Pintu Kandang Ayam Otomatis - Dikendalikan Arduino: 10 Langkah (dengan Gambar)

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

Instruksi ini untuk desain pintu ayam otomatis dengan waktu buka dan tutup yang dapat diubah secara manual. Pintu dapat dibuka atau ditutup dari jarak jauh kapan saja.

Pintu dirancang untuk menjadi modular; rangka, pintu dan pengontrol dapat dibangun dan diuji di tempat yang jauh dari kandang dan kemudian cukup dibaut pada bukaan kandang yang ada.

Ini berjalan 9Vdc, sehingga dapat diaktifkan dari plugpack atau baterai dan panel surya untuk mengisi baterai.

Ini menggunakan solenoida untuk mengunci pintu tertutup dan menahan pintu dalam posisi terbuka.

Bagian utama meliputi:

ArduinoUNO3.

4 digit, 7 segmen tampilan LED

modul RTC

modul RF

Potensiometer, Motor servo, Solenoid 6V - 12V, Encoder putar dengan tombol tekan

Pintu dan rangkanya dapat dibuat dari potongan kayu. Pintu berputar ke atas di sekitar batang (diambil dari printer dalam kasus saya) dan diimbangi untuk mengurangi torsi yang diperlukan untuk menaikkan pintu.

Alat untuk membangunnya antara lain:

PC dengan Arduino IDE untuk memprogram Arduino, Palu, Gergaji, Besi solder, Pemotong kawat, Mengebor, Obeng.

Saya membuat pintu ayam otomatis ini untuk menyelamatkan saya dari tugas dua kali sehari membuka dan menutup pintu di pagi dan sore hari. Ayam adalah penyedia telur, pupuk kandang, dan hiburan yang hebat, tetapi bangun pagi untuk mengeluarkan mereka dari kandang - terutama di Musim Dingin - adalah pekerjaan yang membosankan. Dan kemudian memastikan saya pulang tepat waktu untuk menutup mereka benar-benar membatasi kebebasan saya untuk pulang terlambat.

Ayam mengikuti rutinitas harian kembali ke kandang sekitar matahari terbenam dan bangun sekitar matahari terbit. Waktu mereka masuk dan keluar tidak tepat dan dipengaruhi oleh cuaca hari itu dan cahaya sekitar. Jika seekor ayam terlihat terlambat masuk setelah pintu ditutup, pintu dapat dibuka dari jarak jauh kemudian ditutup. Pintu dapat ditutup pada siang hari jika pemilik harus menghentikan masuknya ayam yang sedang mengeram.

Karena waktu matahari terbit dan terbenam bervariasi sepanjang tahun dan bergantung pada garis lintang, setiap pengontrol pintu perlu melacak waktu, hari dalam setahun, dan mengetahui garis lintang lokasi. Persyaratan ini dapat dilengkapi dengan perangkat lunak atau suntracker, tetapi dalam desain ini menggunakan pengaturan waktu buka dan tutup yang dapat disesuaikan secara manual untuk membuat semuanya lebih sederhana.

Karena matahari terbit dan waktu yang ditetapkan hanya berubah beberapa menit dari satu hari ke hari berikutnya, pengaturan pengontrol pintu hanya perlu disesuaikan seminggu sekali.

Ketika seorang pemilik mengetahui rutinitas bersarang ayam mereka, mereka dapat dengan mudah menyesuaikan waktu buka dan tutup.

Jam buka bisa disesuaikan dari jam 3 pagi sampai jam 9 pagi dan jam tutupnya dari jam 3 sore sampai jam 9 malam. Waktu ini sesuai dengan garis lintang dari 12 hingga 42 derajat dari khatulistiwa (Darwin ke Hobart di Australia) dan mencakup hari-hari terpanjang dan terpendek dalam setahun..

Pada dasarnya pengontrol pintu adalah jam dengan dua alarm yang dapat diatur dengan overide manual.

Langkah 1: Bingkai dan Pintu Ayun

Bingkai dibuat untuk diamankan di atas bukaan kandang yang ada. Pintu berayun ke atas seperti pintu garasi. Desain ini memiliki keunggulan dibandingkan pintu otomatis yang dapat digeser ke atas atau ke samping untuk kandang dimana atapnya miring di atas pintu eksisting atau bukaan eksisting yang berdekatan dengan dinding.

1. Lepaskan pintu yang ada.

2. Pilih ukuran bingkai yang sesuai dengan bukaan yang ada. Dua dimensi bingkai penting - tinggi bingkai dan lebar kayu. Pintu berayun dari poros horizontal dan panjang dari poros ke bingkai ("D" dalam diagram) sama dengan lebar kayu. Artinya saat pintu dibuka, bagian pintu di atas pivot tidak mengganggu dinding kandang.

3. Pilih bahan untuk rangka yang kokoh dan tahan cuaca. Saya menggunakan permen karet merah yang terbukti kokoh tetapi berat. Pinus luar ruangan akan lebih mudah dikerjakan.

4. Pintu itu sendiri harus ringan, kaku dan tahan cuaca.

Langkah 2: Pivot Rod dan Swing Door Sizing

Dimensi pintu ayun harus sedemikian rupa sehingga lebar pintu pas dengan tepi bagian dalam kusen. Ketinggian pintu lebih kecil dari bagian dalam tinggi bingkai.

1. Temukan batang dengan diameter dan panjang sekitar 5 mm (1/4 inci) yang sama dengan lebar bingkai. Saya menggunakan batang dari printer yang dibongkar, tetapi batang berulir sudah cukup. Sumber lain dari batang adalah dari rak pengeringan pakaian logam. Batang dapat dipotong dengan pemotong baut atau gergaji besi. Kikis lapisan logam dengan pisau.

2. Potong dua alur ke dalam bingkai dengan panjang "D" (dalam diagram pada langkah sebelumnya) dari bukaan atas bingkai dan kedalaman diameter batang pivot.

3. Temukan engsel yang diameter pinnya sama atau sedikit lebih besar dari batang pivot. Hancurkan pin dengan palu dan pukulan tengah. Jika Anda tidak memiliki pukulan tengah, gunakan paku besar atau peniti serupa.

Secara kebetulan, poros batang printer yang saya gunakan sangat cocok untuk engsel pertama yang keluar dari kotak sampah saya.

4. Berat bagian bawah pintu ayun di bawah poros dan bagian atas di atas poros harus serupa untuk menghilangkan tegangan dari motor servo yang membuka pintu. Ini dapat dicapai dengan beberapa baut dan mur berat yang dibor ke bagian atas pintu.

Langkah 3: Motor Servo dan Lengan Pengangkat

Saya menggunakan motor servo MR-996. Ini memiliki torsi: 9,4 kgf· cm (4,8 V), atau 11 kgf · cm (7,2 V). Ini berarti bahwa untuk pintu 20cm di bawah poros, motor dapat mengangkat 11kg/20 = 550g pada 7.2V.

Dengan bagian pemberat penghitung di atas batang pivot, pintu bisa lebih berat dan/atau lebih panjang. Saya menggunakan dua mur dan baut besar sebagai penyeimbang, yang ditunjukkan pada gambar.

Servo dilengkapi dengan lengan plastik yang pas pada poros output splined servo. Potong satu sisi lengan ini dengan pisau tajam atau pemotong kawat.

2. Lengan pengangkat terbuat dari dua panjang aluminium, lengan atas adalah braket L, lengan bawah sepotong aluminium datar.

Diagram terlampir menunjukkan cara menghitung dimensi setiap lengan. Dimensi yang dihasilkan didasarkan pada lebar bingkai, "d", dan posisi titik angkat yang dipasang di pintu.

Lengan atas memiliki guntingan sehingga lengan membersihkan motor servo saat menaikkan pintu.

Langkah 4: Kunci Solenoid dan Dukungan Buka Pintu

1. Solenoid yang dipasang pada rangka memiliki dua tujuan:

a) mengunci pintu ketika ditutup, dan

b) mencegah pintu menutup setelah dibuka.

Solenoid digerakkan melalui FET dari output pengontrol. Ini ditarik selama beberapa detik saat pintu sedang dalam proses membuka atau menutup.

2. Amankan sepotong kayu seperti yang ditunjukkan pada foto. Ini akan lebih pendek dari lebar bingkai dan dipasang tepat di bawah batang pivot.

Langkah 5: Pengontrol

1. Saya menggunakan Arduino Uno 3 sebagai dasar pengontrol. Ada total 17 pin input dan output.

2. Pengontrol menjaga waktu melalui pengontrol I2C RTC dengan baterai cadangan. Akan lebih baik untuk memiliki cadangan baterai yang dapat diisi ulang untuk menghemat upaya membuka pengontrol setiap tahun untuk mengganti baterai RTC. Waktu diatur melalui pengontrol putar dan ditampilkan pada LED 7 segmen 4 digit. Seseorang dapat menggunakan LCD dan menampilkan lebih banyak informasi seperti berapa kali pintu dibuka dan ditutup.

3. Waktu buka dan tutup disesuaikan dengan potensiometer linier 10k ohm. Saya bisa saja menggunakan rotary encoder dan tampilan LED untuk mengatur waktu buka/tutup, tetapi memutuskan akan lebih mudah bagi pengguna untuk hanya berjalan ke atas dan melihat waktu dari panel dari kejauhan. Waktu hanya perlu berubah setiap minggu atau lebih.

4. Adaptor RF nirkabel (https://www.adafruit.com/product/1097) untuk kemudahan membuka dan menutup secara manual dari jarak jauh. Url fob kunci:

5. Kotak yang saya pilih untuk menampung pengontrol berada di sisi yang kecil, jadi saya perlu menambahkan kotak yang lebih kecil agar sesuai dengan penerima jarak jauh.

6. Diagram Fritzing terlampir.

Langkah 6: Kode

Kode berputar dan melakukan hal berikut:

1. memindai status sakelar panel, 2. membaca RTC dan mengubah waktu menjadi menit dalam sehari (0 hingga 1440).

3. membaca dua potensiometer analog dan mengubahnya menjadi waktu buka dan tutup bilangan bulat. Untuk memberikan resolusi pengaturan waktu yang lebih baik, waktu buka tutup dibatasi masing-masing antara pukul 3 pagi-9 pagi dan 3 sore-9 menit.

4. membaca input RF untuk melihat apakah tombol remote ditekan.

5. membandingkan waktu saat ini dengan waktu buka dan tutup dan membaca mode untuk menentukan untuk membuka atau menutup pintu.

Menambahkan sakelar buka dan tutup manual memperumit desain perangkat lunak karena sistem perlu beralih antara mode 'manual' dan 'otomatis, yaitu waktunya'. Saya memecahkan ini tanpa menambahkan sakelar 'mode' lain dengan meminta pengguna menekan sakelar buka atau tutup dua kali untuk kembali ke mode otomatis.

Satu tekan tombol buka atau tutup memindahkan pengontrol ke mode manual. Ada kemungkinan bahwa jika pintu dibuka setelah waktu tutup, mungkin untuk membiarkan ayam yang terlambat masuk ke kandang, pengguna akan lupa untuk mengatur pintu kembali ke mode otomatis. Dengan demikian, mode manual ditandai dengan tampilan LED yang menunjukkan "Buka" atau "Tutup" sebagai pengingat.

Pustaka Tampilan LED yang saya dapatkan dari:

Langkah 7: Daftar Bagian Pengontrol

Arduino Uno 34-Digit Modul 7-Segmen

Motor Servo MG 996R

resistor 1k Ohm

FET: FQP30N06L.

Potensiometer 2 x 10kOhm (waktu set buka/tutup)

Rotary Encoder dengan tombol tekan bawaan

Kawat jumper

Konverter DC-DC 1A: untuk Servo dan solenoida

1 x sakelar sakelar SPDT (pemilih set Jam/Menit)

1 x SPDT center off sesaat-sesaat (untuk buka/tutup manual)

1 x SPDT center off (untuk pengosongan/tampilan waktu/pemilih set waktu)

Solenoid: Dorong Tarik 6-12V 10MM Stroke

Adafruit Penerima RF M4 Sederhana - Tipe Sesaat 315MHz

Keyfob 2-Tombol RF Remote Control - 315MHz

Kotak

Langkah 8: Catu Daya dan Panel Surya & Ukuran Baterai

1. Meskipun Arduino dapat berjalan dari 12Vdc, hal itu akan membuat regulator linier onboard menjadi panas. Servo beroperasi lebih baik pada tegangan yang lebih tinggi (<7.2V), jadi komprominya adalah menjalankan sistem 9Vdc dan menggunakan konverter DC-DC untuk memberi daya pada solenoid dan servo pada 6V. Saya kira konverter DC-DC dapat dihilangkan dan Arduino, motor servo dan solenoid beroperasi dari satu pasokan 6V (1A) yang sama. Sebuah kapasitor 100uF akan direkomendasikan untuk menyaring Arduino dari servo dan solenoid.

2. Kontroler yang saya buat menarik arus diam sekitar 200mA. Ketika solenoida dan servo beroperasi, penarikan arus sekitar 1A.

Tampilan LED dapat dikosongkan dengan sakelar untuk menghemat daya baterai.

Mempertimbangkan bahwa pintu membutuhkan waktu sekitar 7 detik untuk membuka atau menutup, dan operasi buka dan tutup hanya terjadi dua kali sehari, 1A dalam estimasi konsumsi daya harian diabaikan.

Itu dapat menjalankan paket steker 1A 9V, tetapi paket listrik dan steker harus terlindung dari cuaca.

3. Penggunaan energi harian dihitung sebagai 24 jam x 200mA = 4800mAh. Baterai asam timbal 7Ah dengan panel surya 20W seharusnya cukup dengan otonomi satu hari di area dengan rata-rata insolasi 5 jam tahunan. Tetapi dengan lebih banyak baterai dan panel yang lebih besar, akan ada lebih banyak hari otonomi.

Saya menggunakan kalkulator online berikut untuk memperkirakan ukuran baterai dan panel:

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

Langkah 9: Petunjuk Pengoperasian Pengguna

Pintu beroperasi dalam mode Otomatis atau Manual.

Mode otomatis berarti pintu terbuka atau tertutup sesuai dengan pengaturan waktu buka atau tutup. Mode otomatis ditandai dengan tampilan kosong saat sakelar tampilan disetel ke "Kosong". Saat mode berubah dari manual ke Otomatis, kata 'AUTO' akan berkedip selama 200mS.

Pintu masuk ke mode Manual setiap kali remote atau swicth pada pengontrol diaktifkan. Mode manual ditandai ketika tampilan menunjukkan "OPEn" atau "CLSd" dengan sakelar tampilan diatur ke "Kosong".

Dalam mode Manual, pengaturan waktu buka/tutup diabaikan. Terserah pengguna untuk mengingat untuk menutup pintu jika dibuka secara manual, atau membuka pintu jika ditutup secara manual, atau mengatur kembali ke mode Otomatis.

Untuk beralih kembali ke mode Otomatis, pengguna harus menekan tombol Tutup untuk kedua kalinya jika pintu sudah tertutup, atau tombol Buka untuk kedua kalinya jika pintu sudah tertutup.

Pintu dimulai dalam mode Otomatis di awal hari (12:00).

Langkah 10: Lonceng dan Peluit

Beberapa perbaikan di masa mendatang dapat mencakup:

Bel pintu nirkabel untuk memberi sinyal saat pintu membuka/menutup

"Alarm macet" jika sistem menarik arus yang sama dengan solenoida dan servo selama lebih dari 10 detik.

Bluetooth dan Aplikasi untuk mengonfigurasi pengontrol.

Pembukaan dan penutupan yang dikendalikan internet.

Ganti tampilan LED dengan LCD untuk menampilkan informasi lebih lanjut.

Hilangkan potensiometer pengaturan waktu buka/tutup dan gunakan sakelar sakelar dan sakelar putar yang ada untuk mengatur waktu buka/tutup.