Control deslizante de puerta automático por menos de $ 100: 15 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Durante el verano, mi padre me motivó a considerar la posibilidad de comprar un sistema de automatización de puertas y configurarlo. Así que comencé mi investigación y busqué soluciones de paquetes en AliExpress y proveedores locales. Los proveedores locales ofrecían soluciones completas que incluían la instalación por> $ 1000. Estos eran sistemas italianos y se suponía que eran de muy alta calidad. Pero el precio estaba fuera de nuestro presupuesto. Los sistemas en AliExpress también eran bastante caros, siendo el más barato $ 500 antes de impuestos. Casi renuncié a la idea de comprar un sistema completo y busqué algunos enfoques de bricolaje.

Después de mi investigación inicial, llegué a la conclusión de que será muy difícil y llevará mucho tiempo construirlo desde cero. Eso también usa recursos limitados. Pero luego lo tomé como un desafío y comencé a armar un plan aproximado.

Me tomó mucho ensayo y error y mucho trabajo duro, pero pude configurar un sistema confiable a un precio que ningún otro sistema puede superar.

Si está pensando en construir algo como esto, le animo a que lo haga mientras le explico todos los problemas que encontré durante mi proceso de construcción. Con suerte, podrá obtener una idea y evitar los errores que cometí.

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Paso 1: el plan

Empecé a pensar en cómo lo haría. Hay muchas formas de abordar un proyecto de este tipo, cada una con sus propias ventajas e inconvenientes.

Lo primero que hice fue comprender el sistema existente con el que estaba trabajando. Para mí, esto significaba mi puerta corrediza pesada, totalmente metálica. Para usted, podría significar algo más y le recomendaría que primero comprenda completamente su sistema antes de decidirse por una estrategia.

Me di cuenta de que mi puerta no estaba muy bien construida y tenía algunas variaciones en su movimiento. Entonces, cualquiera que fuera mi método de traducción, tendría que adaptarse a esa variación. Eso me hizo pensar en usar cadenas de motocicleta. Los he usado antes, así que estaba familiarizado con su funcionamiento. Son baratos y están ampliamente disponibles. Y sus grandes secciones significan que una pequeña desalineación no importará mucho. El montaje de la cadena en el borde superior funcionó bien para mí, ya que tenía un soporte en la parte superior para montar el conjunto del motor para que todo pudiera asentarse ordenadamente en la parte superior de la puerta.

Luego vino la selección del motor. Estaba disparando a bajo costo, así que busqué en mi contenedor de piezas sobrantes y encontré un motor de limpiaparabrisas de mi robot de combate. Recordé que este motor tenía mucho torque y estaba muy bien construido. Así que confiaba en que tendría suficiente energía para impulsar la puerta.

Por ahora tenía todo el plan que necesitaba. La electrónica y el control son una historia completamente diferente y vendrán más adelante.

Paso 2: Probar el motor "con precisión"

Así que confiaba en que el motor podría mover la puerta, pero no iba a construir todo y luego se demostraría que estaba equivocado. Así que hice lo que se supone que deben hacer los ingenieros. Pruebas.

Bueno, creo que se supone que deben hacer cálculos primero, pero no tenía ningún valor para calcular. Así que desempolvé mi viejo robot de combate y lo até a la puerta. El robot de combate utiliza dos motores de limpiaparabrisas para impulsarlo. Y fue lo más cercano que pude configurar rápidamente en nombre de las pruebas.

Le di al robot el acelerador a fondo y qué sabes, la puerta comenzó a moverse. A pesar de la falta de tracción, el robot pudo mover la puerta. Eso fue lo suficientemente bueno para mí, así que procedí.

Paso 3: hacer el soporte del motor

Por un accidente pasado, supe que estos motores no son una broma. Y si mete el dedo en la rueda dentada, puede besarlo bien. Tuve un incidente cercano al perder un dedo cuando estaba construyendo el robot de combate, así que hablo por experiencia.

Basándome en esa experiencia, quería que la asamblea estuviera lo más escondida posible. Así que decidí montarlo en el soporte que sujetaba la puerta en su lugar.

Primero coloqué una hoja de acero entre las dos piezas de hierro en ángulo. Esto fue para poder montar el conjunto de mi motor en la parte superior, sin tener que preocuparme por tener una base resistente.

Decidí hacer que el ensamblaje del motor fuera extraíble de la base de la puerta principal porque podría querer trabajar en él por separado. Quitar el motor habría sido muy difícil, especialmente porque estaba trabajando en un espacio reducido. Esto valió la pena más tarde, ya que quité el conjunto del motor varias veces para trabajar en él.

Como puede ver, conecté el motor al ensamblaje del motor. También coloqué la rueda dentada en el motor y un par de ruedas dentadas a cada lado para guiar la cadena hacia la rueda dentada del motor y no permitir que se deslizara bajo carga.

Paso 4: Hacer el soporte de la cadena

Todo el tema de este proyecto era mantener el costo bajo, por lo tanto, quería reutilizar los trozos de acero viejos que tenía en lugar de comprar nuevos. Encontré una pieza vieja de material angular que era lo suficientemente gruesa para mi uso.

Corté la culata a la medida con mi amoladora angular y luego la soldé para hacer el soporte. Luego soldé el soporte en la parte superior de la puerta. Una cosa importante a tener en cuenta es que no desea soldar sobre una superficie pintada. Siempre muele la pintura en el área de soldadura.

Tuve que rehacer la soldadura tres veces. La primera vez fue porque no monté el soporte fuera de los topes físicos de la puerta. Entonces, cuando lo estaba probando y accidentalmente rompí uno de los cables del interruptor de límite, el soporte forzó el interruptor de límite y lo rompió. Por lo tanto, es importante montar siempre los soportes de manera que no puedan dañar otra parte del sistema si fallan los interruptores de límite electrónicos.

La segunda vez fue porque monté los soportes torcidos. Este fue mi primer proyecto de soldadura y no tenía las abrazaderas adecuadas, por lo que tuve dificultades para alinear el soporte.

Un último error que cometí fue perforar un agujero después de soldar completamente el soporte. Y debido a que la soldadura hace que el acero sea mucho más duro, es mucho más difícil perforarlo. Pasé tres brocas y una hora de perforación constante para hacer dos agujeros.

Así que aprenda de estos errores si planea hacer algo similar. Pasemos a la instalación de la cadena.

Paso 5: instalación de la cadena

Primero tuve diferentes ideas en mente sobre cómo montar la cadena de manera que tenga absorción de impactos para evitar la sobrecarga del motor al arrancar desde una posición estática. Pero nada parecía lo suficientemente simple de implementar. Así que opté por la solución más barata y sencilla.

Tomé una cadena y corté el cojinete del medio en la pieza del extremo. Luego tomé un perno de 3 y corté la cabeza. Aseguré el perno en la última pieza de la cadena y lo soldé. Puede que no sea la solución más bonita. Pero funcionará.

Conecté todas las cadenas de un extremo a otro y luego aseguré el extremo de la tuerca en el soporte de la cadena en un lado. Medí para ver dónde tendría que cortar la cadena del otro lado. Lo marqué y repetí el procedimiento de soldadura de tuercas.

Luego monté la cadena en la parte superior de la puerta. Usé un par de pernos para asegurar los dos extremos de modo que el perno no se afloje por sí solo.

La clave en mi caso fue no apretar demasiado la cadena porque eso pondría mucho estrés en el motor y las ruedas dentadas. En cambio, dejar que la cadena pesada descansara sobre el borde superior de la puerta parecía ser la mejor manera de evitar una carga constante en el motor.

De esa manera, cuando el motor comienza a mover la puerta, primero tiene que tirar del peso de la cadena antes de tirar la puerta. Eso actúa como una especie de resorte para evitar la sobrecarga del motor.

La parte mecánica del abridor de puerta está completa. Podemos pasar a algunas pruebas para ver si realmente funciona.

Paso 6: prueba

Ahora que el aspecto mecánico del proyecto estaba terminado, podía probarlo para solucionar algunos problemas y posibles dificultades. Usé una batería de plomo ácido de 12v y simplemente conecté manualmente el motor a la batería. ¡Y sí! La puerta empezó a moverse. Todo el esfuerzo realizado hasta ahora no fue en vano.

Me di cuenta de algunas cosas durante las pruebas. Una era que el canal de la puerta debía estar limpio y todo debía estar debidamente lubricado. De lo contrario, el motor pequeño podría tener algunas dificultades para mover la puerta.

Otra cosa importante era que necesitaba tener algún tipo de protección electrónica de sobrecarga para mi motor en caso de que los interruptores de límite electrónicos dejaran de funcionar. No quería freír el motor si eso pasaba.

También determiné la tensión de cadena correcta para un rendimiento óptimo mientras probaba el consumo de corriente del motor con diferentes tensiones. Una tensión más baja era mejor porque absorbía todas las imperfecciones en la alineación moviendo hacia la izquierda y hacia la derecha sin estresar el motor.

Con estos resultados, estaba listo para comenzar a trabajar en el lado eléctrico de las cosas.

Paso 7: Plan de electrónica

Entonces, el plan con el lado de la electrónica era mantener las cosas lo más simples posible y al mismo tiempo tener la funcionalidad deseada.

La energía provendrá de una batería de ácido de plomo seco de 12 V que se conectará a un cargador de batería. Aunque tuve muchos problemas con el cargador de los que hablaré más adelante.

La caja del cerebro será una placa arduino. Nada especial, solo un arduino uno. El control del motor se realizará a través de una placa de relés de 4 canales que funcionará como puente en H. La comunicación de RF se maneja usando un módulo receptor de 433 mhz. Una de las tablas baratas de $ 1. Aunque no es la mejor idea en retrospectiva. Más sobre esto más adelante. La detección de corriente utilizará un sensor de corriente de 20 A. Y finalmente los interruptores de límite y los interruptores de operación manual serán simplemente interruptores regulares.

Los mandos a distancia que utilicé eran mandos a distancia programables para coche. Aunque también me dieron problemas.

Así que este era el plan. Vamos a entrar en el meollo de la cuestión.

Paso 8: construcción de la electrónica

El proceso de construcción de la electrónica no fue nada complicado. Ensamblé todo de manera que pudiera cambiar las piezas rápidamente si era necesario. Usé clavijas de cabezal y conectores de pala siempre que fue posible para permitir un desmontaje rápido. Usé una placa proto relativamente grande para conectar los interruptores de límite y la placa de rf. Tener un tablero grande me permite agregar más funciones en el futuro sin tener que rehacer el marco existente.

Hay algunos problemas que encontré con respecto a la electrónica. Primero fue el tablero de relés. Las trazas en la placa de relés no fueron diseñadas para manejar grandes corrientes a bajos voltajes. Algunas placas de retransmisión tienen huellas estañadas, pero la mía no. Y uno de los rastros explotó después de un tiempo. Así que conecté todas las líneas de alta corriente con un cable de tamaño apropiado.

Otro gran problema fue que el cargador causaba mucha interferencia EM. Esto se debió a que el cargador no era de marca y no tenía ningún tipo de certificación. Y la interferencia estaba alterando el circuito. No respondería aleatoriamente a los comandos de rf. Me di cuenta de que se trataba de un problema de EM cuando acerqué mi computadora portátil a la electrónica para programarla y se salió completamente de control. Compré un cargador de cuerpo de metal completo que estaba muy dominado para mi uso, pero parece funcionar bien por ahora. Aunque lo cambiaré más tarde.

También tuve problemas con los conectores que usé para los interruptores externos. Son muy frágiles y se rompen cuando se sacan varias veces. Todavía tengo que encontrar algunos conectores mejores para ello.

El módulo de rf que utilicé es un módulo muy básico y su alcance no es nada impresionante. Pero era lo que tenía a mano y lo que funcionó, así que me quedé con eso por ahora. Aunque planeo actualizar a un módulo mejor, especialmente porque quiero que el rango no sea un problema. Odio tener que caminar hacia el sistema solo para que funcione.

Paso 9: Alojamiento de la electrónica

Al principio, simplemente monté los componentes electrónicos en una pieza de madera contrachapada y estaba planeando construir una caja de plástico encima. Pero luego me di cuenta de que sería mucho trabajo. Así que, en cambio, compré un recipiente de comida grande que tenía un sello impermeable.

Monté la batería y el cargador en la parte inferior. Monté la electrónica en una pieza de plástico que venía con la caja. Llené muescas para todos los cables que salen de la caja y luego usé un poco de grasa de silicona para asegurarme de que no entrara agua. También hice una cubierta de antena impresa en 3D en un intento de maximizar el alcance.

La caja funciona perfectamente. Está despejado, así que puedo ver si todo está bien por dentro sin tener que abrirlo. Y ha sobrevivido a algunos episodios de lluvia, por lo que debería ser bueno. Aunque una preocupación es el calor dentro de la caja porque está despejado y el sol puede calentar rápidamente los componentes electrónicos. Una solución simple es cubrirlo con otra cubierta abierta para evitar la luz solar directa.

Paso 10: Interruptor de límite

El interruptor de límite de la puerta fue un problema grave, ya que tuve que pasar por varias iteraciones del diseño para que funcionara de manera confiable.

Al principio, solo pegué dos interruptores de palanca a ambos lados del soporte y pegué parachoques en la puerta para presionar los interruptores. Esta fue una idea sólida en principio, ya que la he visto funcionar en impresoras 3D. Pero después de algunas pruebas, ambos interruptores se dañaron y los parachoques se rompieron. Actualicé a interruptores más grandes y agregué espuma frente a los parachoques con la esperanza de evitar el impacto. Pero todavía se rompieron.

Me di cuenta de que la puerta tiene mucha inercia cuando golpea el interruptor de límite y, por lo tanto, tener un interruptor de límite de parada forzada probablemente no funcionará. Fui al mercado de la electrónica para buscar ideas y encontré un interruptor de rodillo.

Hice un soporte impreso en 3D para él y una rampa impresa en 3D. De esta manera, el interruptor se activará cuando llegue a su límite, pero no estará en el camino si por alguna razón la puerta no se detiene en absoluto o sigue girando debido a la inercia.

Paso 11: Programación de la electrónica

Programar la electrónica fue bastante simple. Para el receptor de RF, utilicé la biblioteca rcswitch que maneja todos los detalles esenciales de la recepción de la señal de los controles remotos. El resto fue solo un montón de bucles if para verificar diferentes condiciones. Una de estas condiciones fue verificar la protección contra sobrecorriente. Usé un contador de bucle para verificar eso. Puedes encontrar el código adjunto y comentar si quieres que te lo explique con más detalle.

Paso 12: Problemas revelados y su solución

Durante el transcurso de este proyecto me enfrenté a muchos problemas mecánicos y eléctricos. He mencionado algunos antes, pero los enumeraré a continuación.

1. Interruptores de límite de parada brusca: Esto se convirtió en un problema, ya que los interruptores de límite recibirían mucha fuerza incluso después de que se cortara la energía de la puerta. Una masa tan pesada tiene mucha inercia. Y cualquier interruptor de parada brusca que se me ocurrió no fue suficiente para absorber esa inercia. La solución es usar interruptores de límite rodantes como lo hice yo.

2. Ubicación de los interruptores de límite dentro de límites estrictos: La ubicación física de su interruptor de límite tiene que ser tal que, incluso si el interruptor de límite no funciona, la puerta no puede rodar hacia el interruptor y destruirlo. Esto se convirtió en un problema cuando uno de los cables del interruptor de límite se rompió y la puerta rodó hacia el interruptor, destruyendo el soporte y el interruptor. Arreglé esto moviendo el soporte de la cadena hacia afuera para que no pueda golpear el interruptor de límite bajo ninguna circunstancia.

3. Tensión de la cadena demasiado alta: Cuando puse la cadena por primera vez, la apreté tanto que ejerció mucha fuerza sobre el eje del motor perpendicular a su plano de movimiento. Debido a esto, el motor fue ineficaz ya que estaba luchando contra mucha fricción. Esto no habría sido un problema si hubiera hecho un soporte de motor adecuado con cojinetes y todo, pero no tenía la experiencia para ello. Además, la puerta no estaba recta a lo largo de su longitud, por lo que la cadena se movió de izquierda a derecha. Para solucionar este problema, simplemente aflojé la cadena. No funciona sin problemas.

4. Interferencia EM del cargador: El cargador de batería que quería usar producía tanta EMI que hacía que el receptor fuera ineficaz y poco fiable. Traté de aplicar blindaje, pero creo que la combinación de EMI radiada y conductora era demasiado para que el circuito la manejara. La solución para esto no es una solución permanente, pero utilicé un cargador de cuerpo metálico mucho más grande que es casi 20 veces más potente de lo que se necesita. Pero funciona por ahora.

5. Rango de RF: El receptor de RF que utilicé no era el mejor. Era uno de esos baratos de $ 1. El alcance, aunque no es terrible, no es suficiente para estar cómodo. Por ahora lo optimicé usando una antena de cable, pero buscaré una mejor solución de RF.

6. Copiar controles remotos de RF: Este fue un tema tan tonto, cuando finalmente lo descubrí, me reí. Así que compré estos controles remotos programables que pueden aprender códigos de otros controles remotos. Usé uno de ellos como línea base y luego intenté copiar los códigos de ese en el otro. Después de horas de tocar el violín, descubrí que no se puede copiar el control remoto desde otro control remoto similar. Solo puede copiar códigos de controles remotos estándar. Me tomó incontables horas darme cuenta de eso. Así que trata de no caer en la misma trampa. La solución es usar cualquier otro control remoto estándar y luego copiarlo a todos los controles remotos programables.

7. Perforación en acero duro: este era un problema molesto. Cuando monté mis soportes de cadena en la puerta, quería hacer un agujero en ellos. Fue entonces cuando descubrí que el acero se había endurecido porque lo soldé. Rompí muchos pedazos tratando de superar esto. Así que le aconsejo que taladre antes de soldar. Te ahorrará muchos problemas.

Estos fueron algunos de los problemas que enfrenté durante mi construcción. Agregaré a esta lista a medida que piense en más problemas.

Paso 13: Finalización de la construcción (¿Alguna vez se terminó una construcción?)

Finalicé la construcción juntando todo. La caja de la electrónica se colocó en su lugar y se conectó a la alimentación. Terminé una carcasa impresa en 3D para los interruptores de movimiento manual y los monté en un lugar de fácil acceso. Puse manguitos en los cables y los até en su lugar para evitar que los cables queden atrapados en las partes móviles. Desmonté el conjunto del motor para pintarlo. También pinté los soportes de la cadena porque ya habían comenzado a oxidarse.

Y eso fue todo. El control deslizante automático de la puerta estaba listo para ser utilizado. Han pasado dos meses desde que lo terminé y sigue funcionando como se esperaba. Le haré mejoras cuando vuelva a casa, así que no puedo llamarlo una construcción terminada. Pero terminado por ahora.

Gasté más de $ 100 en él considerando todas las cosas que compré y que rompí o nunca terminé usando. Pero seguiré enumerando la lista de materiales para mostrar que se puede hacer por menos de $ 100 si se lo propone.

Paso 14: Lista de materiales

Se reciclaron muchas de las piezas, incluido el acero, el motor, etc. Por lo tanto, no son del mejor grosor o tuvieron que limpiarse. Pero terminé ahorrando mucho dinero.

1. Motor del limpiaparabrisas del escudo de viento AliExpress = $ 10 del depósito de chatarra
2. Batería de plomo ácido de 12 V y 4,5 Ah = $ 10
3. Cargador de batería de 12 V = $ 10
4. Cadena de motocicleta = $ 20 (menos del depósito de chatarra)
5. Módulo de relé AliExpress = $ 3
6. Arduino Uno AliExpress = $ 4
7. Sensor de corriente AliExpress = $ 2
8. Módulo RF AliExpress = $ 2
9. Control remoto RF AliExpress = $ 5
10. Vivienda = $ 15
11. Interruptor de límite AliExpress = $ 5
12. Varios (acero, alambre, etc.) = $ 14

Total = $ 100

Paso 15: Conclusión

Este proyecto se ha estado ejecutando durante dos años. Y no ha habido más problemas. Independientemente, hago mejoras incrementales de vez en cuando. Actualicé los controles remotos, agregué interruptores a prueba de agua, volví a hacer el cableado, agregué detección de voltaje, actualicé el cargador y mucho más.

La construcción ha demostrado ser muy confiable a través de altas temperaturas y lluvia. Estoy orgulloso de lo que pude construir, y también a un costo muy bajo. Pronto estaré construyendo otro sistema para algunos familiares con algunas mejoras más en mi diseño original.

Espero que hayas aprendido algo de mi viaje a través de esta construcción. Si tiene alguna pregunta o comentario, por favor pregunte.