Puerta automática de gallinero - Controlada por Arduino .: 10 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Este Instructable es para el diseño de una puerta automática para pollos con tiempos de apertura y cierre modificables manualmente. La puerta se puede abrir o cerrar de forma remota en cualquier momento.

La puerta está diseñada para ser modular; el marco, la puerta y el controlador pueden construirse y probarse en un lugar alejado del gallinero y luego simplemente atornillarse en la abertura del gallinero existente.

Funciona con 9Vdc, por lo que se puede alimentar desde un plugpack o una batería y un panel solar para cargar la batería.

Utiliza un solenoide para bloquear la puerta cerrada y mantener la puerta en la posición abierta.

Las partes principales incluyen:

Arduino UNO 3.

Pantalla LED de 4 dígitos y 7 segmentos

Módulo RTC

Módulo de RF

Potenciómetros, Servo motor, Solenoide de 6V - 12V, Codificador rotatorio con pulsador

La puerta y su marco pueden estar hechos de trozos de madera. La puerta gira hacia arriba alrededor de una varilla (tomada de una impresora en mi caso) y está contrapesada para disminuir el torque necesario para levantar la puerta.

Las herramientas para construirlo incluyen:

PC con Arduino IDE para programar el Arduino, Martillo, Vio, Soldador, Cortadores de alambre, Taladro, Destornillador.

Construí esta puerta automática de pollo para ahorrarme la tarea dos veces al día de abrir y cerrar la puerta por la mañana y por la noche. Los pollos son excelentes proveedores de huevos, estiércol y entretenimiento, pero levantarse temprano para dejarlos salir del gallinero, especialmente en invierno, fue una tarea ardua. Y luego asegurarme de estar en casa a tiempo para cerrarlos realmente restringió mi libertad de llegar tarde a casa.

Los pollos siguen una rutina diaria de regresar a un gallinero al atardecer y despertarse al amanecer. Las horas en las que entran y salen no son exactas y están influenciadas por el clima del día y la luz ambiental. Si se ve que un pollo llega demasiado tarde para entrar después de que se cerró la puerta, la puerta se puede abrir y cerrar de forma remota. La puerta se puede cerrar durante el día en caso de que el propietario necesite detener la entrada de pollos incubadores.

Como las horas de salida y puesta del sol varían a lo largo del año y dependen de la latitud, cualquier controlador de puerta necesita rastrear la hora del día, el día del año y conocer la latitud de la ubicación. Este requisito se puede cumplir con un software o un rastreador solar, pero en este diseño se utilizan configuraciones de tiempo de apertura y cierre ajustables manualmente para simplificar las cosas.

Como la salida del sol y las horas programadas solo cambian unos minutos de un día a otro, la configuración del controlador de la puerta solo necesita ajustarse una vez a la semana.

Cuando un propietario tiene una idea de la rutina de descanso de sus pollos, puede ajustar fácilmente los tiempos de apertura y cierre.

El horario de apertura se puede ajustar de 3 a 9 y el de cierre de 15 a 21 horas. Estos tiempos se adaptan a latitudes de 12 a 42 grados desde el ecuador (Darwin a Hobart en Australia) y cubren los días más largos y más cortos del año..

En esencia, el controlador de la puerta es un reloj con dos alarmas configurables con control manual.

Paso 1: marco y puerta batiente

El marco está hecho para asegurarse sobre la abertura del gallinero existente. La puerta se abre hacia arriba como la puerta de un garaje. Este diseño tiene la ventaja sobre las puertas automáticas que se deslizan hacia arriba o hacia los lados para los gallineros donde el techo se inclina sobre la puerta existente o la abertura existente es adyacente a una pared.

1. Retire la puerta existente.

2. Elija un tamaño de marco que se ajuste a la abertura existente. Dos dimensiones del marco son importantes: la altura del marco y el ancho de la madera. La puerta gira desde un pivote horizontal y la longitud desde el pivote hasta el marco ("D" en el diagrama) es la misma que el ancho de la madera. Esto significa que cuando la puerta está abierta, la sección de la puerta por encima del pivote no interfiere con la pared del gallinero.

3. Elija un material para el marco que sea resistente y resistente a la intemperie. Usé chicle rojo que resultó ser resistente pero pesado. El pino de exterior sería más fácil de trabajar.

4. La puerta en sí debe ser ligera, rígida y resistente a la intemperie.

Paso 2: Dimensionamiento de la varilla de pivote y la puerta batiente

Las dimensiones de la puerta batiente deben ser tales que el ancho de la puerta se ajuste a los bordes interiores del marco. La altura de la puerta es menor que el interior de la altura del marco.

1. Encuentre una varilla de aproximadamente 5 mm (1/4 de pulgada) de diámetro y una longitud igual al ancho del marco. Usé la varilla de una impresora desmontada, pero la varilla roscada sería suficiente. Otra fuente de varillas son las rejillas de secado de ropa de metal. Una varilla se puede cortar con un cortador de pernos o una sierra para metales. Raspa el revestimiento del metal con una cuchilla.

2. Corte dos ranuras en el marco a una longitud "D" (en el diagrama del paso anterior) desde la abertura superior del marco y una profundidad del diámetro de la varilla de pivote.

3. Busque una bisagra cuyo diámetro del pasador sea el mismo o un poco más grande que la varilla de pivote. Golpee el pasador con un martillo y un punzón central. Si no tiene un punzón central, use un clavo grande o un alfiler similar.

Por casualidad, el pivote de la barra de la impresora que usé encajaba perfectamente con la primera bisagra que salió de mi caja de basura.

4. Los pesos de la sección inferior de la puerta batiente debajo del pivote y la sección superior sobre el pivote deben ser similares para aliviar la tensión del servomotor que abre la puerta. Esto se puede lograr con algunos pernos y tuercas pesados que se perforaron en la sección superior de la puerta.

Paso 3: Servomotor y brazos de elevación

Usé un servomotor MR-996. Tiene un par de: 9,4 kgf · cm (4,8 V) o 11 kgf · cm (7,2 V). Esto significa que para una puerta de 20 cm por debajo del pivote, el motor podría levantar 11 kg / 20 = 550 ga 7,2 V.

Con una sección contrapesada por encima de la varilla de pivote, la puerta podría ser más pesada y / o más larga. Usé dos tornillos y tuercas grandes como contrapesos, que se muestran en las imágenes.

El servo viene con un brazo de plástico que encaja en el eje de salida estriado del servo. Corta un lado de este brazo con un cuchillo afilado o un cortador de alambre.

2. El brazo de elevación está hecho de aluminio de dos longitudes, el brazo superior es un soporte en L y el brazo inferior es una pieza plana de aluminio.

Los diagramas adjuntos muestran cómo calcular las dimensiones de cada brazo. Las dimensiones resultantes se basan en el ancho del marco, "d", y la posición del punto de elevación montado en la puerta.

El brazo superior tiene cortes para que el brazo despeje el servomotor al levantar la puerta.

Paso 4: Bloquear el solenoide y el soporte para abrir la puerta

1. Un solenoide montado en el bastidor tiene dos propósitos:

a) bloquear la puerta cuando esté cerrada, y

b) evitar que la puerta se cierre una vez abierta.

El solenoide se acciona a través de un FET desde una salida del controlador. Se retrae durante unos segundos mientras la puerta está en proceso de apertura o cierre.

2. Asegure un trozo de madera como se muestra en la foto. Será más corto que el ancho del marco y se montará justo debajo de la varilla de pivote.

Paso 5: el controlador

1. Usé un Arduino Uno 3 como base del controlador. Hay un total de 17 pines de entrada y salida.

2. El controlador mantiene la hora a través de un controlador I2C RTC con batería de respaldo. Sería preferible tener una batería de respaldo recargable para ahorrar el esfuerzo de abrir el controlador cada año para cambiar la batería del RTC. El tiempo se establece mediante un controlador giratorio y se muestra en un LED de 7 segmentos de 4 dígitos. Se podría usar una pantalla LCD y mostrar más información, como el número de veces que se abrió y se cerró la puerta.

3. Los tiempos de apertura y cierre se ajustan con potenciómetros lineales de 10k ohmios. Podría haber usado el codificador rotatorio y la pantalla LED para establecer los tiempos de apertura / cierre, pero decidí que sería más sencillo para el usuario poder acercarse y ver los tiempos desde el panel desde la distancia. Los tiempos solo necesitan cambiar cada semana más o menos.

4. Un adaptador de RF inalámbrico (https://www.adafruit.com/product/1097) para la conveniencia de abrir y cerrar manualmente a distancia. URL del llavero:

5. La caja que elegí para alojar el controlador era pequeña, por lo que necesitaba agregarle una caja más pequeña para que quepa el receptor remoto.

6. Se adjunta el diagrama de Fritzing.

Paso 6: Código

El código se repite y realiza lo siguiente:

1. escanea el estado de los interruptores del panel, 2. Lee el RTC y convierte el tiempo en minutos del día (0 a 1440).

3. Lee los dos potenciómetros analógicos y convierte a tiempos enteros de apertura y cierre. Para dar una resolución más fina de la configuración de la hora, los horarios de apertura y cierre están limitados a entre las 3 a. M. Y las 9 a. M. Y de 3 p. M. A 9 m., Respectivamente.

4. Lee la entrada de RF para ver si se presiona el botón del control remoto.

5. compara la hora actual con la hora de apertura y cierre y lee el modo para determinar la apertura o el cierre de la puerta.

La adición de un interruptor de apertura y cierre manual complicó el diseño del software en el sentido de que el sistema necesitaba cambiar entre los modos "manual" y "automático, es decir, temporizado". Resolví esto sin agregar otro interruptor de 'modo' haciendo que el usuario presione el interruptor de abrir o cerrar dos veces para volver al modo automático.

Una sola pulsación del botón de abrir o cerrar mueve el controlador al modo manual. Existe la posibilidad de que si la puerta se abriera después del tiempo de cierre, tal vez para dejar entrar un pollo tardío al gallinero, el usuario se olvidaría de volver a poner la puerta en modo automático. Por lo tanto, el modo manual se indica mediante la pantalla LED que muestra "Abrir" o "Cerrar" como recordatorio.

Bibliotecas de pantallas LED que obtuve de:

Paso 7: Lista de piezas del controlador

Módulo Arduino Uno de 34 dígitos y 7 segmentos

Servomotor MG 996R

Resistencia de 1k Ohm

FET: FQP30N06L.

2 potenciómetros de 10 kOhmios (tiempos establecidos de apertura / cierre)

Codificador rotatorio con pulsador incorporado

Cable pasa corriente

Convertidor CC-CC 1A: para servo y solenoide

1 x interruptor de palanca SPDT (selector de hora / minuto)

1 x SPDT centro apagado momentáneo-apagado-momentáneo (para apertura / cierre manual)

1 x SPDT centro apagado (para supresión / vista de tiempo / selector de ajuste de tiempo)

Solenoide: empujar, tirar, 6-12 V, 10 mm de carrera

Receptor Adafruit Simple RF M4 - Tipo momentáneo 315MHz

Mando a distancia RF de 2 botones con llavero - 315MHz

Caja

Paso 8: Fuente de alimentación, panel solar y tamaño de la batería

1. Aunque el Arduino puede funcionar con 12Vdc, hacerlo haría que su regulador lineal integrado se calentara. El servo funciona mejor a un voltaje más alto (<7,2 V), por lo que un compromiso fue hacer funcionar el sistema a 9 V CC y usar un convector CC-CC para alimentar el solenoide y el servo a 6 V. Supongo que el convertidor DC-DC podría eliminarse y el Arduino, el servomotor y el solenoide funcionan con la misma fuente de 6V (1A). Se recomendaría un condensador de 100uF para filtrar el Arduino del servo y el solenoide.

2. El controlador que hice tomó una corriente de reposo de aproximadamente 200 mA. Cuando el solenoide y el servo estaban en funcionamiento, el consumo de corriente era de aproximadamente 1A.

La pantalla LED se puede apagar con un interruptor para ahorrar energía de la batería.

Teniendo en cuenta que la puerta tardó aproximadamente 7 segundos en abrirse o cerrarse, y las operaciones de apertura y cierre ocurrieron solo dos veces al día, se descuidó el 1A en la estimación del consumo de energía diario.

Puede funcionar con un paquete de enchufes de 1A 9V, pero la red y el paquete de enchufes deben protegerse de la intemperie.

3. El uso diario de energía se calcula como 24 h x 200 mA = 4800 mAh. Una batería de plomo-ácido de 7Ah con un panel solar de 20W debería ser suficiente con un día de autonomía en áreas con un promedio anual de 5 horas de insolación. Pero con más baterías y un panel más grande, habría más días de autonomía.

Usé la siguiente calculadora en línea para estimar el tamaño de la batería y el panel:

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

Paso 9: Instrucciones de funcionamiento del usuario

La puerta funciona en modo automático o manual.

El modo automático significa que la puerta se abre o se cierra de acuerdo con la configuración de tiempo de apertura o cierre. El modo automático se indica con una pantalla en blanco cuando el interruptor de pantalla está en "Blanco". Cuando el modo cambia de manual a automático, la palabra "AUTO" parpadeará durante 200 ms.

La puerta entra en modo Manual siempre que se activa el control remoto o el interruptor del controlador. El modo manual se indica cuando la pantalla muestra "OPEn" o "CLSd" con el interruptor de la pantalla en "En blanco".

En el modo Manual, se ignoran los ajustes de tiempo de apertura / cierre. Depende del usuario recordar cerrar la puerta si se abrió manualmente, o abrir la puerta si se cerró manualmente, o volver al modo automático.

Para volver al modo automático, el usuario debe presionar el botón Cerrar una segunda vez si la puerta ya está cerrada, o el botón Abrir una segunda vez si la puerta ya está cerrada.

La puerta se inicia en modo automático al comienzo del día (12:00 am).

Paso 10: Campanas y Silbatos

Algunas mejoras futuras podrían incluir:

Timbre inalámbrico para señalar cuando la puerta se abre / cierra

"Alarma atascada" si el sistema consume la corriente igual a la del solenoide y el servo durante más de 10 segundos.

Bluetooth y aplicación para configurar el controlador.

Apertura y cierre controlados por Internet.

Reemplace la pantalla LED con LCD para mostrar más información.

Elimine los potenciómetros de ajuste de tiempo de apertura / cierre y use un interruptor de palanca y el interruptor giratorio existente para configurar los tiempos de apertura / cierre.