Automatische kippenhokdeur - Arduino bestuurd. Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Deze Instructable is voor het ontwerpen van een automatische kippendeur met handmatig instelbare openings- en sluitingstijden. De deur kan op elk moment op afstand worden geopend of gesloten.

De deur is modulair ontworpen; het frame, de deur en de controller kunnen op een plaats buiten het hok worden gebouwd en getest en vervolgens eenvoudig op de bestaande hokopening worden vastgeschroefd.

Het werkt op 9Vdc, dus het kan worden gevoed vanuit een plugpack of een batterij en zonnepaneel om de batterij op te laden.

Het maakt gebruik van een solenoïde om de deur gesloten te vergrendelen en de deur in de open positie te houden.

Belangrijke onderdelen zijn onder meer:

Arduino UNO3.

4-cijferig, 7 segment LED-display

RTC-module

RF-module

Potentiometers, servomotor, 6V - 12V solenoïde, Roterende encoder met drukknop

De deur en het frame kunnen worden gemaakt van houtafval. De deur draait omhoog rond een stang (in mijn geval afkomstig van een printer) en heeft een contragewicht om het koppel dat nodig is om de deur op te tillen te verminderen.

De tools om het te bouwen zijn onder meer:

PC met Arduino IDE om de Arduino te programmeren, Hamer, Zaag, Soldeerbout, Draadsnijders, Oefening, Schroevendraaier.

Ik heb deze automatische kippendeur gebouwd om me de tweemaal dagelijkse taak van het openen en sluiten van de deur 's ochtends en' s avonds te besparen. Kippen zijn geweldige leveranciers van eieren, mest en vermaak, maar vroeg opstaan om ze uit het hok te laten - vooral in de winter - was een hele klus. En dan ervoor zorgen dat ik op tijd thuis was om ze in te sluiten, beperkte mijn vrijheid om laat thuis te komen.

Kippen volgen een dagelijkse routine van terugkeren naar een hok rond zonsondergang en wakker worden rond zonsopgang. De tijden dat ze naar binnen en naar buiten gaan is niet exact en wordt beïnvloed door het weer van de dag en het omgevingslicht. Als blijkt dat een kip te laat is om naar binnen te gaan nadat de deur is gesloten, kan de deur op afstand worden geopend en vervolgens worden gesloten. De deur kan overdag worden gesloten als de eigenaar moet voorkomen dat broedende kippen binnenkomen.

Aangezien de tijden van zonsopgang en zonsondergang gedurende het jaar variëren en afhankelijk zijn van de breedtegraad, moet elke deurcontroller de tijd van de dag, de dag van het jaar en de breedtegraad van de locatie weten. Aan deze eis kan worden voldaan met software of een suntracker, maar in dit ontwerp wordt gebruik gemaakt van handmatig instelbare open- en sluittijdinstellingen om het eenvoudiger te houden.

Omdat zonsopgang en ingestelde tijden slechts enkele minuten van de ene op de andere dag veranderen, hoeven de instellingen van de deurcontroller slechts één keer per week te worden aangepast.

Wanneer een eigenaar een idee heeft van de rustroutine van zijn kippen, kunnen ze gemakkelijk de openings- en sluitingstijden aanpassen.

De openingstijd kan aangepast worden van 3u tot 9u en de sluitingstijd van 15u tot 21u. Deze tijden zijn geschikt voor breedtegraden van 12 tot 42 graden vanaf de evenaar (Darwin tot Hobart in Australië) en beslaan de langste en kortste dagen van het jaar..

In wezen is de deurcontroller een klok met twee instelbare alarmen met handmatige override.

Stap 1: Frame en draaideur

Het frame is gemaakt om over de bestaande hokopening te worden bevestigd. De deur zwaait omhoog als een garagedeur. Dit ontwerp heeft het voordeel ten opzichte van automatische deuren die naar boven of opzij schuiven voor hokken waarbij het dak over de bestaande deur loopt of de bestaande opening aan een muur grenst.

1. Verwijder de bestaande deur.

2. Kies een framemaat die over de bestaande opening past. Twee afmetingen van het frame zijn belangrijk: de hoogte van het frame en de breedte van het hout. De deur zwaait vanaf een horizontale spil en de lengte van de spil tot het frame ("D" in diagram) is gelijk aan de breedte van het hout. Dit betekent dat wanneer de deur open is, het gedeelte van de deur boven de spil de hokwand niet hindert.

3. Kies een materiaal voor het frame dat stevig en weerbestendig is. Ik gebruikte rode kauwgom die stevig maar zwaar bleek te zijn. Buiten grenen zou gemakkelijker zijn om mee te werken.

4. De deur zelf moet licht, stijf en weerbestendig zijn.

Stap 2: Draaistang en draaideurmaat

De afmetingen van de draaideur moeten zodanig zijn dat de breedte van de deur over de binnenranden van het kozijn past. De hoogte van de deur is kleiner dan de binnenzijde van de kozijnhoogte.

1. Zoek een staaf met een diameter van ongeveer 5 mm (1/4 inch) en een lengte die gelijk is aan de breedte van het frame. Ik gebruikte de staaf van een gedemonteerde printer, maar een draadstaaf zou volstaan. Een andere bron van staven zijn metalen droogrekken voor kleding. Een staaf kan worden gesneden met een boutensnijder of ijzerzaag. Schraap de coating van het metaal met een mes.

2. Snijd twee groeven in het frame op een lengte "D" (in het diagram in de vorige stap) vanaf de bovenste opening van het frame en een diepte van de diameter van de scharnierstang.

3. Zoek een scharnier waarvan de pendiameter gelijk is aan of iets groter is dan de scharnierstang. Sla de pin eruit met een hamer en centerpons. Als je geen centerpons hebt, gebruik dan een grote spijker of een soortgelijke pin.

Door toeval, het draaipunt van de printerstang die ik gebruikte, paste perfect bij het eerste scharnier dat uit mijn rommeldoos kwam.

4. De gewichten van het onderste deel van de draaideur onder het scharnier en het bovenste deel boven het scharnier moeten gelijk zijn om de servomotor die de deur opent te ontlasten. Dit kan worden bereikt met enkele zware bouten en moeren die in het bovenste gedeelte van de deur zijn geboord.

Stap 3: Servomotor en hefarmen

Ik gebruikte een MR-996 servomotor. Het heeft een koppel van: 9,4 kgf· cm (4,8 V), of 11 kgf · cm (7,2 V). Dit betekent dat voor een deur van 20 cm onder het draaipunt, de motor 11 kg/20 = 550 g bij 7,2 V kan tillen.

Met contragewicht boven de scharnierstang kan de deur zwaarder en/of langer zijn. Ik gebruikte twee grote moeren en bouten als contragewichten, zoals te zien op de foto's.

De servo wordt geleverd met een plastic arm die op de uitgaande as van de servo past. Snijd een kant van deze arm af met een scherp mes of draadknipper.

2. De hefarm is gemaakt van twee lengtes aluminium, de bovenarm is een L-beugel, de onderarm een plat stuk aluminium.

Bijgevoegde diagrammen laten zien hoe u de afmetingen van elke arm kunt berekenen. De resulterende afmetingen zijn gebaseerd op de framebreedte, "d", en de positie van het hijspunt dat op de deur is gemonteerd.

De bovenarm heeft uitsparingen zodat de arm de servomotor vrijgeeft bij het optillen van de deur.

Stap 4: Vergrendelmagneet en deur-open ondersteuning

1. Een op het frame gemonteerde solenoïde heeft twee doelen:

a) sluit de deur wanneer deze gesloten is, en

b) voorkomen dat de deur na opening sluit.

De solenoïde wordt via een FET aangestuurd vanuit een uitgang van de controller. Het trekt zich een paar seconden terug terwijl de deur bezig is met openen of sluiten.

2. Zet een stuk hout vast zoals op de foto. Het zal korter zijn dan de framebreedte en net onder de scharnierstang worden gemonteerd.

Stap 5: De controller

1. Ik gebruikte een Arduino Uno 3 als basis van de controller. Er zijn in totaal 17 invoer- en uitvoerpinnen.

2. De controller houdt de tijd bij via een I2C RTC-controller met back-up van de batterij. Het verdient de voorkeur om een oplaadbare reservebatterij te hebben om de moeite te besparen om de contoller elk jaar te openen om de batterij van de RTC te vervangen. De tijd wordt ingesteld via een draaiknop en weergegeven op een 4-cijferige 7 segment LED. Men zou een LCD-scherm kunnen gebruiken en meer informatie kunnen weergeven, zoals het aantal keren dat de deur is geopend en gesloten.

3. De open- en sluittijden worden aangepast met lineaire potentiometers van 10k ohm. Ik had de roterende encoder en het LED-display kunnen gebruiken om de open/dicht-tijden in te stellen, maar besloot dat het voor de gebruiker eenvoudiger zou zijn om gewoon naar boven te kunnen lopen en de tijden van een afstand vanaf het paneel te kunnen zien. De tijden hoeven alleen maar om de week of zo te veranderen.

4. Een draadloze RF-adapter (https://www.adafruit.com/product/1097) voor het gemak van handmatig openen en sluiten op afstand. Sleutelhanger-url:

5. De doos die ik koos om de controller te huisvesten was aan de kleine kant, dus ik moest er een kleinere doos aan toevoegen voor de ontvanger op afstand.

6. Fritzing-diagram is bijgevoegd.

Stap 6: Coderen

De code loopt rond en voert het volgende uit:

1. scant de status van de paneelschakelaars, 2. leest de RTC en zet de tijd om in minuten van de dag (0 tot 1440).

3. leest de twee analoge potentiometers en converteert naar gehele open- en sluittijden. Om een fijnere resolutie van de tijdinstellingen te geven, zijn de open sluitingstijden beperkt tot respectievelijk 3:00-9:00 en 15:00-9m.

4. leest de RF-ingang om te zien of de knop op de afstandsbediening is ingedrukt.

5. vergelijkt de huidige tijd met de open- en sluittijd en leest de modus om te bepalen of de deur moet worden geopend of gesloten.

Het toevoegen van een handmatige open- en sluitschakelaar bemoeilijkte het softwareontwerp doordat het systeem moest schakelen tussen 'handmatige' en 'automatische, dwz getimede' modi. Ik heb dit opgelost zonder nog een 'modus'-schakelaar toe te voegen door de gebruiker twee keer op de schakelaar voor openen of sluiten te laten drukken om terug te gaan naar de automatische modus.

Een enkele druk op de open- of sluitknop zet de controller in de handmatige modus. De kans bestaat dat als de deur na sluitingstijd wordt geopend, bijvoorbeeld om een late kip in het hok te laten, de gebruiker zou vergeten de deur weer in de automatische modus te zetten. De handmatige modus wordt dus aangegeven door het LED-display met "Open" of "Close" als herinnering.

LED Display-bibliotheken die ik heb gekregen van:

Stap 7: Onderdelenlijst controller

Arduino Uno 34-cijferige 7-segmentmodule

MG 996R Servomotor

1k Ohm-weerstand

FET: FQP30N06L.

2 x 10kOhm potentiometers (insteltijden open/dicht)

Rotary Encoder met ingebouwde drukknop

Doorverbindingsdraad

1A DC-DC-omzetter: voor servo en solenoïde

1 x SPDT-tuimelschakelaar (keuzeschakelaar voor uren/minuten)

1 x SPDT midden uit kortstondig-uit-tijdelijk (voor handmatig openen/sluiten)

1 x SPDT midden uit (voor onderdrukking/tijdweergave/tijdinstellingskiezer)

Solenoïde: Push Pull 6-12V 10MM slag

Adafruit Eenvoudige RF M4-ontvanger - 315 MHz Momentary Type

Keyfob 2-knops RF-afstandsbediening - 315MHz

Doos

Stap 8: Voeding en Zonnepaneel & Batterij Sizing

1. Hoewel de Arduino kan werken vanaf 12Vdc, zou de ingebouwde lineaire regelaar hierdoor warm worden. De servo werkt beter bij een hogere spanning (< 7,2V), dus een compromis was om het systeem van 9Vdc te gebruiken en een DC-DC-conveter te gebruiken om de solenoïde en servo van stroom te voorzien op 6V. Ik denk dat de DC-DC-converter zou kunnen worden afgeschaft en de Arduino, servomotor en solenoïde werken op dezelfde 6V (1A) voeding. Een 100uF condensator zou worden aanbevolen om de Arduino uit de servo en solenoïde te filteren.

2. De controller die ik heb gemaakt trok een ruststroom van ongeveer 200mA. Toen de solenoïde en servo in werking waren, was de stroomafname ongeveer 1A.

Het LED-display kan worden uitgeschakeld met een schakelaar om de batterij te sparen.

Aangezien de deur ongeveer 7 seconden nodig had om te openen of te sluiten en het openen en sluiten slechts tweemaal per dag plaatsvonden, werd de 1A in de schatting van het dagelijkse stroomverbruik verwaarloosd.

Het kan werken met een 1A 9V-stekkerpakket, maar het lichtnet en het stekkerpakket moeten worden beschermd tegen weersinvloeden.

3. Het dagelijkse energieverbruik wordt berekend als 24h x 200mA = 4800mAh. Een 7Ah loodaccu met een 20W zonnepaneel zou moeten volstaan met een dag autonomie in gebieden met een jaarlijkse gemiddelde zonnestraling van 5 uur. Maar met meer batterijen en een groter paneel zouden er meer dagen van autonomie zijn.

Ik heb de volgende online calculator gebruikt om de batterij- en paneelgrootte te schatten:

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

Stap 9: Gebruiksinstructies voor de gebruiker

De deur werkt in de automatische of handmatige modus.

De automatische modus houdt in dat de deur opent of sluit volgens de instellingen van de open- of sluittijd. De automatische modus wordt aangegeven door een leeg display wanneer de displayschakelaar is ingesteld op "Blank". Wanneer de modus verandert van handmatig naar automatisch, knippert het woord 'AUTO' gedurende 200 mS.

De deur gaat in handmatige modus wanneer de afstandsbediening of schakelaar op de controller wordt geactiveerd. De handmatige modus wordt aangegeven wanneer op het display "OPEn" of "CLSd" wordt weergegeven en de displayschakelaar op "Blank" staat.

In de handmatige modus worden de instellingen voor de open/dicht-tijd genegeerd. Het is aan de gebruiker om te onthouden om de deur te sluiten als deze handmatig werd geopend, of de deur te openen als deze handmatig werd gesloten, of terug te zetten naar de automatische modus.

Om terug te schakelen naar de automatische modus, moet de gebruiker een tweede keer op de knop Sluiten drukken als de deur al gesloten is, of een tweede keer op de knop Openen als de deur al gesloten is.

De deur start in de automatische modus aan het begin van de dag (12.00 uur).

Stap 10: toeters en bellen

Enkele toekomstige verbeteringen kunnen zijn:

Draadloze deurbel om te signaleren wanneer de deur open/dicht gaat

"Vastgelopen alarm" als het systeem gedurende meer dan 10 seconden de stroom trekt die gelijk is aan de solenoïde en servo.

Bluetooth en App om de controller te configureren.

Internetgestuurd openen en sluiten.

Vervang LED-display door LCD om meer informatie weer te geven.

Weg met potentiometers voor het instellen van de open/dicht-tijd en gebruik een tuimelschakelaar en de bestaande draaischakelaar om de open/dicht-tijden in te stellen.