Sistem Kerai Otomatis Arduino Uno: 9 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Produk yang dibuat adalah sistem kerai otomatis untuk kendaraan, sepenuhnya otonom dan dikendalikan oleh sensor suhu dan cahaya. Sistem ini akan memungkinkan naungan hanya menutupi jendela mobil ketika mobil mencapai suhu tertentu dan ketika sejumlah cahaya melewati mobil. Batas-batas ditetapkan sehingga naungan tidak akan berfungsi saat kendaraan menyala. Sakelar ditambahkan ke sistem jika Anda ingin menaikkan bayangan meskipun tidak ada parameter yang terpenuhi. Misalnya, jika itu adalah malam yang sejuk dan Anda ingin mobil Anda tertutup untuk privasi, Anda cukup menekan tombol untuk menaikkan keteduhan. Anda juga dapat mematikan sakelar untuk mematikan sistem sepenuhnya.

Pernyataan masalah – “Ketika kendaraan ditinggalkan dalam panas, suhu interior kendaraan dapat menjadi sangat tidak nyaman, terutama bagi diri sendiri ketika memasuki kembali kendaraan atau bagi penumpang yang tertinggal di dalam kendaraan. Memiliki sistem buta juga dapat berfungsi sebagai perangkat keamanan untuk mencegah seseorang melihat ke dalam kendaraan Anda.” Meskipun ada kerai untuk mobil yang mudah dan sederhana untuk dipasang, terkadang bisa merepotkan dan Anda mungkin lupa memasangnya. Dengan sistem kerai otomatis, Anda tidak perlu memasang kerai secara manual atau ingat untuk memasangnya karena akan naik secara otomatis saat dibutuhkan.

Sumber Gambar:

Langkah 1: Proses Konsep Desain

Saya menginginkan desain sederhana untuk dibuat dan digunakan yang pada akhirnya dapat diintegrasikan ke dalam kendaraan. Ini berarti itu akan menjadi fitur yang sudah diinstal untuk kendaraan. Namun, seperti yang dibangun saat ini dapat digunakan untuk sistem naungan jendela juga. Untuk proses pembuatan desain beberapa sketsa dan ide dibuat, tetapi setelah menggunakan matriks keputusan, produk yang sekarang dibuat adalah konsep yang diputuskan untuk dibangun.

Langkah 2: Bahan yang Digunakan

Gambar-gambar adalah komponen aktual yang digunakan dalam proyek. Lembar Data Proyek ada dalam dokumen terlampir. Tidak semua lembar data dapat disediakan. Saya menghabiskan biaya sekitar $146 untuk membangun seluruh produk.

Sebagian besar suku cadang dan komponen berasal dari Amazon atau toko perbaikan rumah bernama Lowe's.

Perangkat lain yang digunakan:

penari telanjang kawat

Tang

obeng Phillips

Obeng pipih

Multimeter

Laptop

Program yang diunduh Arduino

Langkah 3: Logika: Cara Kerjanya

Sirkuit:

Melalui komputer atau laptop, kode dari programmer Arduino dikirim ke Arduino Uno yang kemudian membaca kode dan menjalankan perintah. Setelah kode diunggah ke Arduino Uno, Anda tidak perlu tetap terhubung ke komputer untuk melanjutkan program selama Arduino Uno mendapatkan catu daya yang berbeda untuk dijalankan. H - Bridge pada rangkaian tersebut memberikan output sebesar 5 volt yang cukup untuk mengontrol Arduino Uno. Membiarkan sistem bekerja tanpa komputer sebagai catu daya untuk Arduino Uno, membuat sistem portabel, yang diperlukan jika ingin digunakan di dalam kendaraan.

Dua buah limit switch, sebuah sensor suhu, sebuah sensor cahaya, sebuah LED RBG, dan sebuah H - Bridge terhubung ke Arduino Uno.

LED RBG adalah untuk menunjukkan di mana batang pemicu berada. Ketika pemicu berada di posisi bawah memicu sakelar batas bawah, LED menunjukkan warna merah. Saat pemicu berada di antara kedua sakelar batas, LED menampilkan warna biru. Saat pelatuk berada di bagian atas, menekan sakelar batas atas, LED menunjukkan warna merah muda-merah muda.

Sakelar batas adalah sakelar pemutus sirkuit untuk memberi tahu sistem untuk menghentikan gerakan motor.

H - Bridge bertindak sebagai relay untuk kontrol putaran motor. ia bekerja dengan menyalakan berpasangan. itu bergantian aliran arus melalui motor, yang mengontrol polaritas tegangan memungkinkan perubahan arah terjadi.

Baterai 12 Volt, 1,5 Amp memberikan daya untuk motor. Baterai dihubungkan ke H-bridge sehingga arah putaran motor dapat dikontrol.

Sakelar sakelar manual berada di antara baterai dan jembatan H untuk bertindak sebagai komponen Nyala/Mati untuk mensimulasikan saat mobil hidup atau mati. Saat sakelar hidup, menunjukkan bahwa kendaraan hidup, tidak ada tindakan yang akan terjadi sama sekali. Dengan begitu saat mengemudikan kendaraan Anda, keteduhan tidak akan berfungsi. Ketika Saklar mati, bertindak seolah-olah kendaraan juga mati maka sistem akan bekerja dan berfungsi dengan baik.

Sensor suhu adalah komponen kunci untuk rangkaian, jika suhu ambang batas yang ditetapkan tidak terpenuhi, maka tidak ada tindakan yang akan dilakukan bahkan jika cahaya diperhatikan. Jika ambang batas suhu terpenuhi, maka kode akan memeriksa sensor cahaya.

Jika parameter sensor cahaya dan suhu terpenuhi maka sistem memberitahu motor untuk bergerak.

Kompenen Fisik:

Sebuah roda gigi dipasang pada motor DC dengan roda gigi 12V 200rpm. Roda gigi menggerakkan batang penggerak yang memutar rantai dan sistem sproket yang mengontrol gerakan naik atau turun batang aluminium yang terpasang pada rantai. Batang logam terhubung ke tempat teduh, memungkinkannya untuk dinaikkan atau diturunkan tergantung pada parameter kode saat ini yang meminta tempat teduh.

Langkah 4: Pengembangan Proyek

Proses Pembuatan:

Langkah 1) Bangun Bingkai

Langkah 2) Pasang komponen ke bingkai; termasuk sistem roda gigi dan rantai, juga roller shade dengan pin pengunci dilepas

Saya menggunakan tang untuk melepas tutup ujung roller shade untuk melepas pin pengunci. Jika tidak hati-hati tegangan pegas di roller shade akan terlepas, jika itu terjadi mudah untuk menggulung kembali. Pegang saja roller shade dan putar mekanisme internal sampai kencang.

Langkah 3) Buat sirkuit di papan tempat memotong roti - gunakan kabel jumper untuk menghubungkan pin papan tempat memotong roti yang tepat ke pin digital atau Analog Arduino.

Langkah 4) Buat kode di Arduino

Langkah 5) Kode uji; Lihat hasil cetakan pada monitor serial, jika ada masalah lakukan koreksi pada kode.

Langkah 6) Selesaikan proyek; Kode bekerja dengan sirkuit yang dibuat dan struktur produk.

Banyak Forum dan video tutorial digunakan untuk membantu saya membuat proyek saya.

Daftar Referensi:

• 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…

Dengan trial and error, penelitian, dan bantuan tambahan dari rekan-rekan ditambah dosen perguruan tinggi saya bisa membuat tugas akhir saya.

Langkah 5: Proses Pembuatan: Kerangka

Produk itu harus dikonstruksi sehingga dapat dibuat dengan bagian-bagian yang cukup mudah diperoleh.

Bingkai fisik hanya terbuat dari kayu cedar dan sekrup.

Bingkai berukuran panjang 24 inci dengan tinggi 18 inci. kira-kira skala 1: 3 dari kaca depan kendaraan rata-rata ukuran penuh.

Produk fisik memiliki dua perlengkapan plastik dan rantai, dua batang logam, dan naungan roller.

Sebuah roda gigi terhubung ke motor DC, memutar batang logam yang bertindak sebagai poros penggerak yang mengontrol gerakan rantai. Batang pengemudi ditambahkan agar bayangan bergerak secara merata.

Roda gigi dan rantai memungkinkan batang logam yang berbeda untuk mengangkat dan menurunkan naungan, dan bertindak sebagai pemicu untuk dua sakelar batas..

Roller shade awalnya memiliki mekanisme penguncian di dalamnya saat dibeli dan saya mengeluarkannya. Ini memberi roller shade kemampuan untuk ditarik ke atas dan diturunkan ke bawah tanpa mengunci ke posisi setelah gerakan mengangkat berhenti.

Langkah 6: Pengaturan Pengkabelan

Pengkabelan harus diatur dengan rapi dan kabel harus dipisahkan agar tidak terjadi gangguan antar kabel. Tidak ada penyolderan yang dilakukan selama proyek ini.

Sensor Cahaya LDR Ywrobot digunakan sebagai pendeteksi cahaya, merupakan photoresistor yang terhubung ke pin analog A3 pada Arduino UNO

Sensor Suhu DS18B20 digunakan sebagai parameter suhu yang disetel untuk proyek, terbaca dalam Celcius dan saya mengubahnya menjadi terbaca dalam Fahrenheit. DS18B20 berkomunikasi melalui bus 1-Wire. Perpustakaan harus diunduh dan diintegrasikan ke dalam sketsa kode Arudino agar DS18B20 dapat digunakan. Sensor suhu terhubung ke pin digital 2 pada Arduino UNO

LED RBG digunakan sebagai indikator di mana posisi bayangan berada. Merah adalah ketika bayangan sepenuhnya naik atau turun sepenuhnya, dan biru ketika dalam keadaan bergerak. Pin merah pada LED terhubung ke pin digital 4 pada Arduino UNO. Pin biru pada LED terhubung ke pin digital 3 pada Arduino UNO

Saklar batas mikro digunakan sebagai titik berhenti untuk posisi naungan dan menghentikan gerakan motor. Limit Switch di bagian bawah terhubung ke pin digital 12 pada Arduino UNO. Limit Switch di bagian atas terhubung ke pin digital 11 pada Arduino UNO. Keduanya disetel ke kondisi awal nol saat tidak dipicu/ditekan

Sebuah L298n Dual H-Bridge digunakan untuk kontrol putaran motor. Diperlukan untuk menangani ampere baterai yang sedang disediakan. Daya dan ground dari baterai 12V terhubung ke H-Bridge, yang menyediakan daya untuk motor roda gigi 12V 200rpm. H-Bridge terhubung ke Arduino UNO

Baterai isi ulang 12Volt 1.5A menyediakan daya untuk motor

Sebuah 12Volt 0,6 Sebuah 200rpm brushed reversibel DC Motor DC digunakan untuk proyek ini. Terlalu cepat untuk beroperasi pada siklus tugas penuh saat dikendalikan dengan Pulse Width Modulation (PWM)

Langkah 7: Data Desain Proyek

Tidak banyak data eksperimen, perhitungan, grafik atau kurva yang diperlukan untuk mengembangkan proyek. Sensor cahaya dapat digunakan untuk berbagai kecerahan dan sensor suhu memiliki rentang dari -55 °C hingga 155 °C yang lebih dari mengakomodasi rentang suhu kami. Bayangan itu sendiri terbuat dari kain vinil dan melekat pada batang aluminium dan baterai 12V dipilih karena saya tidak ingin memiliki masalah dengan daya. Motor 12V dipilih untuk menangani tegangan dan arus yang dipasok dari baterai dan berdasarkan pengetahuan sebelumnya bahwa motor tersebut harus cukup kuat untuk beroperasi di bawah gaya yang akan diterapkan. Perhitungan dilakukan untuk memastikan bahwa itu memang bisa menangani torsi yang akan diterapkan pada poros motor 0,24 inci. Karena jenis yang tepat dari batang Aluminium tidak diketahui karena menggunakan persediaan pribadi, Aluminium 2024 digunakan untuk perhitungan. Diameter batang sekitar 0,25 inci dan panjangnya 18 inci. Menggunakan kalkulator berat toko logam online, berat batang adalah 0,0822 pon. Kain vinil yang digunakan dipotong dari potongan yang lebih besar dengan berat 1,5 pon. Potongan kain persegi yang digunakan berukuran panjang 12 inci kali lebar 18 inci dan setengah ukuran potongan asli. Untuk alasan ini berat potongan kain kami kira-kira 0,75 lb. Total berat gabungan untuk batang dan kain adalah 0,8322 lb. Torsi karena beban gabungan ini bekerja di pusat massa batang dan dihitung dengan mengalikan berat total dengan radius 0,24 inci dari poros. Torsi keseluruhan akan bekerja di tengah batang dengan nilai 0,2 lb-in. Batang terbuat dari satu bahan dengan diameter seragam dan memiliki penyangga rantai di satu ujung dan poros motor di ujung lainnya. Karena penopang rantai dan poros motor memiliki jarak yang sama dari pusat batang, torsi akibat berat dibagi oleh masing-masing ujung secara merata. Oleh karena itu, poros motor perlu menangani setengah torsi karena bobot atau.1 lb-in. Motor DC kami memiliki torsi maksimum 0,87 lb-in pada 200 rpm yang akan lebih dari menampung kerai dan batang sehingga motor diimplementasikan sehingga pengujian dapat dimulai. Perhitungan tersebut menyadarkan saya bahwa motor tidak boleh beroperasi pada kondisi maksimal sehingga siklus kerja harus dikurangi dari 100 persen. Siklus kerja dikalibrasi dengan coba-coba untuk menentukan kecepatan ideal untuk menaikkan dan menurunkan naungan matahari.

Langkah 8: Sketsa Arduino

Untuk kode program saya menggunakan Arduino IDE. Download programmernya melalui website

Ini mudah digunakan jika Anda belum pernah menggunakannya sebelumnya. Ada banyak video tutorial di YouTube atau internet untuk mempelajari cara membuat kode program dalam perangkat lunak Arduino.

Saya menggunakan mikrokontroler Arduino UNO sebagai perangkat keras untuk proyek saya. Itu hanya cukup input pin digital yang saya butuhkan.

File terlampir adalah kode saya untuk proyek dan print-out monitor serial. Seperti yang terlihat dalam dokumen yang menampilkan hasil cetak, ia menyatakan kapan bayangan sepenuhnya naik atau turun sepenuhnya, dan saat bergerak ke atas atau ke bawah.

Agar sensor suhu DS18B20 dapat digunakan, Perpustakaan yang disebut OneWire digunakan. Pustaka ini ditemukan di bawah tab Sketsa ketika program Arduino terbuka.

Agar kode berfungsi pastikan Port dan Board yang tepat digunakan saat mengunggah kode, jika tidak Arduino akan memberikan ERROR dan tidak berfungsi dengan benar.

Langkah 9: Produk Akhir

Saya meletakkan semua kabel di dalam kotak untuk melindunginya dari kerusakan atau pelepasan yang menyebabkan sirkuit mungkin tidak berfungsi.

Video menampilkan semua pengaturan yang mungkin untuk kerai otomatis. Bayangan naik, lalu cahaya ditutup untuk membawa bayangan kembali ke bawah. Ini bekerja hanya karena ambang batas suhu telah terpenuhi, jika suhu tidak cukup hangat, naungan tidak akan bergerak sama sekali dan akan tetap berada di bawah dalam posisi istirahat. Suhu yang diperlukan agar sistem dapat bekerja dapat diubah dan diatur sesuai keinginan. Sakelar sakelar dalam video adalah untuk mendemonstrasikan kapan kendaraan dihidupkan atau ketika ingin berhenti memberikan daya ke motor.

Produk ini sepenuhnya portabel dan otonom. Ini dirancang untuk menjadi item yang dibangun ke dalam kendaraan sebagai sistem naungan otomatis, tetapi dapat menggunakan konstruksi saat ini untuk sistem naungan luar ruangan atau di dalam rumah untuk jendela.

Untuk penggunaan di dalam ruangan, produk pada akhirnya dapat dihubungkan ke termostat rumah secara fisik atau dengan adaptasi Bluetooth ke sirkuit dan kode, sehingga memungkinkan untuk mengontrol produk dengan aplikasi seluler. Ini bukan maksud asli atau bagaimana produk dibangun, hanya potensi penggunaan desain.