Automatisch gordijn met Arduino - Ajarnpa

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

Projecttijd!: Automatische gordijnopener/-sluiter.

Ik heb wel wat andere projecten gezien voor het (automatisch) sluiten en openen van de gordijnen, die wilde ik nu zeker zelf bouwen.

De meeste andere ontwerpen die ik zag, werden gebouwd met behulp van een vislijn. Ik wilde geen vislijn gebruiken, omdat vislijnen altijd op een gegeven moment breken?

Voor dit automatische gordijn heb ik een tandriem gebruikt (met metalen versteviging, dus erg sterk) en een tandriemschijf (20 tanden), die ook voor sommige 3D-printers worden gebruikt.

Bedoeling was dat de gordijnen automatisch open en dicht gaan als het licht of donker wordt, en natuurlijk een handmatige bediening. Ik heb ook een timer overwogen met een RTC, maar tot nu toe werkt dit prima, zonder een RTC.

(voor een verzameling foto's en films heb ik een gedeeld album gemaakt:

photos.google.com/share/AF1QipNMP3QPAfzsXe…

Zie ook de korte handleiding en deze video van het eindresultaat:

sluit-open-gordijnen-2

Stap 1: Materialen en gereedschappen die u nodig hebt

Stap 1:

Het verzamelen van alle spullen die je nodig hebt. Dit kan in andere situaties verschillen.

De materialen die ik heb gebruikt:

De onderdelen

"Mechanisch":

Distributieriem voor 3D-printers: 3 of 6 meter, afhankelijk van de grootte van uw raam/gordijn.

(voorbeeld: als je gordijn 1,5 meter moet overbruggen, heb je een riem van 3 meter nodig)

(dit besteld bij AliExpress: GT2 riembreedte 6 mm RepRap 3D printer 10 mtr.)

20 tanden katrol wiel

(besteld dit bij AliExpress: GT2 Timing Katrol 20 tanden Alumium Boring 5mm fit voor GT2 riem Breedte 6mm RepRap 3D Printer Prusa i3)

Glad (geen tanden) aswiel (of een tweede vrij rollend katrolwiel)

Hout 20x10x1.8 cm

Hout 2x2x6 cm

Aluminium strips met schuifgat (soms worden deze gebruikt voor het uitlijnen van fotolijstjes aan een muur, ik had ze nog ergens liggen)

Enkele moeren en bouten van 5 mm

Enkele moeren en bouten van 3 mm

Enkele schroeven en pluggen voor bevestiging aan de muur

Aluminium plaat 0.2x2x30cm, snijd 4 stroken van 2x1.5 cm

Elektrische spullen:

Arduino Uno R3

Voeding 12V 2A (afhankelijk van welke motor je gebruikt)

Motor met versnelling (60 tot 120 rpm)

Motoraandrijver L298n

Kleine printplaat 3x2,5 cm

3 leds

3 weerstanden 220 of 330 ohm (stroombegrenzende weerstanden voor LED's)

LDR

1 weerstand 330 Ohm (analoge verdeler met LDR)

4 weerstanden 10K (trekweerstanden voor schakelaars)

Sommige headers voor kleine printplaat

Draden (Dupont/Arduino-draden), mannelijk-mannelijk – mannelijk-vrouwelijk

Hoes (115x90x55)

Schakelaar met drie standen aan/uit/aan

2x (kleine) Reed Relais met magneten

Krimpkous/draad

Gebruikte hulpmiddelen:

Soldeerbout / Soldeer

Oefening

Zaag

Schroevendraaiers

Hete lijm

Tang

Draadstripper

Schaar

Geduld

Stap 2: Stappen voor het maken van de modules

Stap 2:

Eerst was ik van plan om de dingen zo modulair mogelijk te maken: Motor rig, tweede as rig, Arduino, motor controller, connector interface, koffer.

Ik begon met het maken van de motoropstelling en connector (voor het aansluiten van de motor, reed-schakelaars en LDR op de controller via een RJ45-connector) op een bewerkt stuk hout.

Het geheel hangt een beetje af van wat voor motor je hebt/gebruikt, maar het belangrijkste is dat de riem die wordt aangedreven door het poeliewiel heel dicht bij de rails van het gordijn zit (ongeveer 1 tot 1,5 cm. ernaast).

Ik had een paar motoren met tandwielen rondslingeren, die ik lang geleden heb gered van een professionele koffiebrouwer. Ze waren 24 volt met een versnelling die het toerental van de motor reduceert tot ongeveer 120 tpm op 24 volt. Ik gebruik de motor hier op 12 Volt, dus het afgestemde toerental is ongeveer 60. Ik gebruikte 12 V omdat de Arduino ook wordt gevoed met de voeding die ik voor dit project had, en om de max. wattage voor de connector (zie meer daarover hieronder).

Bevestig het getande katrolwiel aan de as van de motor/versnelling. De as van het tandwiel was 6 mm, het pully wiel 5 mm. dus ik moest het gat van het katrolwiel groter boren tot 6 mm.

Vervolgens heb ik een steun gemaakt voor deze gegeven motor, het hout uitgesneden zodat de motor en de versnelling er mooi in zouden passen en om de Reed-schakelaars ernaast te kunnen monteren en aan de muur te bevestigen met twee pluggen en schroeven.

Vervolgens gebruikte ik een RJ45-connector (vrouwelijk), om alle draden van de motor en twee reed-schakelaars en een LDR aan te sluiten. De acht draden (4 paar) in een netwerkkabel zijn net genoeg om de klus te klaren.

De motor trekt slechts tussen 0,1 en 0,3 ampère (bij 12 Volt, 1,2 tot 4 watt) (afhankelijk van de belasting die hij van het gordijn krijgt). Een enkele draad in een netwerkkabel (althans in degene die ik heb) kan gemakkelijk 10 watt vasthouden. De PoE-standaard is trouwens 15 watt per paar, maar dan heb je ook een goed gecertificeerde PoE-kabel nodig.

En de gebruikte lengte van de kabel is slechts ongeveer 2 meter. Dit was echter mijn grootste zorg: zal de bedrading voor de motor het vermogen kunnen dragen dat de motor nodig heeft. Tot nu toe geen problemen, geen verhitting van verbindingen of draden, en ik heb een softwarebeveiliging ingebouwd: de motor kan en zal slechts een maximale hoeveelheid gegeven/gedefinieerde tijd (30 tot 50 seconden, ook weer afhankelijk van hoe lang) draaien het duurt om het gordijn te sluiten of te openen). Dit moet je aanpassen aan je eigen situatie.

Als deze looptijd wordt overschreden, zal de motor stoppen en niet opnieuw worden aangedreven door de motorcontroller. De reden voor de overschrijding van de looptijd moet dan worden onderzocht en opgelost voordat u de Arduino/controller reset (u hoeft alleen de voedingskabel los te koppelen/stoppen om te resetten).

Een rechte één-op-één netwerkkabel zou ideaal zijn, maar de meeste ethernetkabels (zo niet alle) hebben een twist in de connector, dus de gekleurde draden die u aan het ene uiteinde gebruikt, zullen aan het andere uiteinde niet hetzelfde zijn, als u weet wat ik bedoel. Je moet nauwkeurig bijhouden hoe je dingen aansluit.

Twee paren die ik kon gebruiken zoals ze waren, de oranje en bruine paren waren aan beide uiteinden hetzelfde, maar het blauwe en groene paar aan de ene kant werd een mix van de twee aan de andere kant. Geen probleem, als je maar weet welke kleurencombinatie aan de andere kant is aangesloten op wat.

Stap 3: De tweede as maken

Dit is een eenvoudige stap: zie de foto's. Maak een kleine tweede as rig voor de riem om op te lopen, ik heb een aluminium strip met schuifgat gebruikt waardoor het gemakkelijk mogelijk is om de juiste spanning op de riem te zetten. Bevestig het bij de rail aan het andere uiteinde van het gordijn/raam. Zie foto.

Dus, met een klein houten blok, aluminium strip met schuifstrip, 5 mm bout en 2 moeren, zet dat ding op de foto in elkaar en boor gaten om aan de muur te bevestigen met wat pluggen en schroeven bij de rail aan de rechterkant van het gordijn.

Stap 4: De riem

De riem:

Dit moet echt precies gebeuren. Omdat ik verstelbare assen en reed-schakelaars heb gebruikt, heb ik wat marges gemaakt, maar de lengte van de riem moet vrij exact zijn, en de locatie van de magneten en clips nog meer.

Ik kocht deze riem van AliExpress, 10 mtr versterkte tandriem (voor 20 tands katrolwiel (ook van/via AliExpress)), kostte slechts 7,60 euro.

Uiteindelijk heb ik alle 10 meter opgebruikt, een voor een 3 mtr breed gordijn (dus ik had ongeveer 6 meter van deze riem nodig), en een andere voor een kleiner raam, een 1,7 mtr breed gordijn, dus nog eens 3,4 mtr gebruikt

Om de exacte lengte van de riem te krijgen, moet u de motoropstelling en de tweede-asopstelling op de gewenste plaatsen aan de muur monteren. Wikkel de riem met voldoende spanning om de wielen en knip de riem door.

Boor in de 4 aluminium strips van 0,2x1,5x2 cm gaten van 3 mm. Klem twee strips op elkaar, en boor drie gaten (zodat de gaten mooi uitgelijnd zijn, om later de bouten door te steken). Twee gaten aan de randen/uiteinden en één ergens in het midden, maar zorg ervoor dat de riem tussen twee gaten kan bewegen. Dit is om één set strips aan de riem te bevestigen voor één uiteinde van het gordijn, en de andere twee aluminium strips worden gebruikt om de twee uiteinden van de riem aan elkaar te bevestigen/klemmen met behulp van een klein stukje riem van 1,5 cm lang (zie foto's).

Deze verbinding dient dus twee doelen, verbindt de riemuiteinden om een lus te maken en fungeert als een van de twee gordijnbevestigingen. Draai de moeren op deze clip stevig vast, zodat de riem sterk genoeg is om aan het gordijn te trekken en te duwen. De kracht is niet zo veel, maximaal 2 tot 3 kg (tenzij er iets misgaat?!).

De andere clip moet nog niet worden vastgedraaid, omdat de positie van deze clips later voor het andere gordijn moet worden aangepast.

Als de riem klaar is, wikkelt u deze om het katrolwiel en het aswiel en spant u de riem stevig aan met de verstelbare as/aluminiumstrip aan één uiteinde.

Bevestig de gordijnen nog niet aan de clips, je moet alles testen en goed afstellen voordat je de gordijnen kunt bevestigen.

De clip die niet de "lus"-verbinding is, moet dus nog steeds "verschuifbaar" zijn.

Stap 5: De Arduino, motorcontroller en interfacekaart

De Arduino, motorcontroller en interfacekaart.

Voor modulariteit heb ik een kleine interfacekaart (PCB) gebruikt om de benodigde headers en weerstanden te maken voor pull-up en voor de LDR-verdeler, en verbind vervolgens met vrouwelijke headers alle draden van de RJ45-connector en handmatige opheffingsschakelaar.

Uiteindelijk is het interface board misschien een zwak punt in het geheel, en misschien overbodig geweest, en directe verbindingen waren misschien beter en makkelijker.

De toewijzing van de pinnen op de Arduino is als volgt;

// pinnen toewijzing:

// A0 - LDR

// 0 + 1 - Serieel afdrukken

// 2 - led groen

// 3 - led rood

// 4, 5 - motoraandrijving L298n

// 6, 7 - GRATIS

// 8 - Top reed-schakelaar - sluiten (d)

// 9 - onderste reed-schakelaar - open(ed)

// 10 - Handmatige schakelaar open

// 11 - Handmatige schakelaar sluiten

// 12 - GRATIS

// 13 - knipperende led (extern geel)

Sluit alle draden aan op de interfacekaart via de Arduino-draden (mannelijk-vrouwelijk) volgens de pintoewijzingen hierboven.

Soldeer de 3 leds met de anode (lange poot) + weerstand aan de pinnen 2, 3 en 13 van de Arduino, en de kathodes aan massa.

Ik gebruikte:

Pin 2 op Groen, voor het aangeven van de opening van het gordijn. (linker gordijn naar links van voren gezien)

Pin 3 op Rood, voor het aangeven van het sluiten van het gordijn. (linker gordijn naar rechts van voren gezien)

Pin 13 op Geel voor levendig knipperen (Toch heb ik dit niet meer gebruikt, omdat een knipperende led in het donker vervelend kan worden, maar het is er om te gebruiken?, ik heb de led geprogrammeerd om niet echt te worden gebruikt, aan de andere kant, de DARK of LIGHT indicatie gebruiken om alleen overdag te knipperen, is ook gemakkelijk mogelijk).

Het programmeren van dit alles ging in feite samen met het bouwen van deze controller. Het idee van de rode en groene led kwam later, en het gebruik van de/een gele werd minder/niet belangrijk.

Stap 6: Alles samenbrengen

De zaak gebouwd. De kast die aan de buitenkant CASE115x90x55MM is, was aan de binnenkant iets kleiner (107x85x52, Boor gaten van 5 mm voor de leds, een gat van 6 mm voor de schakelaar, een gat van 6 mm voor de connectordraad/netwerkkabel en gaten voor de Arduino-voedingsconnector en USB-connector (wat gemakkelijk is voor het programmeren/updaten van de Arduino)

Soldeer ook twee draden van de Arduino-voedingsconnector naar de motorcontroller. De Arduino wordt gevoed via deze externe voedingsconnector, net als de motorcontroller.

Doe de Arduino, motorcontroller en PCB in de behuizing en sluit alle draden aan (LED's met 220 ohm weerstanden, schakelaar met pull-up weerstanden, en leid ook de ethernetkabel door het gat naar de PCB en sluit deze aan op de headers.

Bevestig de motoropstelling aan de muur aan de linkerkant van het raam, het tweede aswiel aan de rechterkant van het raam, doe de riem om de katrolwielen, sluit de ethernetkabel aan op de RJ45-connector op de motoropstelling, schakel in de Arduino met alleen de USB in eerste instantie.

Upload het programma/firmware "curtain-2.ino", en test de LED-waarden en reed-schakelaars, en handmatige swith via de Arduino IDE Seriële monitoruitgang. Speciale aandacht voor eerste tests, afhankelijk van hoe u de motor op de motorcontroller hebt aangesloten, moet de motor tegen de klok in draaien om het gordijn te sluiten en met de klok mee om te openen. Als dat niet correct is, kunt u ofwel de draden op de motorcontroller of PCB kruisen, of de functies "motor_open()" en "motor_close()" opnieuw programmeren om het tegenovergestelde te doen. (signaalcontroller om met de klok mee of tegen- met de klok mee).

De magneten voor de reed-schakelaars moeten op de juiste strategische plaatsen worden geplaatst. Als de clip voor het gordijn rechts op de juiste plaats zit (dus ook ver rechts als het gordijn open is), dan zit de clip voor het linker gordijn ver naar links (gordijn open) en de magneet voor de onderste reed-schakelaar moet heel dicht bij de linkerkant van de clip voor het linker gordijn zitten (zie ook video en foto's).

De magneet voor de bovenste reed-schakelaar moet dan op de bovenkant van de riem in het midden van het raam zitten (nogmaals, wanneer het gordijn open is). De foto's en video maken het duidelijk.

De bovenste magneet zal bij het sluiten van het gordijn naar links (in de richting van de motoropstelling) bewegen en de reed-schakelaar moeten activeren, wanneer de gordijnen elkaar in het midden ontmoeten (gesloten stand) Als de reed-schakelaar te laat wordt geactiveerd, moet u een (groot) probleem hebben. De motor zal proberen de gordijnen samen te trekken, maar dat is al zo, dus de riem zal afslaan of slippen, of de motor stopt en trekt hoge stroom. Het afstemmen hiervan is dus erg belangrijk, en dit geldt natuurlijk ook voor de sluitstand. Maar goed, dit afstellen kostte eigenlijk niet zoveel tijd en moeite eigenlijk.. Het plakken/lijmen van de magneten aan de boven- en onderkant van de riem moet nauwkeurig gebeuren, met de schuifmogelijkheid van de reedswitches op de motorrig heb je de marges om het precies goed af te stemmen: zie dit filmpje voor een laatste test

De eerste film in dit gedeelde album is een test van de riem en leesschakelaars:

photos.google.com/share/AF1QipNMP3QPAfzsXe…

U kunt de handmatige swith-override gebruiken om dit te testen.

Het afdekken/ontdekken van de LDR kunt u donker en licht simuleren.

Wanneer de clips op de riem op de juiste plaatsen stoppen, kunt u de gordijnen aan de clips bevestigen en genieten van het automatisch sluiten en openen van uw gordijnen:-)