Cortina automática con Arduino: 6 pasos (con imágenes)

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

¡Tiempo de proyecto!: Abridor / cerrador automático de cortinas.

Vi algunos otros proyectos para cerrar y abrir (automáticamente) las cortinas, ciertamente quería construir uno yo mismo ahora.

La mayoría de los otros diseños que vi se construyeron con un hilo de pescar. No quería usar una línea de pesca, porque las líneas de pesca siempre se rompen en algún momento.

Para esta cortina automática utilicé una correa de distribución dentada (con refuerzo metálico, muy fuerte) y una rueda de distribución (20 dientes), que también se utilizan para algunas impresoras 3D.

El objetivo era que las cortinas se abrieran y cerraran automáticamente, cuando oscurece o se ilumina, y una anulación manual, por supuesto. También consideré un temporizador con un RTC, pero hasta ahora esto funciona bien ahora, sin un RTC.

(para una colección de fotos y películas, creé un álbum compartido:

photos.google.com/share/AF1QipNMP3QPAfzsXe…

Además, vea el breve manual y este video del resultado final:

cortinas-cerradas-abiertas-2

Paso 1: materiales y herramientas que necesita

Paso 1:

Reuniendo todo lo que necesitas. Esto podría variar en otras situaciones.

Los materiales que utilicé:

Los componentes

"Mecánico":

Correa de distribución para impresoras 3d: 3 o 6 metros, dependiendo del tamaño de su ventana / cortina.

(ejemplo: si tu cortina tiene que cubrir 1,5 metros, necesitas un cinturón de 3 metros)

(ordenó esto en AliExpress: ancho de banda GT2 6 mm Impresora 3D RepRap 10 mtr.)

Rueda de polea de 20 dientes

(ordenó esto en AliExpress: Polea de distribución GT2 20 dientes Alumium Bore 5mm apto para GT2 Belt Width 6mm RepRap 3D Printer Prusa i3)

Rueda de eje suave (sin dientes) (o una segunda rueda de polea de rodadura libre)

Madera 20x10x1,8 cm

Madera 2x2x6 cm

Tiras de aluminio con orificio deslizante (a veces se usan para alinear marcos de fotos en una pared, las tenía tiradas en algún lugar)

Algunas tuercas y tornillos de 5 mm.

Algunas tuercas y tornillos de 3 mm.

Algunos tornillos y tacos para fijar a la pared.

Placa de aluminio 0,2x2x30cm, corte 4 tiras de 2x1,5 cm

Cosas eléctricas:

Arduino Uno R3

Suministro de energía 12V 2A (dependiendo del motor que use)

Motor con engranaje (60 a 120 rpm)

Controlador de motor L298n

Placa de circuito pequeña 3x2,5 cm

3 leds

3 resistencias 220 o 330 ohmios (resistencias limitadoras de corriente para LED)

LDR

1 resistencia de 330 ohmios (divisor analógico con LDR)

4 resistencias 10K (pull up resistencias para interruptores)

Algunos encabezados para placa de circuito pequeña

Cables (cables Dupont / Arduino), macho-macho - macho-hembra

Caja (115x90x55)

Interruptor con tres posiciones encendido / apagado / encendido

2x (pequeños) relés Reed con imanes

Tubo / alambre termorretráctil

Herramientas utilizadas:

Hierro de soldadura / soldadura

Taladro

Vio

Destornilladores

Pegamento caliente

Alicates

Pelacables

Cortar con tijeras

Paciencia

Paso 2: Pasos para crear los módulos

Paso 2:

Primero, planeé hacer las cosas lo más modulares posible: plataforma de motor, plataforma de segundo eje, Arduino, controlador de motor, interfaz de conector, carcasa.

Comencé creando la plataforma del motor y el conector (para conectar el motor, los interruptores de lengüeta y el LDR al controlador a través de un conector RJ45) en una pieza de madera hecha a mano.

El conjunto depende un poco del tipo de motor que tengas / uses, pero la clave es que la correa accionada por la polea está muy cerca de los rieles de la cortina (alrededor de 1 a 1,5 cm. Al lado).

Tenía un par de motores con engranajes por ahí, que salvé hace mucho tiempo de una cafetera profesional. Eran de 24 voltios con un engranaje que reduce las RPM del motor a aproximadamente 120 RPM cuando está en 24 voltios. Yo uso el motor de 12 voltios aquí, por lo que las RPM con engranajes son aproximadamente 60. Usé 12 V porque el Arduino también se alimenta con la fuente de alimentación que tenía para este proyecto, y para reducir el máximo. potencia para el conector (ver más sobre eso a continuación).

Coloque la rueda dentada dentada al eje del motor / engranaje. El eje del engranaje era de 6 mm, la rueda de polea de 5 mm. así que necesitaba perforar el orificio de la rueda de la polea más grande a 6 mm.

Luego creó un soporte para este motor dado, cortando la madera para que el motor y el engranaje encajaran bien y poder montar los interruptores Reed junto a él, y fíjelo a la pared con dos enchufes y tornillos.

Luego utilicé un conector RJ45 (hembra), para conectar todos los cables del motor y dos interruptores de láminas y un LDR. Los ocho hilos (4 pares) de un cable de red son suficientes para hacer el trabajo.

El motor solo consume entre 0,1 y 0,3 amperios (con 12 voltios, 1,2 a 4 vatios) (dependiendo de la carga que recibe de la cortina). Un solo cable en un cable de red (al menos en los que tengo) puede mantener fácilmente 10 vatios. De hecho, el estándar PoE es de 15 vatios por par, pero también necesita un buen cable PoE certificado.

Y la longitud utilizada del cable es de solo unos 2 metros. Sin embargo, esta era mi principal preocupación: ¿El cableado del motor podrá soportar la potencia que necesita el motor? Hasta ahora, sin problemas, sin calentamiento de conexiones o cables, y construí un software de seguridad: el motor puede funcionar y solo funcionará durante una cantidad máxima de tiempo dado / definido (30 a 50 segundos, también nuevamente dependiendo de cuánto tiempo Tardará en cerrar o abrir la cortina). Necesita modificar esto para su propia situación.

Si se excede este tiempo de ejecución, el motor se detendrá y el controlador de motor no volverá a accionarlo. El motivo del tiempo de ejecución excedido debe investigarse y resolverse antes de reiniciar el Arduino / controlador (simplemente desenchufe / enchufe el cable de alimentación para reiniciar).

Un cable de red directo uno a uno sería ideal, pero la mayoría de los cables ethernet (si no todos) tendrán una torsión en el conector, por lo que los cables de colores que usa en un extremo no serán los mismos en el otro extremo, si Ya tu sabes. Debe realizar un seguimiento preciso de cómo conecta las cosas.

Dos pares que podría usar como estaban, los pares naranja y marrón eran iguales en ambos extremos, pero el par azul y verde en un extremo, se convirtió en una mezcla de los dos en el otro extremo. No hay problema, siempre que sepa qué combinación de colores está conectada a qué en el otro extremo.

Paso 3: creación del segundo eje

Este es un paso simple: vea las imágenes. Cree un pequeño equipo de segundo eje para que corra la correa, utilicé una tira de aluminio con orificio deslizante que hace que sea posible poner fácilmente la tensión correcta en la correa. Colóquelo cerca del riel en el otro extremo de la cortina / ventana. Ver foto.

Así, con un pequeño bloque de madera, listón de aluminio con listón deslizante, perno de 5 mm y 2 tuercas junte esa cosa de la foto, y taladre agujeros para fijar a la pared con unos tacos y tornillos cerca del riel en el extremo derecho de la cortina..

Paso 4: el cinturón

El cinturón:

Esto realmente debe hacerse con precisión. Como utilicé ejes ajustables e interruptores de lengüeta, creé algunos márgenes, pero la longitud del cinturón debe ser bastante exacta y la ubicación de los imanes y los clips aún más.

Compré esta correa en AliExpress, correa dentada reforzada de 10 mtr (para polea de 20 dientes (también de / vía AliExpress)), costó solo 7,60 euros.

Al final, utilicé los 10 metros, uno para una cortina de 3 m de ancho (por lo que necesitaba aproximadamente 6 metros de este cinturón), y otro para una ventana más pequeña, una cortina de 1,7 m de ancho, por lo que se utilizaron otros 3,4 m.

Para obtener la longitud exacta de la correa, debe montar la plataforma del motor y la plataforma del segundo eje en los lugares deseados de la pared. Envuelva el cinturón con suficiente tensión alrededor de las ruedas y corte el cinturón.

En las 4 tiras de aluminio de 0,2x1,5x2 cm taladrar agujeros de 3 mm. Sujete dos tiras una encima de la otra y taladre tres orificios (para que los orificios estén bien alineados, para pasar los pernos más adelante). Dos orificios en los bordes / extremos y uno en algún lugar en el medio, pero asegúrese de que el cinturón pueda moverse entre dos orificios. Esto es para unir un juego de tiras al cinturón para un extremo de la cortina, y las otras dos tiras de aluminio se utilizan para sujetar / sujetar los dos extremos del cinturón con la ayuda de un pequeño trozo de cinturón de 1,5 cm de largo (ver fotos).

Por lo tanto, esta conexión tiene dos propósitos, conectar los extremos del cinturón para hacer un bucle y actuar como uno de los dos accesorios de la cortina. Apriete las tuercas de este clip firmemente, de modo que el cinturón sea lo suficientemente fuerte como para tirar y empujar la cortina. La fuerza no es tanta, de 2 a 3 kg como máximo (¡¿a menos que algo vaya mal?!).

El otro clip no debe apretarse todavía, ya que la posición de estos clips debe ajustarse para la otra cortina más adelante.

Una vez que la correa esté terminada, envuélvala alrededor de la rueda de la polea y la rueda del eje y tense la correa firmemente con el eje ajustable / tira de aluminio en un extremo.

No coloques las cortinas todavía en los clips, debes probar y ajustar todo correctamente antes de poder colocar las cortinas.

Por lo tanto, el clip que no es la conexión de "bucle" debería ser "deslizable".

Paso 5: Arduino, controlador de motor y placa de interfaz

Arduino, controlador de motor y placa de interfaz.

Por modularidad, utilicé una pequeña placa de interfaz (PCB) para crear los encabezados y resistencias necesarios para el pull up y para el divisor LDR, y luego conecté con encabezados hembra todos los cables del conector RJ45 y el interruptor de anulación manual.

Al final, la placa de interfaz es quizás un punto débil en general, y tal vez sea innecesario, y las conexiones directas tal vez sean mejores y más fáciles.

La asignación de pines en el Arduino es la siguiente;

// asignación de pines:

// A0 - LDR

// 0 + 1 - Impresión en serie

// 2 - led verde

// 3 - led rojo

// 4, 5 - controlador de motor L298n

// 6, 7 - GRATIS

// 8 - Interruptor de lengüeta superior - cerrar (d)

// 9 - interruptor de lengüeta inferior - abierto (ed)

// 10 - Interruptor manual abierto

// 11 - Cierre manual del interruptor

// 12 - GRATIS

// 13 - LED parpadeante vivo (amarillo externo)

Conecte todos los cables a la placa de interfaz a través de los cables Arduino (macho-hembra) de acuerdo con las ubicaciones de los pines anteriores.

Suelde los 3 leds con el ánodo (pata larga) + resistencia a los pines 2, 3 y 13 del Arduino, y los cátodos a tierra.

Solía :

Pin 2 a Verde, para indicar la apertura de la cortina. (cortina izquierda a la izquierda vista de frente)

Pin 3 a rojo, para indicar el cierre de la cortina. (cortina izquierda a la derecha vista de frente)

Pin 13 a amarillo para parpadear en vivo (Sin embargo, ya no usé esto, ya que un LED parpadeante en la oscuridad puede ser molesto, pero ¿está ahí para usar?, Programé el LED para que no se use realmente, por otro lado, también es posible usar la indicación DARK o LIGHT para parpadear solo durante el día).

De hecho, la programación de todo esto fue junto con la construcción de este controlador. La idea del led rojo y verde surgió más tarde, y el uso del / a amarillo se volvió menos / no importante.

Paso 6: Poniéndolo todo junto

Construyó el caso. La caja que es CASE115x90x55MM por fuera, por dentro era un poco más pequeña (107x85x52, Taladre orificios de 5 mm para los LED, un orificio de 6 mm para el interruptor, un orificio de 6 mm para el cable del conector / cable de red y orificios para el conector de alimentación Arduino y el conector USB (que es fácil de programar / actualizar el Arduino)

Además, suelde dos cables del conector de alimentación Arduino al controlador del motor. El arduino se alimenta a través de este conector de alimentación externo, al igual que el controlador del motor.

Coloque el Arduino, el controlador del motor y la PCB en la carcasa y conecte todos los cables (LED con resistencias de 220 ohmios, interruptor con resistencias de extracción y también lleve el cable ethernet a través del orificio de la PCB y conéctelo a los encabezados.

Conecte la plataforma del motor a la pared en el lado izquierdo de la ventana, la rueda del segundo eje al lado derecho de la ventana, coloque la correa alrededor de las ruedas de polea, conecte el cable ethernet al conector RJ45 en la plataforma del motor, encienda el Arduino con solo el USB al principio.

Cargue el programa / firmware "cortina-2.ino" y pruebe los valores del LED y los interruptores de lengüeta, y el cambio manual a través de la salida del monitor serial IDE de Arduino. Atención especial para las primeras pruebas, dependiendo de cómo conectó el motor al controlador del motor, el motor debe girar en sentido antihorario para cerrar la cortina y en sentido horario para abrir. Si eso no es correcto, puede cruzar los cables en el controlador del motor o PCB, o reprogramar la función "motor_open ()" y "motor_close ()" para hacer lo contrario. agujas del reloj).

Los imanes para los interruptores de lengüeta deben colocarse en los lugares estratégicos correctos. Cuando el clip de la cortina de la derecha está en el lugar correcto (por lo tanto, también a la derecha, cuando la cortina está abierta), entonces el clip de la cortina izquierda está en el extremo izquierdo (cortina abierta) y el imán para el interruptor de lengüeta inferior debe estar muy cerca a la izquierda del clip para la cortina izquierda (ver también videos y fotos).

El imán para el interruptor de lengüeta superior debe estar en la parte superior del cinturón en el medio de la ventana (nuevamente, cuando la cortina está abierta). Las fotos y el video lo aclararán.

El imán superior se moverá hacia la izquierda (hacia la plataforma del motor), al cerrar la cortina, y debería activar el interruptor de láminas, cuando las cortinas se encuentren en el medio (posición cerrada) Si el interruptor de láminas se activa demasiado tarde, usted tiene un (gran) problema. El motor intentará juntar las cortinas, pero ya lo están, por lo que la correa se atascará o se deslizará, o el motor se ahogará, tirando de alta corriente. Así que ajustar esto es muy importante, y esto también se aplica a la posición de cierre, por supuesto. Pero de todos modos, ajustar esto realmente no requirió mucho tiempo y esfuerzo, realmente … Pegar / pegar los imanes en la parte superior e inferior del cinturón debe ser preciso, con la opción de deslizamiento de los interruptores de lengüeta en la plataforma del motor, tiene los márgenes para ajustarlo a la perfección: vea esta película para una prueba final

La primera película de este álbum compartido es una prueba del cinturón y los interruptores de lectura:

photos.google.com/share/AF1QipNMP3QPAfzsXe…

Puede utilizar la anulación manual de swith para probar esto.

Cubriendo / destapando el LDR puede simular oscuridad y luz.

Cuando los clips del cinturón se detengan en los lugares correctos, puede sujetar las cortinas a los clips y disfrutar del cierre y apertura automáticos de sus cortinas:-)