bei einer höheren Spannung (< 7,2 V), daher bestand ein Kompromiss darin, das System mit 9 V DC zu betreiben und einen DC-DC-Wandler zu verwenden, um das Solenoid und das Servo mit 6 V zu versorgen. Ich denke, der DC-DC-Wandler könnte abgeschafft werden und der Arduino, der Servomotor und das Solenoid arbeiten mit derselben 6V (1A) Versorgung. Ein 100uF-Kondensator würde empfohlen, um das Arduino aus dem Servo und dem Solenoid herauszufiltern.

2. Der Controller, den ich gemacht habe, hat einen Ruhestrom von etwa 200 mA gezogen. Wenn das Solenoid und das Servo in Betrieb waren, betrug die Stromaufnahme etwa 1A.

Die LED-Anzeige kann mit einem Schalter ausgeblendet werden, um Batteriestrom zu sparen.

In Anbetracht der Tatsache, dass das Öffnen oder Schließen der Tür etwa 7 Sekunden dauerte und die Öffnungs- und Schließvorgänge nur zweimal täglich erfolgten, wurde die 1A in der täglichen Stromverbrauchsschätzung vernachlässigt.

Es kann mit einem 1A 9V-Steckerpaket betrieben werden, aber das Netz und das Steckerpaket müssten vor Witterungseinflüssen geschützt werden.

3. Der tägliche Energieverbrauch wird als 24h x 200mA = 4800mAh berechnet. Eine 7Ah Blei-Säure-Batterie mit einem 20W Solarpanel sollte für einen Tag Autonomie in Gebieten mit durchschnittlich 5 Stunden Sonneneinstrahlung im Jahresmittel ausreichen. Aber mit mehr Batterien und einem größeren Panel würde es mehr Tage Autonomie geben.

Ich habe den folgenden Online-Rechner verwendet, um die Größe der Batterie und des Panels zu schätzen:

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

Schritt 9: Bedienungsanleitung für den Benutzer

Das Tor arbeitet entweder im automatischen oder im manuellen Modus.

Automatikbetrieb bedeutet, dass die Tür entsprechend der eingestellten Öffnungs- oder Schließzeit öffnet oder schließt. Der Automatikbetrieb wird durch eine leere Anzeige angezeigt, wenn der Anzeigeschalter auf "Blank" gestellt ist. Wenn der Modus von manuell zu automatisch wechselt, blinkt das Wort „AUTO“für 200 ms.

Die Tür geht in den manuellen Modus, wenn die Fernbedienung oder der Schalter auf der Steuerung aktiviert wird. Der Handbetrieb wird angezeigt, wenn das Display „OPEn“oder „CLSd“anzeigt und der Displayschalter auf „Blank“steht.

Im manuellen Modus werden die Einstellungen der Öffnungs-/Schließzeit ignoriert. Es obliegt dem Benutzer, daran zu denken, die Tür zu schließen, wenn sie manuell geöffnet wurde, oder die Tür zu öffnen, wenn sie manuell geschlossen wurde, oder auf den Automatikmodus zurückzuschalten.

Um zurück in den Automatikmodus zu wechseln, muss der Benutzer ein zweites Mal auf die Schließen-Taste drücken, wenn die Tür bereits geschlossen ist, oder die Öffnen-Taste ein zweites Mal, wenn die Tür bereits geschlossen ist.

Das Tor startet im Automatikbetrieb zu Tagesbeginn (12:00 Uhr).

Schritt 10: Glocken und Pfeifen

Einige zukünftige Verbesserungen könnten sein:

Drahtlose Türklingel, um zu signalisieren, wenn sich die Tür öffnet/schließt

„Stuck Alarm“sollte das System für mehr als 10 Sekunden den Strom gleich dem Solenoid und Servo ziehen.

Bluetooth und App zum Konfigurieren des Controllers.

Internetgesteuertes Öffnen und Schließen.

Ersetzen Sie das LED-Display durch ein LCD, um mehr Informationen anzuzeigen.

Verzichten Sie auf Einstellpotentiometer für die Öffnungs-/Schließzeit und verwenden Sie einen Kippschalter und den vorhandenen Drehschalter, um die Öffnungs-/Schließzeiten einzustellen.