Автоматический слайдер ворот до 100 долларов: 15 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Летом мой отец мотивировал меня подумать о покупке системы автоматизации ворот и ее установке. Итак, я начал свое исследование и изучил пакетные решения на AliExpress и у местных поставщиков. Местные поставщики предлагали комплексные решения, включая установку, по цене> 1000 долларов. Это были итальянские системы и должны были быть очень высокого качества. Но цена была вне нашего бюджета. Системы на AliExpress тоже были довольно дорогими, самая дешевая - 500 долларов до налогов. Я в значительной степени отказался от идеи покупать полную систему и изучил некоторые подходы к DIY.

После первоначального исследования я пришел к выводу, что построить его с нуля будет очень сложно и отнимет много времени. Это тоже с использованием ограниченных ресурсов. Но потом я воспринял это как вызов и начал составлять приблизительный план.

Мне потребовалось много проб и ошибок и много тяжелой работы, но я смог настроить надежную систему по цене, которую не может превзойти ни одна другая система.

Если вы собираетесь создать что-то подобное, я бы посоветовал вам сделать это, поскольку я объясню все проблемы, с которыми я столкнулся в процессе сборки. Надеюсь, вы сможете получить некоторое представление и избежать ошибок, которые я сделал.

Если вам нравится то, что я сделал и объяснил, пожалуйста, проголосуйте за меня. Любая поддержка приветствуется. _

Также следите за мной на других платформах, пока я делюсь своим прогрессом между проектами.

Facebook: Мастерская Бадара

Instagram: Мастерская Бадара

Youtube: Мастерская Бадара

Шаг 1: План

Я начал думать, как бы я это сделал. Есть много способов решить такой проект, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Первым делом я понял существующую систему, с которой работал. Для меня это означало мои тяжелые, цельнометаллические откатные ворота. Для вас это может означать что-то другое, и я бы порекомендовал вам сначала полностью понять свою систему, прежде чем выбирать стратегию.

Я понял, что мои ворота построены не очень хорошо и имеют некоторые вариации в движении. Таким образом, каким бы ни был мой метод перевода, он должен был учитывать этот вариант. Это заставило меня задуматься об использовании мотоциклетной цепи. Я использовал их раньше, поэтому я был знаком с их работой. Они дешевы и широко доступны. А их большие участки означают, что незначительное смещение не имеет большого значения. Установка цепи на верхнем крае сработала для меня хорошо, так как у меня был кронштейн сверху для крепления двигателя в сборе, чтобы все могло аккуратно сидеть наверху ворот.

Далее последовал выбор мотора. Я снимал по низкой цене, поэтому я покопался в своем левом бункере с запчастями и нашел мотор стеклоочистителя автомобиля из моей сборки боевого робота. Я вспомнил, что у этого мотора был большой крутящий момент, и он был очень хорошо построен. Так что я был уверен, что у него будет достаточно мощности, чтобы управлять воротами.

На данный момент у меня был весь план, который мне был нужен. Электроника и управление - это совсем другое дело, и они появятся позже.

Шаг 2: Проверка двигателя "точно"

Так что я был уверен, что мотор сможет сдвинуть ворота, но я не собирался строить все, а потом ошибаться. Итак, я сделал то, что должны делать инженеры. Тестирование.

Ну, я думаю, что они должны сначала провести расчеты, но у меня не было никаких значений для расчета. Я вытер пыль со своего старого боевого робота и привязал его к воротам. Боевой робот использует два двигателя стеклоочистителя для управления им. И это было самое близкое, что мне удалось быстро настроить во имя тестирования.

Я дал роботу полный газ, и, что вы знаете, ворота начали двигаться. Несмотря на отсутствие тяги, робот смог сдвинуть ворота. Для меня этого было достаточно, поэтому я продолжил.

Шаг 3: Изготовление крепления двигателя

По прошлой аварии я знал, что эти моторы - не шутка. И если вы ткнетесь пальцем в звездочку, вы можете поцеловать ее за хорошую покупку. Когда я создавал боевого робота, у меня был инцидент, когда я чуть не потерял палец, так что я говорю по опыту.

Основываясь на этом опыте, я хотел, чтобы сборка была максимально убрана. Поэтому я решил установить его на кронштейн, который удерживал ворота на месте.

Сначала я прикрепил стальной лист между двумя металлическими уголками. Это было сделано для того, чтобы я мог установить свой мотор сверху, не беспокоясь о прочном основании.

Я решил сделать мотор в сборе съемным с основания главных ворот, потому что, возможно, я захочу поработать над ним отдельно. Снять мотор было бы очень сложно, особенно потому, что я работал в ограниченном пространстве. Позже это окупилось, так как я несколько раз снимал двигатель в сборе, чтобы поработать над ним.

Как видите, я прикрепил мотор к мотору в сборе. Я также прикрепил звездочку к двигателю и пару звездочек с обеих сторон, чтобы направлять цепь на звездочку двигателя и не позволять ей проскальзывать под нагрузкой.

Шаг 4: Изготовление кронштейна цепи

Вся цель этого проекта заключалась в том, чтобы снизить стоимость, поэтому я хотел повторно использовать старые куски стали, которые у меня были, вместо того, чтобы покупать новые. Я нашел старый кусок угловой ложи, достаточно толстый для моего использования.

Я отрезал приклад по размеру с помощью угловой шлифовальной машины, а затем сварил его вместе, чтобы сделать кронштейн. Затем приварил кронштейн сверху ворот. Важно отметить, что вы не хотите проводить сварку поверх окрашенной поверхности. Всегда шлифуйте краску в зоне сварного шва.

Пришлось трижды переделывать сварку. В первый раз это произошло потому, что я не установил кронштейн за пределами физических жестких упоров ворот. Поэтому, когда я тестировал его и случайно оборвал один из проводов к концевому выключателю, скоба вошла в концевой выключатель и сломала его. Поэтому важно всегда устанавливать кронштейны таким образом, чтобы они не могли повредить другую часть системы в случае выхода из строя электронных концевых выключателей.

Во второй раз я установил кронштейны криво. Это был мой первый сварочный проект, и у меня не было подходящих зажимов, поэтому мне было сложно выровнять кронштейн.

Одна последняя ошибка, которую я сделал, - просверлить отверстие после полной сварки кронштейна. А поскольку сварка делает сталь намного тверже, ее гораздо труднее высверлить. Я потратил три сверла и час непрерывного сверления, чтобы проделать всего две дырочки.

Так что учитесь на этих ошибках, если вы планируете сделать что-то подобное. Приступим к установке цепи.

Шаг 5: Установка цепи

Сначала у меня были разные идеи о том, как установить цепь, чтобы она имела амортизацию, чтобы предотвратить перегрузку двигателя при запуске из статического положения. Но ничего не казалось достаточно простым для реализации. Поэтому я выбрал самое дешевое и простое решение.

Я взял одну цепь и разрезал средний подшипник на конце. Затем я взял 3-дюймовый болт и отрезал головку. Я закрепил болт на последнем участке цепи и приварил его. Возможно, это не самое красивое решение. Но оно сработает.

Я соединил все цепи встык, а затем закрепил конец гайки в скобе цепи с одной стороны. Я измерил, где мне придется разрезать цепь с другой стороны. Отметил и повторил процедуру приварки гайки.

Затем я установил цепь поверх ворот. Я использовал пару болтов, чтобы закрепить два конца так, чтобы болт не вывернулся сам.

Ключевым моментом в моем случае было не затягивать цепь слишком сильно, потому что это оказало бы большую нагрузку на двигатель и звездочки. Вместо этого размещение тяжелой цепи на верхнем крае ворот казалось лучшим способом избежать постоянной нагрузки на двигатель.

Таким образом, когда двигатель действительно начинает перемещать ворота, он должен сначала потянуть за вес цепи, прежде чем фактически потянуть ворота. Это действует как своего рода пружина, чтобы избежать перегрузки двигателя.

Механическая часть открывателя ворот в сборе. Мы можем перейти к тестированию, чтобы увидеть, действительно ли это работает.

Шаг 6: Тестирование

Теперь, когда механическая часть проекта была завершена, я мог протестировать ее, чтобы устранить некоторые изломы и возможные подводные камни. Я использовал свинцово-кислотную батарею на 12 В и просто вручную подключил мотор к батарее. И да! Ворота тронулись. Все усилия до сих пор не были напрасными.

Во время тестирования я понял несколько вещей. Во-первых, канал затвора должен быть чистым и все должно быть должным образом смазано. В противном случае у маленького мотора могут возникнуть трудности с перемещением ворот.

Еще одна важная вещь заключалась в том, что мне нужно было иметь какую-то электронную защиту от перегрузки для моего двигателя на случай, если электронные концевые выключатели перестанут работать. Я не хотел поджаривать мотор, если такое случится.

Я также определил правильное натяжение цепи для оптимальной производительности, поскольку я тестировал ток, потребляемый двигателем с разным натяжением. Более низкое натяжение было лучше, потому что оно поглощало все недостатки выравнивания за счет покачивания влево и вправо, не нагружая двигатель.

Получив эти результаты, я был готов начать работу над электрической стороной дела.

Шаг 7: План электроники

Таким образом, план со стороны электроники заключался в том, чтобы упростить работу, сохраняя при этом желаемую функциональность.

Питание будет поступать от сухой свинцово-кислотной батареи 12 В, которая будет подключена к зарядному устройству. Хотя с зарядкой у меня было много проблем, о которых я расскажу позже.

Мозговой ящик будет представлять собой плату Arduino. Ничего особенного, просто Arduino Uno. Управление двигателем будет осуществляться через 4-канальную релейную плату, работающую как H-мост. Радиочастотная связь осуществляется с помощью модуля приемника 433 МГц. Одна из самых дешевых плат за 1 доллар. Хотя задним числом это не лучшая идея. Подробнее об этом позже. Для измерения тока будет использоваться датчик тока на 20 А. И, наконец, концевые выключатели и выключатели ручного управления будут просто обычными выключателями.

Пульты, которые я использовал, были программируемыми автомобильными пультами. Хотя тоже доставили мне неприятности.

Таков был план. Позвольте проникнуть в суть дела.

Шаг 8: Сборка электроники

Процесс сборки электроники не был чем-то сложным. Я собрал все так, чтобы при необходимости можно было быстро поменять детали. Я использовал штифты коллекторов и лопаточные соединители везде, где это было возможно, чтобы их можно было быстро разобрать. Я использовал относительно большую макетную плату для подключения концевых выключателей и ВЧ-платы. Наличие большой платы позволяет мне добавлять больше функций в будущем без необходимости переделывать существующий фреймворк.

Есть некоторые проблемы, с которыми я столкнулся в отношении электроники. Сначала была плата реле. Следы на плате реле не предназначены для работы с большими токами при низких напряжениях. На некоторых релейных платах есть луженые следы, а на моей - нет. И один из следов через некоторое время взорвался. Поэтому я перемыл все сильноточные линии проводом подходящего размера.

Еще одна большая проблема заключалась в том, что зарядное устройство вызывало много электромагнитных помех. Причина в том, что зарядное устройство было стороннего производителя и не имело каких-либо сертификатов. И помехи мешали цепи. Он случайным образом не реагирует на команды RF. Я понял, что это проблема ЭМ, когда поднес свой ноутбук к электронике для программирования, и она полностью вышла из-под контроля. Я купил полностью металлическое зарядное устройство, которое было очень мощным для моего использования, но, похоже, пока работает нормально. Впрочем, позже я его изменю.

Еще я столкнулся с проблемами с разъемами, которые я использовал для внешних переключателей. Они очень хрупкие и ломаются при многократном вынимании. Мне все еще нужно придумать для него разъемы получше.

Радиочастотный модуль, который я использовал, очень простой, и его диапазон совсем не впечатляет. Но это было то, что у меня было под рукой, и то, что сработало, поэтому я пока придерживался этого. Хотя я планирую перейти на более качественный модуль, особенно потому, что хочу, чтобы диапазон не был проблемой. Я ненавижу идти к системе, чтобы заставить ее работать.

Шаг 9: размещение электроники

Сначала я просто установил электронику на кусок фанеры и собирался построить поверх нее пластиковый ящик. Но потом я понял, что это будет много работы. Поэтому вместо этого я купил большой контейнер для еды с водонепроницаемым уплотнением.

Я установил аккумулятор и зарядное устройство снизу. Я установил электронику на кусок пластика, идущий в комплекте. Я заделал выемки для всех проводов, выходящих из коробки, а затем использовал немного силиконовой смазки, чтобы вода не попала внутрь. Я также сделал 3D-печатную крышку антенны, чтобы увеличить дальность действия.

Коробка работает отлично. Он чистый, поэтому я могу видеть, все ли в порядке внутри, не открывая его. И он пережил несколько серьезных периодов дождя, так что должно быть хорошо. Хотя одна проблема - это тепло внутри коробки, потому что она прозрачная и солнце может быстро нагреть электронику. Простое решение - накрыть его другой открытой крышкой, чтобы избежать попадания прямых солнечных лучей.

Шаг 10: Концевой выключатель

Концевой выключатель для ворот был серьезной проблемой, поскольку мне пришлось пройти несколько итераций конструкции, чтобы заставить его работать надежно.

Сначала я просто приклеил два рычажных переключателя по обеим сторонам крепления и приклеил бамперы на ворота, чтобы попасть на переключатели. В принципе, это была хорошая идея, поскольку я видел, как она работает на 3D-принтерах. Но после некоторого тестирования оба переключателя были повреждены, а бамперы отломились. Я перешел на более крупные переключатели и добавил пену перед бамперами в надежде избежать удара. Но они все же оборвались.

Я понял, что ворота имеют большую инерцию, когда они касаются концевого выключателя, и, следовательно, наличие концевого выключателя принудительного останова, вероятно, не сработает. Я пошел на рынок электроники в поисках идей и нашел роликовый переключатель.

Я сделал для него 3D-печатный кронштейн и 3D-пандус. Таким образом, переключатель будет срабатывать, когда доходит до предела, но он не будет мешать, если по какой-то причине ворота вообще не останавливаются или продолжают вращаться из-за инерции.

Шаг 11: Программирование электроники

Программирование электроники было довольно простым. Для РЧ-приемника я использовал библиотеку rcswitch, которая обрабатывает все мельчайшие детали приема сигнала от пультов дистанционного управления. Остальное было просто набором циклов if для проверки различных условий. Одним из таких условий была проверка защиты от сверхтока. Я использовал счетчик циклов, чтобы проверить это. Вы можете найти прикрепленный код и комментарий, если хотите, чтобы я объяснил это более подробно.

Шаг 12: выявленные проблемы и их решение

В ходе этого проекта я столкнулся с множеством механических и электрических проблем. Я уже упоминал о некоторых из них раньше, но перечислю их ниже.

1. Концевые выключатели с жесткой остановкой: это стало проблемой, поскольку на концевые выключатели будет действовать большое усилие даже после отключения питания ворот. У такой тяжелой массы много инерции. И любого переключателя жесткой остановки, о котором я мог подумать, было недостаточно, чтобы поглотить эту инерцию. Исправление состоит в том, чтобы использовать подвижные концевые выключатели, как это сделал я.

2. Размещение концевых выключателей в жестких пределах: ваше физическое размещение концевого выключателя должно быть таким, чтобы даже если концевой выключатель не работает, ворота не могут вкатиться в выключатель и разрушить его. Это стало проблемой, когда один из проводов концевого выключателя оборвался, и ворота вкатились в выключатель, разрушив кронштейн и выключатель. Я исправил это, переместив скобу цепи наружу, чтобы она не могла попасть в концевой выключатель ни при каких обстоятельствах.

3. Слишком сильное натяжение цепи: когда я впервые надел цепь, я натянул ее настолько, что это оказало большое усилие на вал двигателя, перпендикулярный его плоскости движения. Из-за этого двигатель был неэффективен, так как боролся с большим трением. Это не было бы проблемой, если бы я сделал правильную опору двигателя с подшипниками и всем остальным, но у меня не было для этого опыта. К тому же ворота не были прямыми по длине, поэтому цепь двигалась слева направо. Чтобы решить эту проблему, я просто ослабил цепь. Это не работает гладко.

4. Электромагнитные помехи от зарядного устройства. Зарядное устройство, которое я хотел использовать, создавало так много электромагнитных помех, что делало приемник неэффективным и изворотливым. Я попытался применить экранирование, но считаю, что сочетание проводящих и излучаемых электромагнитных помех было слишком сильным для схемы. Исправить это нельзя навсегда, но я использовал гораздо большее зарядное устройство в металлическом корпусе, которое почти в 20 раз мощнее, чем необходимо. Но пока это работает.

5. Радиочастотный диапазон: Радиоприемник, который я использовал, был не самым лучшим. Это был один из тех дешевых долларов за 1 доллар. Ассортимент хоть и не ужасный, но мне не хватает для комфорта. На данный момент я просто оптимизировал его, используя проволочную антенну, но я буду искать лучшее радиочастотное решение.

6. Копирование пультов RF: это была такая глупая проблема, что когда я наконец понял это, я засмеялся. Поэтому я купил эти программируемые пульты дистанционного управления, которые могут запоминать коды других пультов. Я использовал один из них в качестве базовой линии, а затем попытался скопировать коды этого одного в другой. После нескольких часов возни я обнаружил, что вы не можете скопировать пульт с другого, похожего на него. Вы можете копировать коды только со стандартных пультов. Мне потребовалось бесчисленное количество часов, чтобы понять это. Так что постарайтесь не попасться в ту же ловушку. Исправление - просто использовать любой другой стандартный пульт, а затем скопировать его на все программируемые пульты.

7. Сверление твердой стали: это была неприятная проблема. Когда я установил скобы для цепей на ворота, мне захотелось просверлить в них отверстие. Именно тогда я узнал, что сталь затвердела из-за того, что я ее сварила. Я сломал много битов, пытаясь пройти через это. Так что советую просверлить перед сваркой. Избавит вас от множества хлопот.

Это были некоторые из проблем, с которыми я столкнулся во время сборки. Я буду добавлять в этот список, когда буду думать о других проблемах.

Шаг 13: Завершение сборки (завершается ли сборка?)

Я завершил сборку, собрав все воедино. Блок электроники встал на свое место и подключился к источнику питания. Я доработал корпус для ручных переключателей, напечатанный на 3D-принтере, и установил их там, где к ним было бы легко получить доступ. Я надел на провода рукава и привязал их, чтобы провода не попадали в движущиеся части. Я разобрал мотор в сборе, чтобы покрасить. Я также покрасил кронштейны цепи, так как они уже начали ржаветь.

Вот и все. Автоматическая заслонка ворот была готова к использованию. Прошло два месяца с тех пор, как я его закончил, и он все еще работает, как ожидалось. Я буду улучшать его, когда вернусь домой, так что не могу назвать это законченной сборкой. Но пока закончил.

Я потратил на это более 100 долларов, учитывая все вещи, которые я купил, которые я сломал или никогда не использовал. Но я все же перечислю спецификацию, чтобы показать, что это можно сделать менее чем за 100 долларов, если вы к этому приложите усилия.

Шаг 14: Спецификация материалов

Многие детали, включая сталь, двигатель и т. Д., Были переработаны. Следовательно, они не самой лучшей толщины или их нужно было очищать. Но в итоге я сэкономил много денег.

1. Моторчик стеклоочистителя лобового стекла AliExpress = 10 долларов со свалки
2. Свинцово-кислотная батарея 12 В, 4,5 Ач = 10 долларов США
3. Зарядное устройство 12 В = 10 $
4. Цепь для мотоциклов = 20 долларов (меньше со свалки)
5. Модуль реле AliExpress = 3 $
6. Arduino Uno AliExpress = 4 доллара
7. Датчик тока AliExpress = 2 доллара США
8. Радиочастотный модуль AliExpress = 2 $
9. RF Remote AliExpress = 5 долларов США
10. Жилье = 15 $
11. Концевой выключатель AliExpress = 5 $
12. Разное (Сталь, Проволока и т. Д.) = 14 $

Итого = 100 $

Шаг 15: Заключение

Этот проект реализуется уже два года. И больше никаких проблем не было. Тем не менее, я время от времени делаю постепенные улучшения. Я обновил пульты дистанционного управления, добавил водонепроницаемые переключатели, переделал проводку, добавил датчик напряжения, обновил зарядное устройство и многое другое.

Конструкция зарекомендовала себя очень надежной в условиях жары и дождя. Я горжусь тем, что мне удалось построить, и это тоже по очень низкой цене. Вскоре я буду создавать другую систему для некоторых родственников с некоторыми улучшениями моего первоначального дизайна.

Надеюсь, вы кое-что узнали из моего путешествия по этой сборке. Если у вас есть какие-либо вопросы или комментарии, задавайте их.