Porte de poulailler automatique - Contrôlée par Arduino. : 10 étapes (avec photos)

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

Ce Instructable est pour la conception d'une porte de poulet automatique avec des heures d'ouverture et de fermeture modifiables manuellement. La porte peut être ouverte ou fermée à distance à tout moment.

La porte est conçue pour être modulaire; le cadre, la porte et le contrôleur peuvent être construits et testés dans un endroit éloigné du poulailler, puis simplement boulonnés sur l'ouverture du poulailler existante.

Il fonctionne à 9Vdc, il peut donc être alimenté par un plugpack ou une batterie et un panneau solaire pour charger la batterie.

Il utilise un solénoïde pour verrouiller la porte fermée et maintenir la porte en position ouverte.

Les pièces principales comprennent:

Arduino UNO3.

Affichage LED à 4 chiffres et 7 segments

Module RTC

module RF

Potentiomètres, Servomoteur, Solénoïde 6V - 12V, Encodeur rotatif avec bouton poussoir

La porte et son cadre peuvent être fabriqués à partir de chutes de bois. La porte pivote vers le haut autour d'une tige (tirée d'une imprimante dans mon cas) et est contrebalancée pour réduire le couple nécessaire pour soulever la porte.

Les outils pour le construire comprennent:

PC avec Arduino IDE pour programmer l'Arduino, Marteau, Vu, Fer à souder, Pinces coupantes, Percer, Tournevis.

J'ai construit cette porte de poulet automatique pour m'éviter la tâche deux fois par jour d'ouvrir et de fermer la porte le matin et le soir. Les poulets sont d'excellents fournisseurs d'œufs, de fumier et de divertissement, mais se lever tôt pour les laisser sortir du poulailler - surtout en hiver - était une corvée. Et puis s'assurer que j'étais à la maison à temps pour les fermer a vraiment restreint ma liberté de rentrer tard.

Les poulets suivent une routine quotidienne consistant à retourner dans un poulailler au coucher du soleil et à se réveiller au lever du soleil. Les heures d'entrée et de sortie ne sont pas exactes et dépendent de la météo du jour et de la lumière ambiante. Si un poulet arrive trop tard pour entrer après la fermeture de la porte, la porte peut être ouverte puis fermée à distance. La porte peut être fermée pendant la journée si le propriétaire doit empêcher les poules couveuses d'entrer.

Comme les heures de lever et de coucher du soleil varient tout au long de l'année et dépendent de la latitude, tout contrôleur de porte doit suivre l'heure du jour, le jour de l'année et connaître la latitude de l'emplacement. Cette exigence peut être satisfaite à l'aide d'un logiciel ou d'un suiveur solaire, mais cette conception utilise des paramètres d'heure d'ouverture et de fermeture réglables manuellement pour simplifier les choses.

Étant donné que les heures de lever et de réglage ne changent que de quelques minutes d'un jour à l'autre, les réglages du contrôleur de porte ne doivent être ajustés qu'une fois par semaine.

Lorsqu'un propriétaire a une idée de la routine de repos de ses poulets, il peut facilement ajuster les heures d'ouverture et de fermeture.

L'heure d'ouverture peut être ajustée de 3h à 9h et l'heure de fermeture de 15h à 21h. Ces heures conviennent aux latitudes de 12 à 42 degrés de l'équateur (Darwin à Hobart en Australie) et couvrent les jours les plus longs et les plus courts de l'année..

Essentiellement, le contrôleur de porte est une horloge avec deux alarmes réglables avec commande manuelle.

Étape 1: Cadre et porte battante

Le cadre est conçu pour être fixé sur l'ouverture existante du poulailler. La porte s'ouvre vers le haut comme une porte de garage. Cette conception a l'avantage par rapport aux portes automatiques qui coulissent vers le haut ou sur le côté pour les poulaillers où le toit s'incline sur la porte existante ou l'ouverture existante est adjacente à un mur.

1. Retirez la porte existante.

2. Choisissez une taille de cadre qui s'adapte à l'ouverture existante. Deux dimensions du cadre sont importantes - la hauteur du cadre et la largeur du bois. La porte bascule d'un pivot horizontal et la longueur du pivot au cadre ("D" dans le schéma) est la même que la largeur du bois. Cela signifie que lorsque la porte est ouverte, la section de porte au-dessus du pivot n'interfère pas avec le mur du poulailler.

3. Choisissez un matériau pour le cadre qui est solide et résistant aux intempéries. J'ai utilisé de la gomme rouge qui s'est avérée solide mais lourde. Le pin extérieur serait plus facile à travailler.

4. La porte elle-même doit être légère, rigide et résistante aux intempéries.

Étape 2: Dimensionnement de la tige pivotante et de la porte battante

Les dimensions de la porte battante doivent être telles que la largeur de la porte s'adapte sur les bords intérieurs du cadre. La hauteur de la porte est inférieure à la hauteur intérieure du cadre.

1. Trouvez une tige d'environ 5 mm (1/4 pouce) de diamètre et de longueur égale à la largeur du cadre. J'ai utilisé la tige d'une imprimante démontée, mais une tige filetée suffirait. Une autre source de tiges provient des séchoirs à linge en métal. Une tige peut être coupée avec un coupe-boulons ou une scie à métaux. Grattez le revêtement du métal avec une lame.

2. Coupez deux rainures dans le cadre à une longueur "D" (dans le schéma de l'étape précédente) à partir de l'ouverture supérieure du cadre et à une profondeur du diamètre de la tige de pivot.

3. Trouvez une charnière dont le diamètre de l'axe est le même ou légèrement plus grand que la tige de pivot. Frappez la goupille avec un marteau et un poinçon central. Si vous n'avez pas de pointeau, utilisez un gros clou ou une épingle similaire.

Par hasard, le pivot de la tige de l'imprimante que j'ai utilisé convenait parfaitement à la première charnière sortie de ma boîte à ordures.

4. Les poids de la section inférieure de la porte battante sous le pivot et de la section supérieure au-dessus du pivot doivent être similaires pour soulager le servomoteur qui ouvre la porte. Ceci peut être réalisé avec des boulons et des écrous lourds qui ont été percés dans la partie supérieure de la porte.

Étape 3: Servomoteur et bras de levage

J'ai utilisé un servomoteur MR-996. Il a un couple de: 9,4 kgf· cm (4,8 V), ou 11 kgf · cm (7,2 V). Cela signifie que pour une porte de 20 cm sous le pivot, le moteur pourrait soulever 11 kg/20 = 550 g à 7,2 V.

Avec une section contrebalancée au-dessus de la tige de pivot, la porte pourrait être plus lourde et/ou plus longue. J'ai utilisé deux gros écrous et boulons comme contrepoids, montrés sur les photos.

Le servo est livré avec un bras en plastique qui s'adapte sur l'arbre de sortie cannelé du servo. Coupez un côté de ce bras avec un couteau tranchant ou un coupe-fil.

2. Le bras de levage est composé de deux longueurs d'aluminium, le bras supérieur est un support en L, le bras inférieur un morceau plat d'aluminium.

Les diagrammes ci-joints montrent comment calculer les dimensions de chaque bras. Les dimensions résultantes sont basées sur la largeur du cadre, "d", et la position du point de levage monté sur la porte.

Le bras supérieur a des découpes pour que le bras dégage le servomoteur lors du levage de la porte.

Étape 4: Verrouiller le solénoïde et le support d'ouverture de porte

1. Un solénoïde monté sur le châssis sert à deux fins:

a) verrouiller la porte lorsqu'elle est fermée, et

b) empêcher la porte de se fermer une fois ouverte.

Le solénoïde est piloté via un FET à partir d'une sortie du contrôleur. Il se rétracte quelques secondes pendant que la porte est en train de s'ouvrir ou de se fermer.

2. Fixez un morceau de bois comme indiqué sur la photo. Il sera plus court que la largeur du cadre et monté juste en dessous de la tige de pivot.

Étape 5: Le contrôleur

1. J'ai utilisé un Arduino Uno 3 comme base du contrôleur. Il y a un total de 17 broches d'entrée et de sortie.

2. Le contrôleur garde l'heure via un contrôleur I2C RTC avec batterie de secours. Il serait préférable d'avoir une batterie de secours rechargeable pour économiser l'effort d'ouvrir le contrôleur chaque année pour changer la batterie du RTC. L'heure est réglée via un contrôleur rotatif et affichée sur une LED à 4 chiffres et 7 segments. On pourrait utiliser un écran LCD et afficher plus d'informations telles que le nombre de fois que la porte s'est ouverte et fermée.

3. Les temps d'ouverture et de fermeture sont ajustés avec des potentiomètres linéaires de 10 kohms. J'aurais pu utiliser l'encodeur rotatif et l'affichage à LED pour régler les heures d'ouverture/fermeture, mais j'ai décidé qu'il serait plus simple pour l'utilisateur de simplement pouvoir se déplacer et voir les heures du panneau à distance. Les temps n'ont besoin de changer que toutes les semaines environ.

4. Un adaptateur RF sans fil (https://www.adafruit.com/product/1097) pour faciliter l'ouverture et la fermeture manuelles à distance. URL du porte-clés:

5. Le boîtier que j'ai choisi pour loger le contrôleur était petit, j'ai donc dû lui ajouter un boîtier plus petit pour s'adapter au récepteur à distance.

6. Le schéma de frittage est joint.

Étape 6: Coder

Le code effectue une boucle et effectue les opérations suivantes:

1. scanne l'état des commutateurs du panneau, 2. lit le RTC et convertit l'heure en minutes de la journée (0 à 1440).

3. lit les deux potentiomètres analogiques et les convertit en temps d'ouverture et de fermeture entiers. Pour donner une résolution plus fine des réglages de l'heure, les heures d'ouverture et de fermeture sont respectivement limitées entre 3h00-9h00 et 15h00-9h00.

4. lit l'entrée RF pour voir si le bouton de la télécommande est enfoncé.

5. compare l'heure actuelle à l'heure d'ouverture et de fermeture et lit le mode pour déterminer d'ouvrir ou de fermer la porte.

L'ajout d'un interrupteur manuel d'ouverture et de fermeture a compliqué la conception du logiciel en ce sens que le système devait basculer entre les modes « manuel » et « automatique, c'est-à-dire temporisé ». J'ai résolu ce problème sans ajouter un autre commutateur de «mode» en demandant à l'utilisateur d'appuyer deux fois sur le commutateur d'ouverture ou de fermeture pour revenir au mode automatique.

Une simple pression sur le bouton d'ouverture ou de fermeture fait passer le contrôleur en mode manuel. Il est possible que si la porte était ouverte après l'heure de fermeture, peut-être pour laisser entrer un poulet en retard dans le poulailler, l'utilisateur oublie de remettre la porte en mode automatique. Ainsi, le mode manuel est indiqué par l'affichage à LED indiquant « Open » ou « Close » comme rappel.

Bibliothèques d'affichage LED que j'ai obtenues à partir de:

Étape 7: Liste des pièces du contrôleur

Module Arduino Uno à 34 chiffres et 7 segments

Servomoteur MG 996R

Résistance 1k Ohm

FET: FQP30N06L.

2 potentiomètres 10kOhm (temps de réglage d'ouverture/fermeture)

Encodeur rotatif avec bouton poussoir intégré

Cavalier

Convertisseur DC-DC 1A: pour Servo et solénoïde

1 x interrupteur à bascule SPDT (sélecteur Heure/Minute)

1 x SPDT center off momentané-off-momentané (pour ouverture/fermeture manuelle)

1 x SPDT center off (pour blanking/time view/time set selector)

Solénoïde: Course Push Pull 6-12V 10MM

Récepteur Adafruit Simple RF M4 - Type Momentané 315MHz

Télécommande RF à 2 boutons - 315MHz

Boîte

Étape 8: Alimentation et dimensionnement du panneau solaire et de la batterie

1. Bien que l'Arduino puisse fonctionner à partir de 12Vdc, cela ferait en sorte que le régulateur linéaire embarqué fonctionne à chaud. Le servo fonctionne mieux à une tension plus élevée (< 7,2 V), donc un compromis était de faire fonctionner le système de 9 V CC et d'utiliser un convertisseur CC-CC pour alimenter le solénoïde et le servo à 6 V. Je suppose que le convertisseur DC-DC pourrait être supprimé et que l'Arduino, le servomoteur et le solénoïde fonctionnent avec la même alimentation 6V (1A). Un condensateur de 100 uF serait recommandé pour filtrer l'Arduino du servo et du solénoïde.

2. Le contrôleur que j'ai fabriqué a tiré un courant de repos d'environ 200 mA. Lorsque le solénoïde et le servo fonctionnaient, la consommation de courant était d'environ 1A.

L'affichage LED peut être masqué avec un interrupteur pour économiser la batterie.

Considérant qu'il fallait environ 7 secondes pour ouvrir ou fermer la porte et que les opérations d'ouverture et de fermeture ne se produisaient que deux fois par jour, le 1A dans l'estimation de la consommation électrique quotidienne a été négligé.

Il peut fonctionner sur un bloc de prise 1A 9V, mais le secteur et le bloc de prise devraient être à l'abri des intempéries.

3. La consommation d'énergie quotidienne est calculée comme suit: 24h x 200mA = 4800mAh. Une batterie au plomb de 7Ah avec un panneau solaire de 20W devrait suffire avec une autonomie d'une journée dans les zones avec une moyenne annuelle d'ensoleillement de 5 heures. Mais avec plus de batteries et un panneau plus grand, il y aurait plus de jours d'autonomie.

J'ai utilisé la calculatrice en ligne suivante pour estimer la taille de la batterie et du panneau:

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

Étape 9: Instructions d'utilisation pour l'utilisateur

La porte fonctionne en mode automatique ou manuel.

Le mode automatique signifie que la porte s'ouvre ou se ferme selon les réglages de l'heure d'ouverture ou de fermeture. Le mode automatique est indiqué par un affichage vierge lorsque le commutateur d'affichage est réglé sur "Vierge". Lorsque le mode passe de manuel à automatique, le mot « AUTO » clignote pendant 200 ms.

La porte passe en mode manuel chaque fois que la télécommande ou l'interrupteur du contrôleur est activé. Le mode manuel est indiqué lorsque l'écran affiche « OPEn » ou « CLSd » avec le commutateur d'affichage est réglé sur « Vide ».

En mode manuel, les paramètres de temps d'ouverture/fermeture sont ignorés. Il appartient à l'utilisateur de ne pas oublier de fermer la porte si elle a été ouverte manuellement, ou d'ouvrir la porte si elle a été fermée manuellement, ou de repasser en mode Automatique.

Pour revenir en mode Automatique, l'utilisateur doit appuyer une deuxième fois sur le bouton Fermer si la porte est déjà fermée, ou sur le bouton Ouvrir une deuxième fois si la porte est déjà fermée.

La porte démarre en mode Automatique en début de journée (12h00).

Étape 10: Cloches et sifflets

Certaines améliorations futures pourraient inclure:

Sonnette sans fil pour signaler quand la porte s'ouvre/se ferme

"Alarme bloquée" si le système tire le courant égal au solénoïde et au servo pendant plus de 10 secondes.

Bluetooth et App pour configurer le contrôleur.

Ouverture et fermeture contrôlées par Internet.

Remplacez l'écran LED par un écran LCD pour afficher plus d'informations.

Supprimez les potentiomètres de réglage des temps d'ouverture/fermeture et utilisez un interrupteur à bascule et le commutateur rotatif existant pour régler les temps d'ouverture/fermeture.