![[Caraudio] Opel CAN-BOX TV-OUT by swe](https://obrazki.elektroda.pl/9299255200_1693861020_thumb.jpg)
1. Wstęp
Od dłuższego czasu, kiedy brama była już poskładana w całość, istniała potrzeba zautomatyzowania jej w celu samodzielnego otwierania/zamykania. Każdy, kto posiada bramę automatyczną wie, że jest to wygodne pod różnymi względami. Na wstępie chciałbym podziękować użytkownikowi azibik za odsprzedanie silnika napędowego do bramy. W tym miejscu również przesyłam pozdrowienia.
2. Założenia
• System sterowania powinien umożliwić użytkownikowi otwieranie całkowite bramy oraz częściowe otwieranie (furtka)
• Możliwość sterowania z poziomu przycisków, pilota, smartfona
• Otwieranie i zamykanie bramy ma być sygnalizowane miganiem lampy
• Możliwość sterowania oświetleniem dodatkowym z poziomu pilota
• Zabezpieczenie przed uderzeniem bramy w samochód lub człowieka
• System sterowania bramą powinien identyfikować użytkowników i wykonywać rozkazy tylko dla wybranej ich grupy - smartfon
• Samozamykanie bramy po minięciu ustalonego czasu
• Otwieranie lub zamykanie bramy w określonych godzinach (zegar RTC)
3. Mechanika, napęd
W celu zmniejszenia masy bramy, ramę pozostawiono metalową, natomiast jako wypełnienie bramy użyto drewna. Dolny profil bramy (rys. 3.1) jest kwadratową rurą, w której od spodu jest wycięty pas, przez który przemieszczają się rolki. Każda brama powinna posiadać minimum 2 rolki umieszczone w pewnej odległości od siebie, które są przymocowane do podłoża, najczęściej betonowego słupa znajdującego się w ziemi. Ograniczniki stosowane są w celu wyeliminowania przypadku całkowitego wysunięcia się bramy do takiego stopnia, że brama wyjedzie z rolek. Taka konstrukcja umożliwia ręczne przesuwanie bramy.
rys. 3.1 Widok rolki w profilu
Chcąc wykorzystać silnik elektryczny, należy do konstrukcji bramy dołożyć układ przeniesienia napędu z obrotowego (silnika) na ruch prostoliniowy (bramy). Do tego celu zostały wykorzystane listwy zębate (rys. 3.2), które przymocowano do bramy.
rys. 3.2 Listwa zębata
W celu wyznaczenia położeń krańcowych otwarcia i zamknięcia do listwy zębatej zostały przymocowane dwa dystanse (rys. 3.3), które będą wychylać dźwignię (rys. 3.4) aktywującą mikroprzełącznik.
rys. 3.3 Dystans
rys. 3.4 Dźwignia mikroprzełącznika
Napęd elektromechaniczny (rys. 3.5) składa się z silnika klatkowego jednofazowego oraz reduktora z przekładnią ślimakową. Silnik zapewnia sterowanie lewo-prawo, natomiast przekładnia zwiększa wartość momentu obrotowego. Dodatkowo układ napędowy można odłączyć w celu otwierania ręcznego. Układ napędowy bramy jest od firmy RIB.
rys. 3.5 Silnik napędowy
4. Główny sterownik
Główny sterownik jest centralną jednostką zaproponowanego systemu sterowania bramą przesuwną. Jego zadaniem jest sterowanie obiektem na podstawie rozkazów zadanych przez użytkownika. W swojej budowie integruje on ze sobą część mocy, którą nazwano modułem mocy oraz część elektroniczną z mikrokontrolerem, którą nazwano modułem logiki. Jako dodatkowe sterowanie bezprzewodowe został dodany moduł radiolinii 433MHz, który również znajduje się w głównym sterowniku.
rys. 4.1 Główny sterownik
4.1 Moduł mocy
Moduł mocy (rys. 4.1.1) odpowiedzialny jest za zasilanie silnika klatkowego jednofazowego z kondensatorem rozruchowym (załączenie fazy, zmiana kierunku obrotu), zasilanie lampy ostrzegawczej, zapewnienie izolacji optycznej z modułem logiki.
rys. 4.1.1 Moduł mocy
4.2 Moduł radiolinii
W celu sterowania bramy z poziomu pilota (rys. 4.2.1) użyto radiolinii czterokanałowej KR11 posiadającej 4 przekaźniki. Dwie zworki umożliwiają ustawienia trybu pracy jako: chwilowy, włącz-wyłącz, zatrzask. W ramach pracy potrzebny był tryb chwilowy i w odpowiedni sposób został skonfigurowany. Chcąc zaprogramować kolejny pilot należy przytrzymać switch odbiornika radiolinii około 2-3 sekund, następnie go zwolnić, na końcu wcisnąć któryś z klawiszy pilota. Jeśli dioda LED zamigotała kilka razy to oznacza, że pilot został zaprogramowany. Radiolinia ma możliwość zaprogramowania do 30 pilotów. Zasięg działania producent deklaruje do 100m w otwartym terenie.
rys. 4.2.1 Radiolinia KR11
4.3 Moduł logiki
Moduł logiki (rys. 4.3.1) jest centralnym modułem głównego sterownika. Zawiera on układy dyskretne, które odbierają i wysyłają sygnały do pozostałych modułów. Dzięki wykorzystaniu komunikacji asynchronicznej łączy się z modułem Bluetooh HC06 oraz dekoduje wysyłane ramki komunikatów z urządzenia mobilnego. Dodatkowo moduł logiki obsługuje przenośną pamięć (karta pamięci), na której zapisuje informacje o otwieraniu bramy.
Głównym układem scalonym modułu logiki jest mikrokontroler STM32F100RBT6B. Jego zadaniem jest obsługa modułu bluetooth HC06, zewnętrznej pamięci szeregowej EEPROM, karty pamięci SD, wewnętrznego zegara czasu rzeczywistego RTC oraz sterowanie i odczytywanie stanu linii wejścia/wyjścia GPIO.
Wspomniany wyżej mikrokontroler produkowany przez firmę STMicroelectronics posiada 32-bitowy rdzeń ARM Cortex M3, 128kB pamięci FLASH, 8kB pamięci SRAM, maksymalne taktowanie rdzenia wynosi 24MHz.
rys. 4.3.1 Moduł logiki
5. Przyciski
W zaprezentowanym systemie sterowania wyróżniamy 3 przyciski sterujące pracą bramy.
• Pierwszy przycisk, zielony, posiada dwie funkcjonalności. Krótkotrwałe wciśnięcie jego powoduje całkowite otwarcie bramy. Jeżeli przycisk zostanie przytrzymany dłużej jak 2 sekundy, to brama zacznie się otwierać do momentu puszczenia przycisku. Tą funkcjonalność nazwano furtką. Podsumowując użytkownik za pomocą tego klawisza może otworzyć bramę lub furtkę.
• Przycisk drugi, żółty służy do zamykania bramy w momencie, gdy brama jest całkowicie lub częściowo otwarta. Przycisk ten nie posiada żadnych dodatkowych funkcjonalności.
• Przycisk trzeci, czerwony jest przyciskiem awaryjnym. Wciśnięcie tego przycisku podczas zamykania bramy powoduje jej zatrzymanie do momentu, gdy przycisk ten nie zostanie zwolniony.
W celu zbudowania panelu z przyciskami użyto trzech przycisków monostabilnych normalnie otwartych. Przyciski z jednej strony podłączone są wspólnie do tego samego przewodu.
rys. 5.1 Przyciski
6. Lampa ostrzegawcza, lampy dodatkowe, fotokomórka
Lampa ostrzegawcza (rys. 6.1) została wykonana ze starego koguta ciężarówki. W środku pomarańczowej obudowy umieszczono żarówkę 230 V. Lampa miga z częstotliwością 1Hz podczas otwierania/zamykania bramy.
rys. 6.1 Lampa ostrzegawcza
Lampy zewnętrzne (rys. 6.2) sterowane z poziomu pilota.
rys. 6.2 Dodatkowe lampy zew.
Fotokomórka (rys. 6.3) składa się z nadajnika i odbiornika. Odbiornik posiada przekaźnik ze stykiem przełączalnym. W momencie przecięcia wiązki podczas zamykania bramy jest ona zatrzymana na 5s. Po czasie 5s ponownie sprawdzany jest stan fotokomórki.
rys. 6.3 Fotokomórka
7. Bluetooth -> komunikaty
Pomiędzy urządzeniem mobilnym (smartfonem) z systemem Bluetooth a głównym sterownikiem przesyłane są komunikaty. Mogą one dotyczyć zarządzania grupą użytkowników, sterowania bramą oraz jej dodatkowymi funkcjami. System sterowania przesyła aktualny czas systemowy równo co 1 sekundę do połączonego z nim urządzenia mobilnego (smartfona) poprzez Bluetooth. Rozwiązanie to informuje użytkownika o zawieszeniu się systemu lub zerwaniu komunikacji w przypadku braku otrzymywania komunikatów co 1 sekundę. Proponowany system sterowania bramą obsługuje 9 komunikatów przesłanych z urządzenia mobilnego (smartfona):
1) zmiana ID Administratora,
2) dodanie użytkownika,
3) zablokowanie użytkownika,
4) odblokowanie użytkownika,
5) programowanie czasów otwierania i zamykania bramy o określonych godzinach,
6) włączenie/wyłączenie otwierania bramy o określonej godzinie,
7) synchronizacja czasu z urządzeniem mobilnym,
8) zmiana pinu użytkownika,
9) obsługa otwierania zamykania bramy.
Każdy komunikat posiada znak początku ‘$’ oraz znak końca komunikatu ‘\r’. Dodatkowo przed znakiem końca komunikatu ‘\r’ umieszczono sumę kontrolną modulo 2. Przy komunikacji przez Bluetooth możliwe jest rejestrowanie użytkowników. Dzięki temu można logować informację o tym, kto przejeżdżał/przechodził przez bramę. Liczba użytkowników wynosi 29 i jest uzależniona od pojemności pamięci EEPROM. Wyróżnia się 2 typy użytkowników:
1) Administrator,
2) Użytkownik
rys. 7.1 Otwieranie bramy przez smartfon - BT Terminal
8. Wideo
9. Czego zabrakło?
• W chwili obecnej brak aplikacji na Androida. Próbowałem napisać w JAVIE, doszedłem do obsługi przycisków, textbox-ów, parowania urządzeń. Później jakoś zwątpiłem. W wolnym czasie pewnie to dokończę.
• Nie występuje tutaj regulacja mocy, trapezowy profil sterowania silnikiem,
• Brak czujnika prądu silnika,
• Nie jestem zbytnio dumny z tej pracy, można zauważyć niezły nieład w głównym sterowniku.
Podsumowując, całość działa od 4 miesięcy w warunkach zimowych. Do tej pory nie wystąpiła żadna awaria oraz zawieszenie programu czy też przypadkowe otwarcie.
,.
