Arduino Uno Automated Sunshade System: 9 Steps

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

बनाया गया उत्पाद वाहनों के लिए एक स्वचालित सनशेड सिस्टम है, यह पूरी तरह से स्वायत्त है और तापमान और प्रकाश सेंसर द्वारा नियंत्रित किया जाता है। जब कार एक निश्चित तापमान पर पहुंचती है और जब कार से एक निश्चित मात्रा में प्रकाश गुजरता है, तो यह प्रणाली एक छाया को कार की खिड़की को आसानी से कवर करने की अनुमति देती है। सीमाएँ निर्धारित की गई थीं ताकि वाहन चालू होने पर छाया काम न करे। सिस्टम में एक स्विच जोड़ा गया था यदि आप किसी भी पैरामीटर को पूरा नहीं करने के बावजूद शेड बढ़ाना चाहते थे। उदाहरण के लिए, यदि यह एक ठंडी रात थी और आप अपनी कार को गोपनीयता के लिए कवर करना चाहते थे, तो आप बस छाया बढ़ाने के लिए स्विच दबा सकते थे। आप सिस्टम को पूरी तरह से बंद करने के लिए स्विच ऑफ भी कर सकते हैं।

समस्या कथन - "जब वाहनों को गर्मी में छोड़ दिया जाता है तो वाहन का आंतरिक तापमान अत्यधिक असहज हो सकता है, विशेष रूप से वाहन में प्रवेश करते समय या वाहन में छोड़े गए यात्रियों के लिए। ब्लाइंड सिस्टम होने से आपके वाहन के अंदर किसी को देखने से रोकने के लिए सुरक्षा उपकरण के रूप में भी काम किया जा सकता है।" भले ही कारों के लिए सनशेड हैं जो लगाने में आसान और सरल हैं, यह कभी-कभी परेशानी का सबब बन सकता है और आप इसे लगाना भूल सकते हैं। एक स्वचालित सनशेड सिस्टम के साथ, आपको रंगों को मैन्युअल रूप से ऊपर नहीं रखना होगा या उन्हें लगाना याद रखना होगा क्योंकि जरूरत पड़ने पर यह अपने आप उठ जाएगा।

छवि स्रोत:

चरण 1: डिजाइन अवधारणा प्रक्रिया

मैं एक ऐसा डिज़ाइन बनाना और उपयोग करना चाहता था जिसे अंततः एक वाहन में एकीकृत किया जा सके। इसका मतलब है कि यह वाहन के लिए पहले से स्थापित फीचर होगा। हालाँकि, जैसा कि वर्तमान में निर्मित है, इसका उपयोग विंडो शेड सिस्टम के लिए भी किया जा सकता है। डिजाइन बनाने की प्रक्रिया के लिए कई रेखाचित्र और विचार बनाए गए थे, लेकिन एक निर्णय मैट्रिक्स का उपयोग करने के बाद अब निर्मित उत्पाद निर्माण की निश्चित अवधारणा थी।

चरण 2: प्रयुक्त सामग्री

चित्र परियोजना में प्रयुक्त वास्तविक घटकों के हैं। प्रोजेक्ट डेटा शीट संलग्न दस्तावेज़ में हैं। सभी डेटा शीट प्रदान नहीं की जा सकीं। पूरे उत्पाद को बनाने में मुझे लगभग $ 146 का खर्च आया।

अधिकांश भाग और घटक अमेज़ॅन या लोव्स नामक गृह सुधार स्टोर से आए थे।

अन्य उपकरणों का इस्तेमाल किया:

वायर स्ट्रिपर्स

चिमटा

फिलिप्स पेचकश

फ्लैटहेड पेचकस

मल्टी मीटर

लैपटॉप

Arduino डाउनलोड किया गया प्रोग्राम

चरण 3: तर्क: यह कैसे काम करता है

सर्किटरी:

एक कंप्यूटर या लैपटॉप के माध्यम से, Arduino प्रोग्रामर से कोड Arduino Uno को भेजा जाता है जो फिर कोड को पढ़ता है और कमांड को लागू करता है। एक बार Arduino Uno पर कोड अपलोड हो जाने के बाद, प्रोग्राम को जारी रखने के लिए कंप्यूटर से जुड़े रहने की कोई आवश्यकता नहीं होगी, जब तक Arduino Uno को चलाने के लिए एक अलग बिजली की आपूर्ति मिलती है। सर्किट में H - ब्रिज 5 वोल्ट का आउटपुट प्रदान करता है जो Arduino Uno को नियंत्रित करने के लिए पर्याप्त है। सिस्टम को कंप्यूटर के बिना Arduino Uno के लिए बिजली की आपूर्ति के रूप में काम करने की अनुमति देना, सिस्टम को पोर्टेबल बनाना, जो कि वाहन में उपयोग करने के लिए आवश्यक है।

दो सीमा स्विच, एक तापमान संवेदक, एक प्रकाश संवेदक, एक आरबीजी एलईडी, और एक एच-ब्रिज Arduino Uno से जुड़ा है।

आरबीजी एलईडी यह इंगित करने के लिए है कि ट्रिगर रॉड कहाँ स्थित है। जब ट्रिगर नीचे की स्थिति में होता है तो निचली सीमा स्विच को ट्रिगर करने पर एलईडी लाल दिखाता है। जब ट्रिगर दोनों सीमा स्विच के बीच होता है तो एलईडी नीले रंग को प्रदर्शित करता है। जब ट्रिगर शीर्ष पर होता है तो ऊपरी सीमा स्विच को मारते हुए एलईडी एक गुलाबी-लाल दिखाता है।

सर्किट के लिए मोटर की गति को रोकने के लिए सिस्टम को बताने के लिए सीमा स्विच कटऑफ स्विच हैं।

एच - ब्रिज मोटर रोटेशन नियंत्रण के लिए एक रिले के रूप में कार्य करता है। यह जोड़े में स्विच करके काम करता है। यह मोटर के माध्यम से वर्तमान प्रवाह को वैकल्पिक करता है, जो दिशात्मक परिवर्तन की अनुमति देने वाले वोल्टेज ध्रुवीयता को नियंत्रित करता है।

एक 12 वोल्ट, 1.5 एम्पियर की बैटरी मोटर को शक्ति प्रदान करती है। बैटरी को एच-ब्रिज से जोड़ा जाता है ताकि मोटर घूर्णी दिशा को नियंत्रित किया जा सके।

कार चालू या बंद होने पर अनुकरण करने के लिए ऑन/ऑफ घटक के रूप में कार्य करने के लिए बैटरी और एच-ब्रिज के बीच एक मैन्युअल टॉगल स्विच होता है। जब स्विच चालू होता है, यह दर्शाता है कि वाहन चालू है, तो कोई कार्रवाई नहीं होगी। इस तरह वाहन चलाते समय शेड काम नहीं करेगा। जब स्विच बंद होता है, यह कार्य करता है जैसे कि वाहन उसी तरह बंद है तो सिस्टम काम करेगा और ठीक से काम करेगा।

तापमान संवेदक सर्किट के लिए कीस्टोन घटक है, यदि एक सेट थ्रेशोल्ड का तापमान पूरा नहीं होता है, तो प्रकाश पर ध्यान देने पर भी कोई कार्रवाई नहीं की जाएगी। यदि तापमान सीमा पूरी हो जाती है, तो कोड प्रकाश सेंसर की जांच करता है।

यदि प्रकाश और तापमान सेंसर पैरामीटर मिलते हैं तो सिस्टम मोटर को चलने के लिए कहता है।

भौतिक घटक:

एक गियर 12V 200rpm गियर वाली DC मोटर से जुड़ा होता है। गियर एक ड्राइवर रॉड चलाता है जो एक चेन और स्प्रोकेट सिस्टम को घुमाता है जो चेन से जुड़ी एल्यूमीनियम रॉड के ऊपर या नीचे की गति को नियंत्रित करता है। धातु की छड़ छाया से जुड़ी होती है, जिससे वर्तमान कोड पैरामीटर छाया के अनुरोध के आधार पर इसे ऊपर या नीचे करने की इजाजत देता है।

चरण 4: परियोजना विकास

निर्माण प्रक्रिया:

चरण 1) फ़्रेम बनाएँ

चरण 2) फ्रेम में घटकों को संलग्न करें; गियर और चेन सिस्टम शामिल हैं, लॉकिंग पिन के साथ रोलर शेड भी हटा दिया गया है

मैंने लॉकिंग पिन को हटाने के लिए रोलर शेड से एंड-कैप निकालने के लिए सरौता का इस्तेमाल किया। यदि सावधानी न बरती जाए तो रोलर शेड में स्प्रिंग तनाव कम हो जाएगा, यदि ऐसा होता है तो फिर से हवा देना आसान है। बस रोलर शेड को पकड़ें और आंतरिक तंत्र को कसने तक मोड़ें।

चरण 3) ब्रेडबोर्ड पर सर्किट बनाएं - उचित ब्रेडबोर्ड पिन को Arduino डिजिटल या एनालॉग पिन से जोड़ने के लिए जम्पर तारों का उपयोग करें।

चरण 4) Arduino में कोड बनाएं

चरण 5) टेस्ट कोड; सीरियल मॉनीटर पर प्रिंटआउट देखें, यदि समस्याएँ कोड में सुधार करती हैं।

चरण 6) परियोजना समाप्त करें; कोड निर्मित सर्किट और उत्पाद संरचना के साथ काम करता है।

मेरा प्रोजेक्ट बनाने में मेरी मदद करने के लिए कई फ़ोरम और ट्यूटोरियल वीडियो का उपयोग किया गया था।

संदर्भ की सूची:

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

परीक्षण और त्रुटि, शोध, और सहयोगियों और कॉलेज के प्रोफेसरों से अतिरिक्त सहायता के साथ मैं अपनी अंतिम परियोजना बनाने में सक्षम था।

चरण 5: निर्माण प्रक्रिया: रूपरेखा

उत्पाद का निर्माण किया जाना था ताकि इसे प्राप्त करने में काफी आसान भागों के साथ बनाया जा सके।

भौतिक फ्रेम सिर्फ देवदार की लकड़ी और शिकंजे से बना था।

फ़्रेम 24 इंच लंबा 18 इंच लंबा है। यह मोटे तौर पर एक पूर्ण आकार के औसत वाहन विंडशील्ड का 1:3 पैमाना है।

भौतिक उत्पाद में दो प्लास्टिक गियर और चेन किट, दो धातु की छड़ें और एक रोलर शेड होता है।

एक गियर डीसी मोटर से जुड़ा होता है, यह एक धातु की छड़ को घुमाता है जो एक चालक शाफ्ट के रूप में कार्य करता है जो श्रृंखला की गति को नियंत्रित करता है। छाया को समान रूप से स्थानांतरित करने के लिए ड्राइवर रॉड को जोड़ा गया था।

गियर और चेन एक अलग धातु की छड़ को छाया को उठाने और कम करने की अनुमति देता है, और दो सीमा स्विच के लिए ट्रिगर के रूप में कार्य करता है।.

खरीदे जाने पर रोलर शेड में मूल रूप से लॉकिंग मैकेनिज्म था और मैंने इसे बाहर निकाल लिया। इसने रोलर शेड को ऊपर की ओर खींचे जाने की क्षमता प्रदान की और एक बार उठाने की गति को बंद किए बिना स्थिति में बंद कर दिया।

चरण 6: वायरिंग सेट-अप

तारों को बड़े करीने से व्यवस्थित किया जाना था और तारों को अलग करना था ताकि तारों के बीच कोई व्यवधान न हो। इस परियोजना के दौरान कोई सोल्डरिंग नहीं की गई थी।

एक Ywrobot LDR लाइट सेंसर का उपयोग लाइट डिटेक्टर के रूप में किया जाता है, यह Arduino UNO पर एनालॉग पिन A3 से जुड़ा एक फोटो-रेसिस्टर है।

एक DS18B20 तापमान सेंसर का उपयोग परियोजना के लिए एक निर्धारित तापमान पैरामीटर के रूप में किया जाता है, यह सेल्सियस में पढ़ता है और मैंने इसे फारेनहाइट में पढ़ने के लिए परिवर्तित किया है। DS18B20 1-वायर बस पर संचार करता है। एक पुस्तकालय को डाउनलोड किया जाना चाहिए और अरुडिनो कोड स्केच में एकीकृत किया जाना चाहिए ताकि DS18B20 का उपयोग किया जा सके। तापमान सेंसर Arduino UNO पर डिजिटल पिन 2 से जुड़ा है।

एक आरबीजी एलईडी का उपयोग संकेतक के रूप में किया जाता है जहां छाया की स्थिति होती है। लाल तब होता है जब छाया पूरी तरह से ऊपर या पूरी तरह से नीचे होती है, और जब चलती अवस्था में होती है तो नीला होता है। एलईडी पर लाल पिन Arduino UNO पर डिजिटल पिन 4 से जुड़ा है। एलईडी पर ब्लू पिन Arduino UNO पर डिजिटल पिन 3 से जुड़ा है।

माइक्रो लिमिट स्विच का उपयोग छाया की स्थिति के लिए स्टॉपिंग पॉइंट के रूप में किया गया और मोटर की गति को रोक दिया गया। Arduino UNO पर डिजिटल पिन 12 से जुड़े तल पर लिमिट स्विच। Arduino UNO पर डिजिटल पिन 11 से जुड़े शीर्ष पर लिमिट स्विच। ट्रिगर/दबाए जाने पर दोनों को शून्य की प्रारंभिक स्थिति में सेट किया गया था।

मोटर रोटेशन नियंत्रण के लिए एक L298n डुअल एच-ब्रिज का उपयोग किया गया था। बैटरी एम्परेज को संभालने के लिए आवश्यक था जो प्रदान किया जा रहा था। 12V बैटरी से पावर और ग्राउंड एच-ब्रिज से जुड़ा है, जो 12V 200rpm गियर वाली मोटर के लिए पावर प्रदान करता है। H-Bridge Arduino UNO से जुड़ा है।

12 वोल्ट 1.5A रिचार्जेबल बैटरी मोटर के लिए शक्ति प्रदान करती है।

इस परियोजना के लिए एक 12 वोल्ट 0.6 ए 200 आरपीएम ब्रश रिवर्सिबल गियर डीसी मोटर का इस्तेमाल किया गया था। पल्स चौड़ाई मॉडुलन (पीडब्लूएम) के साथ नियंत्रित होने के दौरान पूर्ण कर्तव्य चक्र पर संचालित करने के लिए बहुत तेज़ था।

चरण 7: परियोजना डिजाइन डेटा

परियोजना को विकसित करने के लिए बहुत अधिक प्रयोगात्मक डेटा, गणना, ग्राफ़ या वक्र की आवश्यकता नहीं थी। प्रकाश संवेदक का उपयोग चमक की एक बड़ी श्रृंखला के लिए किया जा सकता है और तापमान संवेदक की सीमा -55 डिग्री सेल्सियस से 155 डिग्री सेल्सियस तक होती है जो हमारे तापमान सीमा से अधिक होती है। शेड स्वयं विनाइल कपड़े से बना है और एक एल्यूमीनियम रॉड से जुड़ा हुआ है और एक 12V बैटरी को चुना गया था क्योंकि मैं बिजली के साथ कोई समस्या नहीं चाहता था। बैटरी से आपूर्ति की गई वोल्टेज और करंट को संभालने के लिए एक 12V मोटर का चयन किया गया था और पिछले ज्ञान के आधार पर कि इसे लागू होने वाली ताकतों के तहत संचालित करने के लिए पर्याप्त शक्तिशाली होना चाहिए। गणना यह पुष्टि करने के लिए की गई थी कि यह वास्तव में उस टोक़ को संभाल सकता है जो मोटर के 0.24 इंच शाफ्ट पर लगाया जाएगा। चूंकि व्यक्तिगत आपूर्ति का उपयोग करने के कारण एल्युमिनियम रॉड का सटीक प्रकार अज्ञात था, इसलिए गणना के लिए एल्युमिनियम २०२४ का उपयोग किया गया था। रॉड का व्यास लगभग 0.25 इंच और लंबाई 18 इंच है। ऑनलाइन मेटल स्टोर वेट कैलकुलेटर का उपयोग करते हुए रॉड का वजन 0.0822 पाउंड है। इस्तेमाल किए गए विनाइल फैब्रिक को 1.5 पाउंड वजन के बड़े टुकड़े से काटा गया था। कपड़े का चौकोर टुकड़ा 12 इंच लंबा 18 इंच चौड़ा और आधा आकार का होता है मूल टुकड़ा। इस कारण से हमारे कपड़े के टुकड़े का वजन लगभग 0.75 एलबी है। रॉड और कपड़े के लिए कुल संयुक्त वजन 0.8322 एलबी है। इन संयुक्त भारों के कारण टोक़ रॉड के द्रव्यमान के केंद्र में कार्य करता है और गुणा करके गणना की जाती है शाफ्ट के 0.24 इंच के दायरे से कुल वजन। समग्र टोक़ रॉड के केंद्र में 0.2 एलबी-इन के मान के साथ कार्य करेगा। रॉड एक समान व्यास वाली एक सामग्री से बनी होती है और इसके एक सिरे पर चेन सपोर्ट होता है और दूसरे सिरे पर मोटर का शाफ्ट होता है। चूंकि चेन सपोर्ट और मोटर का शाफ्ट रॉड के केंद्र से समान दूरी पर हैं, इसलिए वजन के कारण टॉर्क को प्रत्येक छोर द्वारा समान रूप से साझा किया जाता है। इसलिए मोटर के शाफ्ट को वजन या.1 एलबी-इन के कारण आधे टोक़ को संभालने की आवश्यकता होती है। हमारे डीसी मोटर में 200 आरपीएम पर अधिकतम 0.87 एलबी-इन है जो सनशेड और रॉड को समायोजित करने से अधिक होगा ताकि मोटर को लागू किया जा सके ताकि परीक्षण शुरू हो सके। गणना से मुझे एहसास हुआ कि मोटर को अधिकतम परिस्थितियों में काम नहीं करना चाहिए, इसलिए कर्तव्य चक्र को 100 प्रतिशत से कम करना होगा। सूरज की छाया को ऊपर उठाने और कम करने दोनों के लिए आदर्श गति निर्धारित करने के लिए परीक्षण और त्रुटि द्वारा कर्तव्य चक्र को कैलिब्रेट किया गया था।

चरण 8: Arduino स्केच

प्रोग्राम कोड के लिए मैंने Arduino IDE का उपयोग किया। वेबसाइट https://www.arduino.cc/ के माध्यम से प्रोग्रामर डाउनलोड करें

यदि आपने इसे पहले कभी इस्तेमाल नहीं किया है तो इसका उपयोग करना आसान है। Arduino सॉफ़्टवेयर में प्रोग्राम को कोड करने का तरीका जानने के लिए YouTube या इंटरनेट पर कई ट्यूटोरियल वीडियो हैं।

मैंने अपने प्रोजेक्ट के लिए हार्डवेयर के रूप में एक Arduino UNO माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग किया। इसमें पर्याप्त डिजिटल पिन इनपुट थे जिनकी मुझे आवश्यकता थी।

संलग्न फाइल परियोजना के लिए मेरा कोड है और सीरियल मॉनिटर प्रिंट-आउट है। जैसा कि दस्तावेज़ में ध्यान देने योग्य है जो प्रिंट-आउट प्रदर्शित करता है, यह बताता है कि छाया कब ऊपर या पूरी तरह से नीचे है, और जब ऊपर या नीचे चलती है।

DS18B20 तापमान सेंसर को प्रयोग करने योग्य बनाने के लिए वनवायर नामक लाइब्रेरी का उपयोग किया गया था। जब Arduino प्रोग्राम खुला होता है तो यह लाइब्रेरी स्केच टैब के नीचे पाई जाती है।

कोड को काम करने के लिए सुनिश्चित करें कि कोड अपलोड करते समय सही पोर्ट और बोर्ड का उपयोग किया जा रहा है, यदि नहीं तो Arduino एक ERROR देगा और सही तरीके से काम नहीं करेगा।

चरण 9: अंतिम उत्पाद

मैंने सभी तारों को बॉक्स के अंदर रख दिया ताकि उन्हें क्षतिग्रस्त या हटाए जाने से बचाया जा सके जिससे सर्किट संभवतः काम नहीं कर सके।

वीडियो स्वचालित सनशेड के लिए सभी संभावित सेटिंग्स प्रदर्शित करता है। छाया ऊपर जाती है, फिर छाया को वापस नीचे लाने के लिए प्रकाश को ढक दिया जाता है। यह केवल इसलिए काम करता है क्योंकि तापमान सीमा पूरी हो गई है, अगर तापमान पर्याप्त गर्म नहीं होता तो छाया बिल्कुल नहीं चलती और आराम की स्थिति में नीचे की ओर रहती। सिस्टम के काम करने के लिए आवश्यक तापमान को इच्छानुसार बदला और समायोजित किया जा सकता है। वीडियो में टॉगल स्विच यह प्रदर्शित करने के लिए है कि वाहन कब चालू होता है या जब मोटर को बिजली प्रदान करना बंद करना चाहता है।

उत्पाद पूरी तरह से पोर्टेबल और स्वायत्त है। इसे एक ऐसी वस्तु के रूप में डिज़ाइन किया गया है जो एक वाहन में एक स्वचालित छायांकन प्रणाली के रूप में बनाया गया है, लेकिन बाहरी छायांकन प्रणालियों के लिए या खिड़कियों के लिए एक घर के अंदर वर्तमान निर्माण का उपयोग कर सकता है।

इनडोर उपयोग के लिए, उत्पाद को अंततः भौतिक रूप से या सर्किट और कोड के ब्लूटूथ अनुकूलन के साथ एक हाउस थर्मोस्टेट से जोड़ा जा सकता है, जिससे मोबाइल ऐप के साथ उत्पाद को नियंत्रित करना संभव हो जाता है। यह मूल इरादा नहीं है या उत्पाद का निर्माण कैसे किया जाता है, केवल डिजाइन का एक संभावित उपयोग है।