Système de pare-soleil automatisé Arduino Uno : 9 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Le produit créé est un système de pare-soleil automatique pour véhicules, il est entièrement autonome et est contrôlé par des capteurs de température et de lumière. Ce système permettrait à un store de couvrir simplement la vitre de la voiture lorsque la voiture atteignait une certaine température et lorsqu'une certaine quantité de lumière traversait la voiture. Les limites ont été fixées de manière à ce que l'ombre ne fonctionne pas lorsqu'un véhicule est en marche. Un interrupteur a été ajouté au système au cas où vous voudriez augmenter l'ombre même si aucun des paramètres n'était respecté. Par exemple, s'il faisait frais la nuit et que vous vouliez que votre voiture soit couverte pour plus d'intimité, vous pourriez simplement appuyer sur l'interrupteur pour relever le store. Vous pouvez également désactiver l'interrupteur pour éteindre complètement le système.

Énoncé du problème – « Lorsque les véhicules sont laissés à l'écart de la chaleur, la température intérieure du véhicule peut devenir très inconfortable, en particulier pour soi-même lors de la rentrée dans le véhicule ou pour les passagers laissés dans le véhicule. Avoir un système de store peut également servir de dispositif de sécurité pour empêcher quelqu'un de regarder à l'intérieur de votre véhicule. Même s'il existe des pare-soleil pour les voitures qui sont faciles et simples à monter, cela peut parfois être un problème et vous pouvez oublier de les monter. Avec un système de pare-soleil automatique, vous n'auriez pas à mettre les stores manuellement ou à penser à les mettre en place car ils se lèveraient automatiquement en cas de besoin.

Source de l'image:

Étape 1: Processus de conception

Je voulais un design simple à réaliser et à utiliser qui pourrait éventuellement être intégré dans un véhicule. Cela signifie que ce serait une fonctionnalité déjà installée pour le véhicule. Cependant, tel qu'il est actuellement construit, il pourrait également être utilisé pour des systèmes de stores. Pour le processus de création de la conception, plusieurs croquis et idées ont été réalisés, mais après avoir utilisé une matrice de décision, le produit maintenant fabriqué était le concept décidé à construire.

Étape 2: Matériaux utilisés

Les images sont des composants réels utilisés dans le projet. Les fiches techniques du projet se trouvent dans le document ci-joint. Toutes les fiches techniques n'ont pas pu être fournies. Cela m'a coûté environ 146 $ pour construire le produit entier.

La plupart des pièces et composants provenaient d'Amazon ou d'un magasin de rénovation domiciliaire appelé Lowe's.

Autres appareils utilisés:

Pince à dénuder

Pinces

tournevis cruciforme

tournevis à tête plate

Multimètre

Portable

Programme téléchargé Arduino

Étape 3: Logique: Comment ça marche

Circuits:

Via un ordinateur ou un ordinateur portable, le code du programmeur Arduino est envoyé à l'Arduino Uno qui lit ensuite le code et applique les commandes. Une fois le code téléchargé sur l'Arduino Uno, il n'est pas nécessaire de rester connecté à l'ordinateur pour continuer le programme tant que l'Arduino Uno reçoit une alimentation différente pour fonctionner. Le H - Bridge dans le circuit fournit une sortie de 5 volts qui est suffisante pour contrôler l'Arduino Uno. Permettre au système de fonctionner sans l'ordinateur comme alimentation pour l'Arduino Uno, rendant le système portable, ce qui est nécessaire si l'on veut être utilisé dans un véhicule.

Deux interrupteurs de fin de course, un capteur de température, un capteur de lumière, une LED RBG et un pont en H sont connectés à l'Arduino Uno.

LA LED RBG est d'indiquer où se trouve la tige de déclenchement. Lorsque la gâchette est en position basse déclenchant l'interrupteur de fin de course inférieur, la LED s'allume en rouge. Lorsque le déclencheur est entre les deux interrupteurs de fin de course, la LED s'affiche en bleu. Lorsque la gâchette est en haut et frappe l'interrupteur de fin de course supérieur, la LED affiche un rouge rosé.

Les interrupteurs de fin de course sont des interrupteurs de coupure du circuit pour indiquer au système d'arrêter le mouvement du moteur.

Le H - Bridge agit comme un relais pour le contrôle de la rotation du moteur. il fonctionne en s'allumant par paires. il alterne le flux de courant à travers le moteur, qui contrôle la polarité de la tension permettant un changement de direction.

Une batterie de 12 volts, 1,5 ampères alimente le moteur. La batterie est connectée au pont en H afin que le sens de rotation du moteur puisse être contrôlé.

Un interrupteur à bascule manuel se trouve entre la batterie et le pont en H pour agir comme un composant marche/arrêt pour simuler lorsque la voiture est allumée ou éteinte. Lorsque l'interrupteur est allumé, indiquant que le véhicule est allumé, aucune action ne se produira du tout. De cette façon, lorsque vous conduisez votre véhicule, l'ombre ne fonctionnera pas. Lorsque l'interrupteur est éteint, agissant comme si le véhicule était également éteint, le système fonctionnera et fonctionnera correctement.

Le capteur de température est le composant clé du circuit, si une température d'un seuil défini n'est pas atteinte, aucune action ne sera effectuée même si la lumière est remarquée. Si le seuil de température est atteint, le code vérifie les capteurs de lumière.

Si les paramètres du capteur de lumière et de température sont respectés, le système indique au moteur de se déplacer.

Compétence physique:

Un engrenage est attaché à un moteur à courant continu à engrenages 12 V 200 tr/min. L'engrenage entraîne une tige d'entraînement qui fait tourner un système de chaîne et de pignon qui contrôle le mouvement vers le haut ou vers le bas d'une tige en aluminium attachée à la chaîne. La tige métallique est connectée au store, ce qui lui permet d'être relevée ou abaissée en fonction de ce que les paramètres du code en vigueur demandent au store d'être.

Étape 4: Développement du projet

Processus de création:

Étape 1) Construire le cadre

Étape 2) Fixez les composants au cadre; comprend des systèmes d'engrenage et de chaîne, également un store à enrouleur avec goupille de verrouillage retirée

J'ai utilisé des pinces pour retirer l'embout du store pour retirer la goupille de verrouillage. Si vous ne faites pas attention, la tension du ressort du store enrouleur se détendra, si cela se produit, il est facile de se rembobiner. Tenez simplement le store à rouleau et tournez le mécanisme interne jusqu'à ce qu'il soit bien serré.

Étape 3) Créez un circuit sur la planche à pain - utilisez des câbles de connexion pour connecter la broche appropriée de la planche à pain à la broche numérique ou analogique Arduino.

Étape 4) Créer du code dans Arduino

Étape 5) Code de test; Regardez l'impression sur le moniteur série, si les problèmes apportent des corrections au code.

Étape 6) Terminer le projet; Le code fonctionne avec le circuit créé et la structure du produit.

De nombreux forums et vidéos tutorielles ont été utilisés pour m'aider à créer mon projet.

Liste de références:

• https://www.bc-robotics.com/tutorials/controlling-…
• https://learn.adafruit.com/tmp36-temperature-senso…
• https://steps2make.com/2017/10/arduino-temperature…
• https://learn.adafruit.com/tmp36-temperature-senso…
• https://forum.allaboutcircuits.com/threads/start-s…
• https://www.instructables.com/id/Control-DC-Motor-…
• https://forum.allaboutcircuits.com/threads/start-s…
• https://www.arduino.cc/
• https://forum.allaboutcircuits.com/threads/start-s…
• https://howtomechatronics.com/tutorials/arduino/a…
• https://forum.allaboutcircuits.com/threads/start-s…
• https://www.energyefficientsolutions.com/Radiant-B…

Avec des essais et des erreurs, des recherches et l'aide supplémentaire de collègues et de professeurs d'université, j'ai pu créer mon projet final.

Étape 5: Processus de création: Cadre

Le produit devait être construit de manière à pouvoir être fabriqué avec des pièces assez faciles à obtenir.

Le cadre physique était composé uniquement de bois de cèdre et de vis.

Le cadre mesure 24 pouces de long sur 18 pouces de haut. il s'agit d'environ une échelle de 1: 3 d'un pare-brise de véhicule moyen de taille normale.

Le produit physique comprend deux kits d'engrenages et de chaînes en plastique, deux tiges métalliques et un store à enrouleur.

Un engrenage est connecté au moteur à courant continu, il fait tourner une tige métallique qui agit comme un arbre d'entraînement qui contrôle le mouvement de la chaîne. La tige d'entraînement a été ajoutée pour que l'ombre se déplace uniformément.

L'engrenage et la chaîne permettent à une tige métallique différente de soulever et d'abaisser le store et servent de déclencheur pour les deux interrupteurs de fin de course..

Le store enrouleur avait à l'origine un mécanisme de verrouillage lors de l'achat et je l'ai sorti. Cela a permis au store enrouleur d'être tiré vers le haut et vers le bas sans se verrouiller dans une position une fois le mouvement de levage arrêté.

Étape 6: Configuration du câblage

Le câblage devait être soigneusement organisé et les fils devaient être séparés afin qu'aucune interférence ne se produise entre les fils. Aucune soudure n'a été faite au cours de ce projet.

Un capteur de lumière Ywrobot LDR est utilisé comme détecteur de lumière, c'est une photo-résistance connectée à la broche analogique A3 sur l'Arduino UNO

Un capteur de température DS18B20 est utilisé comme paramètre de température défini pour le projet, il lit en Celsius et je l'ai converti pour le lire en Fahrenheit. Le DS18B20 communique via un bus 1-Wire. Une bibliothèque doit être téléchargée et intégrée dans l'esquisse de code Arudino pour que le DS18B20 puisse être utilisé. Le capteur de température est connecté à la broche numérique 2 sur Arduino UNO

Une LED RBG est utilisée comme indicateur de la position du store. Le rouge est lorsque le store est complètement levé ou complètement abaissé, et est bleu lorsqu'il est en mouvement. Broche rouge sur la LED connectée à la broche numérique 4 sur Arduino UNO. Broche bleue sur la LED connectée à la broche numérique 3 sur Arduino UNO

Des micro-interrupteurs de fin de course ont été utilisés comme points d'arrêt pour la position du store et le mouvement du moteur arrêté. Interrupteur de fin de course en bas connecté à la broche numérique 12 sur Arduino UNO. Interrupteur de fin de course en haut connecté à la broche numérique 11 sur Arduino UNO. Les deux ont été réglés sur la condition initiale de zéro lorsqu'ils n'étaient pas déclenchés/appuyés

Un pont en H double L298n a été utilisé pour le contrôle de la rotation du moteur. Était nécessaire pour gérer l'ampérage de la batterie fourni. L'alimentation et la masse de la batterie 12V sont connectées au pont en H, qui alimente le motoréducteur 12V 200 tr/min. Le H-Bridge est connecté à l'Arduino UNO

La batterie rechargeable 12Volt 1.5A alimente le moteur

Un moteur à courant continu à engrenages réversibles brossés 12 volts 0,6 A 200 tr/min a été utilisé pour ce projet. Était trop rapide pour fonctionner à plein cycle de service tout en étant contrôlé avec la modulation de largeur d'impulsion (PWM)

Étape 7: Données de conception du projet

Peu de données expérimentales, de calculs, de graphiques ou de courbes ont été nécessaires pour développer le projet. Le capteur de lumière peut être utilisé pour une large plage de luminosité et le capteur de température a une plage de -55°C à 155°C qui s'adapte largement à notre plage de température. L'abat-jour lui-même est en tissu vinyle et attaché à une tige en aluminium et une batterie 12V a été choisie car je ne voulais pas avoir de problème d'alimentation. Un moteur 12 V a été sélectionné afin de gérer la tension et le courant fournis par la batterie et sur la base des connaissances préalables selon lesquelles il devrait être suffisamment puissant pour fonctionner sous les forces qui seraient appliquées. Des calculs ont été effectués pour confirmer qu'il pouvait effectivement gérer le couple qui serait appliqué sur l'arbre de 0,24 pouce du moteur. Étant donné que le type exact de tige d'aluminium était inconnu en raison de l'utilisation de fournitures personnelles, l'aluminium 2024 a été utilisé pour les calculs. Le diamètre de la tige est d'environ 0,25 pouces et la longueur est de 18 pouces. En utilisant le calculateur de poids du magasin de métaux en ligne, le poids de la tige est de 0,0822 lb. Le tissu en vinyle utilisé a été coupé à partir d'un morceau plus gros pesant 1,5 lb. Le morceau de tissu carré utilisé mesure 12 pouces de long sur 18 pouces de large et est la moitié de la taille de la pièce originale. Pour cette raison, le poids de notre morceau de tissu est d'environ 0,75 lb. Le poids total combiné de la tige et du tissu est de 0,8322 lb. Le couple dû à ces charges combinées agit au centre de masse de la tige et a été calculé en multipliant le poids total par le rayon de 0,24 pouce de l'arbre. Le couple global agira au centre de la tige avec une valeur de 0,2 lb-in. La tige est faite d'un matériau de diamètre uniforme et possède un support de chaîne à une extrémité et l'arbre du moteur à l'autre extrémité. Étant donné que le support de chaîne et l'arbre du moteur sont à égale distance du centre de la tige, le couple dû au poids est partagé également par chaque extrémité. L'arbre du moteur devait donc supporter la moitié du couple dû au poids ou 0,1 lb-in. Notre moteur à courant continu a un couple maximal de 0,87 lb-in à 200 tr/min, ce qui fera plus que loger le pare-soleil et la tige. Le moteur a donc été mis en œuvre pour que les tests puissent commencer. Les calculs m'ont fait réaliser que le moteur ne devrait pas fonctionner dans des conditions maximales, donc le cycle de service devrait être réduit de 100 pour cent. Le cycle de service a été calibré par essais et erreurs pour déterminer la vitesse idéale à la fois pour lever et abaisser le pare-soleil.

Étape 8: Esquisse Arduino

Pour programmer le code, j'ai utilisé Arduino IDE. Téléchargez le programmeur via le site Web

Il est simple à utiliser si vous ne l'avez jamais utilisé auparavant. Il existe de nombreux tutoriels vidéo sur YouTube ou sur Internet pour apprendre à coder un programme dans un logiciel Arduino.

J'ai utilisé un microcontrôleur Arduino UNO comme matériel pour mon projet. Il avait juste assez d'entrées de broches numériques dont j'avais besoin.

Le fichier joint est mon code pour le projet et l'impression du moniteur série. Comme cela est visible dans le document qui affiche l'impression, il indique quand l'ombre est complètement vers le haut ou complètement vers le bas, et lors du déplacement vers le haut ou vers le bas.

Pour que le capteur de température DS18B20 soit utilisable, une bibliothèque appelée OneWire a été utilisée. Cette bibliothèque se trouve sous l'onglet Esquisse lorsque le programme Arduino est ouvert.

Pour que le code fonctionne, assurez-vous que le bon port et la bonne carte sont utilisés lors du téléchargement du code, sinon Arduino donnera une ERREUR et ne fonctionnera pas correctement.

Étape 9: Produit final

J'ai mis tout le câblage à l'intérieur de la boîte pour les protéger contre les dommages ou le retrait, ce qui pourrait empêcher le circuit de fonctionner.

La vidéo affiche tous les réglages possibles pour le pare-soleil automatisé. L'abat-jour monte, puis la lumière se couvre pour faire redescendre l'abat-jour. Cela ne fonctionne que parce que le seuil de température a été atteint, si la température n'était pas assez chaude, le store ne bougerait pas du tout et resterait en bas en position de repos. La température requise pour que le système fonctionne peut être modifiée et ajustée à votre guise. L'interrupteur à bascule dans la vidéo sert à montrer quand le véhicule est allumé ou quand on veut arrêter de fournir de l'énergie au moteur.

Le produit est entièrement portable et autonome. Il est conçu pour être un élément intégré dans un véhicule en tant que système d'ombrage automatique, mais peut utiliser la construction actuelle pour les systèmes d'ombrage extérieurs ou à l'intérieur d'une maison pour les fenêtres.

Pour une utilisation en intérieur, le produit pourrait éventuellement être connecté à un thermostat domestique physiquement ou avec une adaptation Bluetooth au circuit et au code, permettant de contrôler le produit avec une application mobile. Il ne s'agit pas de l'intention d'origine ou de la manière dont le produit est construit, mais uniquement d'une utilisation potentielle de la conception.