Automatische poortschuif onder $ 100 - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

In de zomer motiveerde mijn vader me om een poortautomatiseringssysteem te kopen en in te stellen. Dus begon ik mijn onderzoek en keek naar pakketoplossingen op AliExpress en lokale leveranciers. De lokale leveranciers boden complete oplossingen inclusief installatie voor > $1000. Dit waren Italiaanse systemen en moesten van zeer hoge kwaliteit zijn. Maar de prijs was ver buiten ons budget. De systemen op AliExpress waren ook behoorlijk duur, de goedkoopste was $ 500 exclusief belastingen. Ik heb het idee om een compleet systeem te kopen vrijwel opgegeven en heb wat doe-het-zelf-benaderingen onderzocht.

Na mijn eerste onderzoek kwam ik tot de conclusie dat het erg moeilijk en tijdrovend zal zijn om het helemaal opnieuw te bouwen. Ook dat met beperkte middelen. Maar toen zag ik het als een uitdaging en begon ik een ruw plan op te stellen.

Het kostte me veel vallen en opstaan, en veel hard werk, maar ik was in staat om een betrouwbaar systeem op te zetten voor een prijs die geen enkel ander systeem kan verslaan.

Als je iets als dit wilt bouwen, zou ik je willen aanmoedigen om dit te doen, aangezien ik alle problemen uitleg die ik tijdens mijn bouwproces tegenkwam. Hopelijk kun je wat inzicht krijgen en de fouten vermijden die ik heb gemaakt.

Als je het leuk vindt wat ik heb gemaakt en uitgelegd, overweeg dan om me te stemmen. Enige steun wordt zeer gewaardeerd. _

Volg me ook op andere platforms terwijl ik mijn voortgang deel tussen projecten door.

Facebook: Workshop van Badar

Instagram: Badar's Workshop

Youtube: Badar's Workshop

Stap 1: Het plan

Ik begon na te denken over hoe ik het zou aanpakken. Er zijn veel manieren waarop een dergelijk project kan worden aangepakt, elk met zijn eigen voor- en nadelen.

Het eerste wat ik deed, was het bestaande systeem waarmee ik werkte begrijpen. Voor mij betekende dit mijn zware, geheel metalen, schuifpoort. Voor jou kan het iets anders betekenen en ik zou je aanraden om eerst je systeem volledig te begrijpen voordat je een strategie kiest.

Ik realiseerde me dat mijn poort niet erg goed was gebouwd en enkele variaties in zijn beweging had. Dus wat mijn vertaalmethode ook zou zijn, ik moest rekening houden met die variatie. Dat zette me aan het denken over het gebruik van een motorketting. Ik heb ze eerder gebruikt, dus ik was bekend met hun werking. Ze zijn goedkoop en overal verkrijgbaar. En hun grote secties betekenen dat een kleine afwijking niet veel uitmaakt. De montage van de ketting aan de bovenrand werkte goed voor mij omdat ik een beugel aan de bovenkant had om de motor te monteren, zodat alles netjes aan de bovenkant van de poort kon zitten.

Vervolgens kwam de motorkeuze. Ik fotografeerde voor lage kosten, dus ik groef in mijn overgebleven onderdelenbak en vond een ruitenwissermotor van een auto van mijn gevechtsrobot. Ik herinnerde me dat deze motor veel koppel had en zeer goed gebouwd was. Dus ik was ervan overtuigd dat het genoeg vermogen zou hebben om de poort aan te drijven.

Voor nu had ik al het plan dat ik nodig had. De elektronica en besturing zijn een heel ander verhaal en komen later wel.

Stap 2: De motor "nauwkeurig" testen

Dus ik had er vertrouwen in dat de motor de poort zou kunnen bewegen, maar ik was niet van plan om het hele ding te bouwen en dan ongelijk te krijgen. Dus ik deed wat ingenieurs moeten doen. Testen.

Nou, ik denk dat ze eerst berekeningen moeten doen, maar ik had geen waarden om uit te rekenen. Dus ik stofte mijn oude gevechtsrobot af en bond hem aan de poort. De gevechtsrobot gebruikt twee ruitenwissermotoren om hem aan te drijven. En het kwam het dichtst in de buurt dat ik snel kon opzetten in de naam van testen.

Ik gaf de robot vol gas en wat weet je, de poort begon te bewegen. Ondanks het gebrek aan tractie kon de robot de poort verplaatsen. Dat was goed genoeg voor mij, dus ik ging verder.

Stap 3: Het maken van de motorbevestiging

Door een ongeluk in het verleden wist ik dat deze motoren geen grap zijn. En als je je vinger in het tandwiel krijgt, kun je het goed kopen. Ik had een bijna vingerverlies-incident toen ik de gevechtsrobot aan het bouwen was, dus ik spreek uit ervaring.

Op basis van die ervaring wilde ik dat de montage zo goed mogelijk weggestopt zou zijn. Dus besloot ik hem op de beugel te monteren die de poort op zijn plaats hield.

Ik heb eerst een staalplaat tussen de twee hoekijzeren stukken bevestigd. Dit was zodat ik mijn motormontage bovenop kon monteren, zonder me zorgen te hoeven maken over een stevige basis.

Ik besloot om de motor verwijderbaar te maken van de basis van de hoofdpoort, omdat ik er misschien apart aan zou willen werken. Het verwijderen van de motor zou erg moeilijk zijn geweest, vooral omdat ik in een krappe ruimte werkte. Dit wierp later zijn vruchten af, omdat ik de motoreenheid meerdere keren heb verwijderd om eraan te werken.

Zoals je kunt zien, heb ik de motor aan de motorconstructie bevestigd. Ik heb ook het tandwiel op de motor bevestigd en een paar tandwielen aan weerszijden om de ketting op het motortandwiel te geleiden en niet toe te staan dat deze onder belasting wegglijdt.

Stap 4: De kettingbeugel maken

Het hele thema van dit project was om de kosten laag te houden, daarom wilde ik oude stukjes staal die ik had opnieuw gebruiken in plaats van nieuwe te kopen. Ik vond een oud stuk hoekvoorraad dat dik genoeg was voor mijn gebruik.

Ik heb de voorraad op maat gesneden met mijn haakse slijper en vervolgens aan elkaar gelast om de beugel te maken. Daarna heb ik de beugel bovenop de poort gelast. Een belangrijk ding om op te merken is dat u niet op een geverfd oppervlak wilt lassen. Schuur altijd de verf weg in het lasgebied.

Ik moest het lassen drie keer opnieuw doen. De eerste keer was omdat ik de beugel niet buiten de fysieke harde aanslagen van de poort monteerde. Dus toen ik het aan het testen was en per ongeluk een van de draden naar de eindschakelaar brak, drong de beugel in de eindschakelaar en brak deze. Het is dus belangrijk om de beugels altijd zo te monteren dat ze geen ander deel van het systeem kunnen beschadigen als de elektronische eindschakelaars defect raken.

De tweede keer was omdat ik de beugels scheef had gemonteerd. Dit was mijn eerste lasproject en ik had geen goede klemmen, dus ik had moeite om de beugel uit te lijnen.

Een laatste fout die ik maakte was om een gat te boren nadat ik de beugel volledig had gelast. En omdat lassen het staal veel harder maakt, is het veel moeilijker uit te boren. Ik besteedde drie boren en een uur constant boren om slechts twee gaten te maken.

Leer dus van deze fouten als je van plan bent iets soortgelijks te maken. Laten we verder gaan met het installeren van de ketting.

Stap 5: De ketting installeren

Ik had eerst verschillende ideeën in gedachten om de ketting zo te monteren dat deze schokabsorptie heeft om overbelasting van de motor te voorkomen bij het starten vanuit een statische positie. Maar niets leek eenvoudig genoeg om te implementeren. Dus ik ging gewoon voor de goedkoopste en eenvoudigste oplossing.

Ik nam een ketting en sneed het middelste lager op het eindstuk. Ik nam toen een bout van 3 en sneed de kop af. Ik zette de bout in het laatste stuk van de ketting vast en las het vast. Het is misschien niet de mooiste oplossing, maar het zal werken.

Ik heb alle kettingen van begin tot eind verbonden en vervolgens het moeruiteinde aan één kant in de kettingbeugel vastgezet. Ik heb gemeten waar ik de ketting aan de andere kant moet doorknippen. Ik markeerde het en herhaalde de moer-lasprocedure.

Vervolgens heb ik de ketting bovenop de poort gemonteerd. Ik heb een paar bouten gebruikt om de twee uiteinden vast te zetten, zodat de bout niet vanzelf losraakt.

De sleutel in mijn geval was om de ketting niet te strak aan te spannen, want dat zou de motor en tandwielen zwaar belasten. In plaats daarvan leek het de beste manier om de constante belasting van de motor te vermijden de zware ketting op de bovenrand van de poort te laten rusten.

Op die manier moet de motor, wanneer hij de poort begint te bewegen, eerst aan het gewicht van de ketting trekken voordat hij daadwerkelijk aan de poort trekt. Dat fungeert als een soort veer om overbelasting van de motor te voorkomen.

Het mechanische deel van de poortopener is compleet. We kunnen verder gaan met wat testen om te zien of het echt werkt.

Stap 6: Testen

Nu de mechanische kant van het project klaar was, kon ik het testen om enkele knikken en mogelijke valkuilen op te lossen. Ik gebruikte een 12v-loodzuurbatterij en heb de motor gewoon handmatig op de batterij aangesloten. En yesss! De poort begon te bewegen. Alle moeite tot nu toe is niet voor niets geweest.

Ik realiseerde me een paar dingen tijdens het testen. Een daarvan was dat het poortkanaal schoon moest zijn en dat alles goed moest worden gesmeerd. Anders kan de kleine motor moeite hebben om de poort te verplaatsen.

Een ander belangrijk ding was dat ik een soort elektronische overbelastingsbeveiliging voor mijn motor nodig had voor het geval de elektronische eindschakelaars niet meer zouden werken. Ik wilde de motor niet frituren als dat zou gebeuren.

Ik heb ook de juiste kettingspanning bepaald voor optimale prestaties, terwijl ik het stroomverbruik van de motor met verschillende spanningen heb getest. Lagere spanning was beter omdat het alle onvolkomenheden in de uitlijning opzuigde door naar links en rechts te wiebelen zonder de motor te belasten.

Met deze resultaten was ik klaar om aan de elektrische kant te gaan werken.

Stap 7: Elektronicaplan

Dus het plan met de elektronicakant was om de zaken zo eenvoudig mogelijk te houden met de gewenste functionaliteit.

De stroom komt van een 12V droge loodzuuraccu die wordt aangesloten op een acculader. Hoewel ik veel problemen had met de oplader waar ik later over zal praten.

De hersendoos zal een arduino-bord zijn. Niets bijzonders, gewoon een arduino uno. De motorbesturing vindt plaats via een 4-kanaals relaisbord dat werkt als een H-brug. De RF-communicatie wordt afgehandeld met behulp van een 433 MHz ontvangermodule. Een van de goedkope $ 1 boards. Hoewel achteraf niet het beste idee. Hierover later meer. De huidige detectie maakt gebruik van een 20A stroomsensor. En tot slot zullen de eindschakelaars en handbedieningsschakelaars gewoon gewone schakelaars zijn.

De afstandsbedieningen die ik gebruikte waren programmeerbare auto-afstandsbedieningen. Hoewel ze mij ook problemen bezorgden.

Dit was dus het plan. Laten we tot de kern van de zaak komen.

Stap 8: Elektronica bouwen

Het bouwproces van de elektronica was niet ingewikkeld. Ik heb alles zo in elkaar gezet dat ik onderdelen snel kon verwisselen als dat nodig was. Ik heb waar mogelijk header-pinnen en spade-connectoren gebruikt om snelle demontage mogelijk te maken. Ik heb een relatief groot proto-bord gebruikt om de eindschakelaars en het rf-bord aan te sluiten. Met een groot bord kan ik in de toekomst meer functies toevoegen zonder het bestaande raamwerk opnieuw te hoeven doen.

Er zijn enkele problemen die ik tegenkwam met betrekking tot elektronica. Eerst was het relaisbord. De sporen op de relaiskaart zijn niet ontworpen om grote stromen bij lage spanningen aan te kunnen. Sommige relaisborden hebben vertinde sporen, maar de mijne niet. En een van de sporen ontplofte na een tijdje. Dus ik overbrugde alle hoogstroomlijnen met een draad van de juiste maat.

Een ander groot probleem was dat de oplader veel EM-interferentie veroorzaakte. Dit kwam omdat de oplader van het merk was en geen enkele vorm van certificering had. En de interferentie was knoeien met het circuit. Het zou willekeurig niet reageren op rf-commando's. Ik realiseerde me dat dit een EM-probleem was toen ik mijn laptop dicht bij de elektronica bracht om te programmeren en het volledig uit de hand liep. Ik kocht een volledig metalen oplader die voor mijn gebruik sterk overweldigd was, maar voorlopig goed lijkt te werken. Ik zal het later echter veranderen.

Ik had ook problemen met de connectoren die ik gebruikte voor de externe schakelaars. Ze zijn erg kwetsbaar en breken wanneer ze meerdere keren worden uitgenomen. Ik moet er nog wat betere connectoren voor bedenken.

De rf-module die ik heb gebruikt, is een zeer eenvoudige module en het bereik is helemaal niet indrukwekkend. Maar het was wat ik bij de hand had en wat werkte, dus ik hield het voorlopig vol. Hoewel ik van plan ben om te upgraden naar een betere module, vooral omdat ik wil dat het bereik geen probleem is. Ik haat het om naar het systeem te moeten lopen om het werkend te krijgen.

Stap 9: De elektronica huisvesten

In het begin heb ik de elektronica gewoon op een stuk triplex gemonteerd en was van plan er een plastic doos op te bouwen. Maar toen realiseerde ik me dat het veel werk zou zijn. Dus in plaats daarvan kocht ik een grote voedselcontainer met een waterdichte afdichting erop.

Ik heb de batterij en oplader in de bodem gemonteerd. Ik monteerde de elektronica op een stuk plastic dat bij de doos zat. Ik heb de inkepingen gevuld voor alle draden die uit de doos komen en heb vervolgens wat siliconenvet gebruikt om ervoor te zorgen dat er geen water naar binnen kan. Ik heb ook een 3D-geprinte antennekap gemaakt in pogingen om het bereik te maximaliseren.

De kast werkt perfect. Het is duidelijk, zodat ik kan zien of alles van binnen goed is zonder het te hoeven openen. En het heeft een aantal zware regenbuien overleefd, dus het zou goed moeten zijn. Hoewel een zorg de warmte in de doos is, omdat deze helder is en de zon de elektronica snel kan opwarmen. Een eenvoudige oplossing hiervoor is om het te bedekken met een ander open deksel om direct zonlicht te vermijden.

Stap 10: Eindschakelaar

De eindschakelaar voor de poort was een serieus pijnpunt, omdat ik verschillende iteraties van het ontwerp moest doorlopen om het betrouwbaar te laten werken.

In eerste instantie heb ik gewoon twee hendelschakelaars aan beide zijden van de houder gelijmd en bumpers op de poort gelijmd om de schakelaars te raken. Dit was in principe een solide idee, omdat ik het in 3D-printers heb zien werken. Maar na wat testen raakten beide schakelaars beschadigd en braken de bumpers af. Ik heb een upgrade naar grotere schakelaars uitgevoerd en schuim voor de bumpers toegevoegd in de hoop de impact te voorkomen. Maar ze braken nog steeds af.

Ik realiseerde me dat de poort veel traagheid heeft wanneer deze de eindschakelaar raakt en daarom zal het hebben van een geforceerde stop-eindschakelaar waarschijnlijk niet werken. Ik ging naar de elektronicamarkt om ideeën op te doen en vond een rolschakelaar.

Ik heb er een 3D-geprinte beugel voor gemaakt en een 3D-geprinte oprijplaat. Op deze manier zou de schakelaar worden geactiveerd als het zijn limiet bereikt, maar het zal niet in de weg zitten als om wat voor reden dan ook de poort helemaal niet stopt of blijft rollen vanwege traagheid.

Stap 11: Programmeren van de elektronica

Het programmeren van de elektronica was vrij eenvoudig. Voor de RF-ontvanger heb ik de rcswitch-bibliotheek gebruikt die alle details van het ontvangen van het signaal van de afstandsbedieningen verwerkt. De rest was gewoon een stel if-lussen om te controleren op verschillende omstandigheden. Een van deze voorwaarden was het controleren op overstroombeveiliging. Ik heb een loop-teller gebruikt om dat te controleren. Je kunt de bijgevoegde code vinden en commentaar geven als je wilt dat ik het in meer detail uitleg.

Stap 12: Geopende problemen en hun oplossing

Tijdens dit project kreeg ik te maken met tal van mechanische en elektrische problemen. Ik heb er al een paar genoemd, maar ik zal ze hieronder opsommen.

1. Eindschakelaars met harde stop: Dit werd een probleem omdat de eindschakelaars veel kracht zouden krijgen, zelfs nadat de stroom naar de poort was onderbroken. Zo'n zware massa heeft veel traagheid. En elke harde stopschakelaar die ik kon bedenken was niet genoeg om die traagheid op te vangen. De oplossing is om rollende eindschakelaars te gebruiken zoals ik deed.

2. Plaatsing van limietschakelaars binnen harde limieten: Uw fysieke plaatsing van uw limietschakelaar moet zodanig zijn dat zelfs als de limietschakelaar niet werkt, de poort niet in de schakelaar kan rollen en deze kan vernietigen. Dit werd een probleem toen een van de draden van de eindschakelaar afbrak en de poort in de schakelaar rolde, waarbij de beugel en de schakelaar werden vernietigd. Ik heb dit opgelost door de kettingbeugel naar buiten te bewegen, zodat deze onder geen enkele omstandigheid de eindschakelaar kan raken.

3. Kettingspanning te hoog: Toen ik de ketting voor het eerst omzette, heb ik hem zo strak gespannen dat hij veel kracht uitoefende op de motoras loodrecht op het bewegingsvlak. Hierdoor was de motor niet effectief omdat hij veel wrijving bestreed. Dit zou geen probleem zijn geweest als ik een goede motorsteun had gemaakt met lagers en al, maar ik had er de expertise niet voor. Bovendien was de poort niet recht in de lengte, dus de ketting bewoog van links naar rechts. Om dit probleem op te lossen, heb ik de ketting eenvoudig losgemaakt. Het loopt niet van een leien dakje.

4. EM-interferentie van de oplader: de batterijoplader die ik wilde gebruiken, produceerde zoveel EMI dat de ontvanger hierdoor ondoeltreffend en onbetrouwbaar werd. Ik heb geprobeerd afscherming toe te passen, maar ik geloof dat de combinatie van geleidende en uitgestraalde EMI te veel was voor het circuit. De oplossing hiervoor is geen permanente oplossing, maar ik heb een veel grotere, metalen oplader gebruikt die bijna 20 keer zo krachtig is dan nodig is. Maar het werkt voor nu.

5. RF-bereik: de RF-ontvanger die ik gebruikte was niet de beste. Het was een van die goedkope $ 1 exemplaren. Het bereik, hoewel niet verschrikkelijk, is niet genoeg voor mij om comfortabel te zijn. Voor nu heb ik het alleen geoptimaliseerd met een draadantenne, maar ik zal op zoek gaan naar een betere RF-oplossing.

6. RF-afstandsbedieningen kopiëren: dit was zo'n stom probleem, toen ik er eindelijk achter kwam, moest ik lachen. Dus kocht ik deze programmeerbare afstandsbedieningen die codes van andere afstandsbedieningen kunnen leren. Ik gebruikte een van hen als basislijn en probeerde vervolgens de codes van die in de andere te kopiëren. Na uren prutsen kwam ik erachter dat je de afstandsbediening niet kunt kopiëren van een andere soortgelijke afstandsbediening. U kunt alleen codes van standaard afstandsbedieningen kopiëren. Het kostte me talloze uren om dat uit te zoeken. Probeer dus niet in dezelfde val te trappen. Oplossing is om gewoon een andere standaard afstandsbediening te gebruiken en deze vervolgens naar alle programmeerbare afstandsbedieningen te kopiëren.

7. Boren in hard staal: dit was een vervelend probleem. Toen ik mijn kettingbeugels op het hek monteerde, wilde ik er een gat in boren. Toen kwam ik erachter dat het staal was uitgehard omdat ik het las. Ik heb veel stukjes gebroken om hier doorheen te komen. Dus mijn advies is om te boren voordat je gaat lassen. Zal je een hoop moeite besparen.

Dit waren enkele van de problemen die ik tegenkwam tijdens mijn build. Ik zal deze lijst aanvullen als ik aan meer problemen denk.

Stap 13: De build afmaken (is een build ooit voltooid?)

Ik heb de build afgerond door alles in elkaar te zetten. De elektronicakast ging op zijn plaats en werd aangesloten op de stroom. Ik voltooide een 3D-geprinte behuizing voor de handmatige bewegingsschakelaars en monteerde ze waar ze gemakkelijk toegankelijk waren. Ik heb hulzen om de draden gedaan en ze op hun plaats gebonden om te voorkomen dat er draden in de bewegende delen komen te zitten. Ik heb de motorconstructie uit elkaar gehaald om hem te schilderen. Ik heb ook de kettingsteunen geverfd omdat ze al begonnen te roesten.

En dat was het. De automatische poortschuif was klaar voor gebruik. Het is twee maanden geleden dat ik het af heb en het werkt nog steeds zoals verwacht. Ik zal er verbeteringen aan aanbrengen als ik terug naar huis ga, dus ik kan het niet echt een voltooide build noemen. Maar voor nu klaar.

Ik heb er meer dan $ 100 aan uitgegeven, rekening houdend met alle dingen die ik heb gekocht en die ik heb gebroken of nooit heb gebruikt. Maar ik zal nog steeds de stuklijst opsommen om te laten zien dat het onder de $ 100 kan worden gedaan als je je erop toelegt.

Stap 14: Stuklijst

Veel van de onderdelen, waaronder het staal, de motor enz., werden gerecycled. Vandaar dat ze niet de beste dikte hebben of moesten worden schoongemaakt. Maar uiteindelijk heb ik veel geld bespaard.

1. Ruitenwissermotor AliExpress = $10 van autokerkhof
2. 12V 4.5Ah loodaccu = $10
3. 12V batterijlader = $10
4. Motorketting = $ 20 (minder van autokerkhof)
5. Relaismodule AliExpress = $3
6. Arduino Uno AliExpress = $ 4
7. Huidige sensor AliExpress = $ 2
8. RF-module AliExpress = $ 2
9. RF-afstandsbediening AliExpress = $ 5
10. Huisvesting = $ 15
11. Eindschakelaar AliExpress = $ 5
12. Diversen (staal, draad enz.) = $ 14

Totaal = $ 100

Stap 15: Conclusie

Dit project loopt nu twee jaar. En er zijn verder geen problemen geweest. Hoe dan ook, ik maak zo nu en dan stapsgewijze verbeteringen. Ik heb de afstandsbedieningen geüpgraded, waterdichte schakelaars toegevoegd, de bedrading opnieuw gedaan, spanningsdetectie toegevoegd, de oplader geüpgraded en nog veel meer.

De constructie heeft bewezen zeer betrouwbaar te zijn door hoge hitte en regen. Ik ben trots op wat ik heb kunnen bouwen, en dat ook nog eens tegen zeer lage kosten. Ik zal binnenkort een ander systeem bouwen voor een aantal familieleden met wat meer verbeteringen aan mijn oorspronkelijke ontwerp.

Ik hoop dat je iets hebt geleerd van mijn reis door deze build. Als je vragen of opmerkingen hebt, stel ze gerust.