Uma versão sem fio de A porta da minha garagem está aberta ou fechada ?: 7 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Queríamos um sistema de indicação simples, barato e confiável que nos mostrasse se as portas de nossa garagem estavam abertas ou fechadas.

Há muitos projetos do tipo "A porta da garagem está aberta". A maior parte desses projetos é com fio. No meu caso, não foi possível passar fios entre os sensores e os receptores. São apenas 25 metros, cerca de 80 pés, entre a garagem e a casa, mas não gostamos de cavar concreto para colocar fios e, de qualquer forma, esperamos que outras pessoas que compartilham um espaço comum conosco gostem ainda menos.

Nosso problema é que não temos uma linha de visão da casa até a porta da garagem. A garagem é um prédio separado.

Às vezes deixamos uma ou ambas as portas abertas durante a noite e como não queremos que as ferramentas desapareçam da oficina ou que o nosso carro desapareça, pensamos que algo que mostra o estado da porta é uma boa ideia.

Já temos instalado um sistema de abertura e fechamento por controle remoto sem fio. É um sistema de código rotativo e o sinal de 433 MHz é muito difícil de duplicar, de modo que parte do sistema é segura e confiável. O problema é que quando usamos esse sistema de dentro de casa nunca sabemos se uma porta está aberta ou fechada. Na verdade, pressionamos o botão da garagem no controle remoto e trancamos a casa pensando que a porta da garagem estava ABERTA, quando na verdade a tínhamos fechado. Isso é irritante, especialmente se estiver chovendo.

Suprimentos

Riscos

Eu não posso enfatizar isso o suficiente … Se você vai construir este projeto há um aviso. Fechar portas de garagem sem ser capaz de ver o que está acontecendo pode ser custoso e até perigoso para outras pessoas que podem não estar cientes de que uma porta está se fechando. Você pode querer adicionar sensores de bloqueio para o caso de o carro ou algo ou outra pessoa ficar no caminho de fechar a porta. Muitas variedades de portas de garagem têm mecanismos de reversão de segurança integrados, mas … a maioria só reverte depois que uma força substancial é exercida sobre algo que foi deixado no caminho e suspeitamos que seu carro pode parecer melhor sem um longo amassado no corpo ou pior, uma viagem de emergência para um hospital.

Habilidades necessárias para construir este projeto

Habilidades elétricas ou eletrônicas básicas com mente mecânica

Capacidade de soldar razoavelmente bem

Capacidade de olhar para uma placa de circuito e identificar interruptores e terminais de conexão

Capacidade de fazer trabalho básico com chapa de aço ou folha de flandres, como corte e dobra

Ferramentas

Cortadores de placa de estanho

Chaves de fenda pequenas

Uma lima manual média ou lixa (para remover arestas afiadas)

Ferro de solda e solda

Um torno de bancada (para dobrar chapa de estanho)

Matérias-primas (depende do posicionamento de sensores, transmissores e receptores)

Fita dupla face de boa qualidade a alguns metros

Chapa de aço ou folha de flandres com aproximadamente 150 mm x 100 mm ou 6 pol. X 4 pol.

Braçadeiras de cabo pequenas pelo menos 20

Cerca de 6 metros ou 20 pés de cabo figura 8 ou fio de alto-falante

Cerca de 6 metros ou 20 pés de cabo Cat 5 ou algo semelhante

Peças necessárias para a construção

Remoto e receptor. Pesquise no Ebay por 12 VDC 433 MHz, Kit de transmissor do receptor de interruptor de controle remoto de RF relé sem fio de 2 botões. Combine com o da foto.

Um painel de botão de ação momentâneo de 16 mm iluminado 12V. Pesquise no Ebay ou substitua o que atender às suas necessidades

2 micro interruptores

uma luz LED

Um resistor de 560 Ohm

2 x 12 fontes de alimentação DC volts - corrente máx. 200mA apenas 1 necessária se você usar as baterias do transmissor

Você também pode precisar de uma caixa de montagem ou outro método para fazer com que os botões indicadores tenham uma boa aparência

Custo

O custo para construir isso é de cerca de $ A25, mas tínhamos dois pacotes de plugues de 12 VCC em nossa caixa de sucata, bem como fios e outros bits comuns espalhados. Nós construímos 2 unidades e as integramos em nosso sistema de abertura de porta remota sem fio instalado cerca de 12 meses antes

Etapa 1: Sobre este projeto

As portas da minha garagem são portas de enrolar ou, em alguns condados, são chamadas de portas de enrolar. Elas são chamadas de portas de enrolar porque isso é exatamente o que fazem. Eles têm um trilho guia preso à parede em ambos os lados da abertura. Conforme a porta se move para baixo, o rolo se desenrola na guia vertical. A porta é construída em chapa de aço nervurada ou geralmente de alumínio. Usaremos a guia vertical e a base da porta de um lado para posicionar os sensores. Este projeto funcionará com praticamente qualquer tipo de porta. É mais sobre como encontrar um mecanismo de comutação adequado e um local para montar os sensores.

Temos 2 portas que requerem sistema de monitoramento. Vamos construir duas unidades, uma delas para cada porta. Por nenhuma razão em particular, escolhemos uma frequência de 433 MHz. Escolhemos construir o produto a partir de unidades de trabalho completas facilmente compradas no eBay, pois não vemos o ponto de perder tempo construindo algo quando o tempo e o custo excederão em muito um simples gasto do PayPal de alguns dólares para cada porta. Talvez sejamos apenas preguiçosos. Para manter este projeto simples, consideraremos apenas 1 porta. A segunda porta é simplesmente uma repetição do projeto usando um transmissor e um receptor separados adicionais.

Etapa 2: Segurança

Como este sistema é apenas um circuito de relatório de status, usamos um sistema remoto de aprendizagem. Sim, sabemos que são fáceis de copiar ou duplicar, mas, neste caso, há pouco valor em construir este sistema usando um dispositivo de código rolante de alta segurança se o sistema que estamos construindo não puder abrir ou fechar as portas.

Se alguém com muito tempo disponível quiser copiar o sinal do transmissor, logo descobrirá que a porta não abrirá e, embora um sinal copiado possa me dar um falso positivo sobre o status da porta, se for hackeada por um único abrindo ou fechando o ciclo, a sequência será auto-corrigida.

Etapa 3: esquemas

Há 1 controle remoto, que chamaremos de transmissor deste ponto em diante, e 1 receptor. O transmissor está instalado na garagem. É alimentado por uma bateria de 1 x 12 volts de 27A. Uma bateria vem com o transmissor e as baterias de reposição são fáceis de comprar. É normal usar uma bateria para operar o transmissor, pois não há drenagem de energia no modo de espera. A bateria só é conectada quando um dos botões do controle remoto é pressionado na maior parte do tempo em que o transmissor está DESLIGADO. Para este projeto, estaremos conectando os terminais da bateria a uma fonte de 12 volts DC para que não precisemos nos preocupar em substituir as baterias no futuro.

O receptor é instalado dentro de casa. Ele também está conectado a uma fonte de 12 volts DC. O receptor tem um pequeno dreno de energia quando está ocupado recebendo sinais. Este é apenas um curto período de tempo cerca de 1 segundo, então o receptor volta ao modo de espera, que usa 30mA. Se a porta estiver aberta, o modo de espera de 30 mA aumenta para 50 mA quando um relé é mantido fechado e uma luz LED permanece acesa.

O receptor ficará escondido em algum lugar fora de vista conectado a um painel de controle próximo à porta da frente. Instalaremos um botão para abrir a porta que terá uma luz embutida, como o indicador completo da casa e o sistema de placa de interruptor acima. Para o nosso projeto haverá um botão para abrir cada porta e uma luz que permanece acesa se essa porta estiver aberta.

O transmissor e receptor Ebay

O transmissor veio combinado com o receptor, então não tivemos que programar o transmissor para coincidir com o receptor. Se o transmissor precisar ser compatível com o receptor, é simples ligar os dois bits e pressionar a tecla de programa na placa de circuito do receptor, o LED de energia se apagará. Em seguida, pressione qualquer botão no transmissor. O LED de energia do receptor piscará algumas vezes. Em seguida, pressione qualquer tecla no transmissor e pronto.

A única outra conexão é conectar um LED entre os contatos normalmente abertos do relé na placa de circuito do receptor em série, usamos um resistor de 560 Ohm. Se o botão ON for pressionado, o transmissor acenderá o LED no receptor. Se premirmos o botão OFF, a luz apaga-se. Uma característica importante deste sistema é que ele só muda de estado se o outro botão for pressionado. Em outras palavras, se pressionarmos o botão ON do transmissor, o LED do receptor será ativado. se premirmos o botão ON novamente, a luz LED permanece acesa e quaisquer outros sinais ON são ignorados pelo receptor. É o mesmo com o botão OFF. Se o transmissor enviar um sinal de DESLIGADO, o LED apagará no receptor. Quaisquer outros sinais OFF serão ignorados. Essa mudança de sequência de estado garantirá que os sinais de abertura e fechamento não se cruzem e, desde que os sensores estejam funcionando corretamente, o sistema é autocorretivo se sair da sequência.

Etapa 4: modificação e construção

A primeira etapa é modificar o transmissor. Isso é removido do gabinete remoto de 2 botões. Em seguida, localizamos as chaves de botão nos transmissores e soldamos um bom comprimento do cabo em forma de 8 em ambos os lados do lado aberto de cada chave. Agora temos 2 cabos de figura 8 conectados aos interruptores remotos. Em seguida, conectamos cada fio a um micro switch. Neste ponto, tudo o que fizemos tornou possível operar os interruptores no transmissor ativando os micro interruptores.

Posicionando o sensor comutado

Cada porta será um pouco diferente, mas escolher um local para montar os microinterruptores na guia da porta da garagem é um passo importante. Isso é melhor feito próximo ao nível do solo. O microinterruptor OFF é conectado ao trilho da porta da garagem a cerca de 40 mm ou cerca de 1 e 1/2 polegadas do chão, logo acima deste sensor posicionamos o microinterruptor ON ou OPEN. Para finalizar os sensores, colocamos uma perna de alumínio na parte inferior da porta da garagem e a dobramos em 90 graus para que possamos adicionar um pedaço curto à parte vertical da perna preenchida com um bom chumbo para ativar suavemente os micro interruptores enquanto a perna se move além do conjunto do interruptor. Veja o video.

Prova de conceito e teste

Os vídeos Up and the Down mostram uma maquete inicial do conceito. (Nós realmente o instalamos corretamente mais tarde) Em ambos os vídeos, você verá a placa de ativação do interruptor deslizar pelos interruptores e pressioná-los. O que é mais difícil de ver é a luz indicadora do transmissor, que está precariamente montada em um rolo de fita adesiva. Cada vez que uma chave é ativada, esta luz indicadora é ligada momentaneamente, indicando que um sinal é enviado ao receptor. O receptor está apoiado descuidadamente no chão, apoiado também por um rolo de fita adesiva.

Agora vamos ver o que acontece quando você fecha a porta. Conforme a porta fecha, a placa de ativação do interruptor passa primeiro pelo sensor LIGADO ou ABERTO. Isso irá ativar momentaneamente o LED no receptor, sinalizando que a porta está ABERTA, mas muda imediatamente de estado quando a porta passa pelo microinterruptor DESLIGADO ou FECHADO antes que a porta pare no chão. A ausência de qualquer luz indicadora significa que a porta está fechada.

Agora abrimos a porta. Quando a porta começa a abrir, o primeiro sensor pelo qual ela passa é o sensor OFF ou porta fechada. Como o micro interruptor OFF foi passado quando a porta foi fechada pela última vez, o receptor não mudará de estado. Sim, concordamos que a porta está aberta cerca de 40 mm e não vamos nos preocupar com isso, mas como a porta continua a subir um pouco mais o micro interruptor ON ou OPEN é ativado, envia o sinal para o transmissor fechando os contatos no relé e acendendo o LED que indica que a porta está ABERTA.

Etapa 5: Montagem do transmissor e receptor

O Transmissor Em nosso projeto, removemos a bateria de 12 volts e conectamos uma fonte de 12 volts diretamente aos terminais da bateria. Precisávamos encontrar um local seco para montar o transmissor. Nos testes, descobrimos que o transmissor funcionava mesmo se fosse colocado perto da porta de alumínio da garagem, mas a experiência nos diz que a posição do transmissor deve ser bem acima da porta da garagem. Optamos por colocar o transmissor em uma caixa de plástico simples e parafusá-lo a uma ripa de parede cerca de 300 mm ou 12 polegadas acima da porta da garagem, fora do caminho.

O receptor

O receptor foi levado para dentro da casa e montado na cavidade do telhado perto de uma empena voltada para a garagem. Colocamos o receptor em uma pequena caixa de plástico e ligamos uma fonte de 12 volts DC aos terminais de energia. Por último, usamos o cabo em forma de 8 dos contatos do relé e o passamos pela cavidade da parede até uma placa de interruptor de luz modificada existente.

Os receptores montados mostrados. Existem dois receptores. O outro módulo é o abridor de porta de garagem instalado anteriormente. Isso foi modificado há algum tempo. Basicamente, os mesmos fios prendem os interruptores de saída e os passam pela parede até um botão.

A placa do interruptor de luz é um tipo maior e tinha apenas um interruptor de luz, então, depois de isolarmos cuidadosamente todos os cabos de alimentação atrás da placa de parede, modificamos a placa do interruptor de luz para aceitar 2 interruptores momentâneos com uma luz indicadora embutida que foi conectada ao relé do receptor. Veja o vídeo.

Os microinterruptores Em vez de montar os microinterruptores nas guias da porta, dobramos uma peça fina de chapa de aço para coincidir com o perfil das guias da porta da garagem. Isso significa que fomos capazes de elevar ou abaixar os sensores para uma posição ideal antes de usar fita dupla-face para finalmente colocar o bloco do sensor em sua posição final. Também dobramos outra folha fina de aço para cobrir e proteger os microinterruptores de danos ou deslocamento. Os fios de conexão foram amarrados e colocados fora do caminho. Usamos torneiras de dupla face de boa qualidade para montar as chaves do bloco do sensor. Ressaltamos que a fita de boa qualidade é importante, pois permitirá uma certa quantidade de movimento do micro switch sem cair ou se desfazer, embora esta fita seja firme e confiável. A fita que usamos é de qualidade automotiva, o que significa que é resistente à água e às mudanças de temperatura e fica presa. Já se passaram 3 meses desde que isso foi instalado com aproximadamente 300 - 400 ciclos durante esse tempo e a fita não deu sinais de ceder.

Agora precisávamos de uma maneira de abrir as portas por dentro

Até agora, temos usado um controle remoto de código rotativo para abrir a porta da garagem. Isso tem sido confiável, mas também trouxe o problema que nos propusemos a resolver. Decidimos continuar usando o controle remoto de código rotativo para abrir e fechar a porta, mas o integramos ao novo sistema. Modificamos este controle remoto da mesma forma que o transmissor do projeto. O controle remoto foi aberto e removido do gabinete. Encontramos o botão de abertura de porta correspondente na placa de circuito e soldamos um cabo em forma de 8 nos contatos da chave aberta. Este cabo foi colocado dentro da cavidade da parede junto com o fio indicador do receptor e soldado aos terminais abertos do interruptor momentâneo na placa da parede. Agora, se pressionarmos o botão momentâneo, o sistema de código rotativo abre a porta, mas o receptor do projeto indica que a porta está aberta.

Etapa 6: Teste de posicionamento e antenas?

Então é assim que parece. Veja o video. Temos uma placa de parede com um interruptor de luz padrão e adicionamos um novo interruptor de botão momentâneo que possui uma luz LED indicadora integrada. O interruptor momentâneo é separado da luz led, portanto, se ativarmos o interruptor momentâneo, ele não ativará o indicador LED. Quando pressionamos o botão momentâneo, ele envia um sinal usando o controle remoto de código rotativo existente que foi instalado há alguns anos e abre a porta da garagem. Sabemos que a porta está abrindo cerca de 1 segundo depois de apertarmos o botão momentâneo, a luz indicadora do nosso projeto ACENDE, confirmando que a porta está aberta.

Se pressionarmos o botão momentâneo novamente, a porta fechará, porém a luz permanecerá ACESA até que a porta esteja quase totalmente fechada. Isso leva cerca de 8 segundos na minha porta mais lenta.

Teste, resultados e algumas boas ideias

Posicionar o transmissor e o receptor é a chave para a confiabilidade. Temos uma distância de 25 metros e uma linha de visão para a garagem, mas não podemos ver o portão da garagem. Não tivemos nenhum problema com a confiabilidade e não houve nenhum problema com as mudanças de temperatura, no entanto, na Austrália, onde vivemos, uma temperatura baixa seria de 6 a 8 graus Celsius e a alta temperatura pode ser de 45 Celsius. Até agora, a faixa de teste tem estado entre 12 e 34 Celsius, não é provável que tenhamos mais dias frios e será fevereiro antes que os dias quentes cheguem. Também vivemos em uma área sem fios de rua, sem fios de alta tensão e sem WiFi ou Internet sem fio público. Também temos uma fraca intensidade de sinal de celular (celular) e, embora não esperemos que nenhuma dessas coisas tenha impacto no sinal de 433 MHz, os muitos e vários sinais em nossas vias aéreas podem ter efeitos muito imprevisíveis e podem fazer com que circuitos construídos corretamente simplesmente não funcionam ou não conseguem atingir uma intensidade de sinal adequada, reduzindo a distância de comunicação.

Precisamos de antenas adicionais

Nos testes, descobrimos que o transmissor era capaz de enviar uma mensagem ao receptor sempre que um teste era feito. Um pouco de experiência nos mostrou que em extremos de clima quente ou frio há uma chance de que o sinal não seja recebido. Se um sinal for perdido devido à perda de comunicação neste build, ele se corrigirá automaticamente na próxima vez que a porta subir ou descer. Se algum sinal não passar, a pior coisa que pode acontecer é que o indicador LED pode fornecer valores comutados. ou seja, indicar que as portas estão abertas quando estão fechadas ou vice-versa.

Até agora, isso não ocorreu, mas devemos instalar antenas como um ataque preventivo? Neste projeto, tanto o transmissor quanto o receptor têm terminais na placa de circuito que podem ser coletados para conectar antenas e aumentar o ganho.

Podemos garantir que uma das melhores maneiras de melhorar a confiabilidade é escolher a melhor posição para colocar o transmissor e o receptor. Alguns exemplos os mantêm longe de grandes superfícies de metal, como portas de garagem … ou pelo menos 2 metros ou cerca de 6 pés de distância. Além disso, tente não instalar o transmissor ou o receptor em um espaço estreitamente confinado, como uma cavidade de parede e, se possível, posicione o transmissor e o sensor em uma linha de visão. Eles não precisam se ver visualmente, apenas tente evitar obstáculos como edifícios. Neste ponto, no início do teste do projeto, não encontramos necessidade de Antenas com este projeto.

Embora as antenas possam ser complexas e simples, recomendamos o simples e ver se isso ajuda antes de gastar dinheiro. Se obtivermos comentários suficientes, estamos dispostos a adicionar antenas a este projeto, o que afirmamos poder aumentar o alcance. Haverá pouco ou nenhum custo para criá-los e qualquer coisa de que você precisa provavelmente estará disponível em seu guarda-roupa e sua caixa de lixo.

Etapa 7: Coisas que faríamos de maneira diferente se fizéssemos o projeto novamente

Uma revisão crítica

Em cada projeto, você precisa ser autocrítico e ver o que poderia ter feito melhor. Em nosso caso, ficamos felizes com o resultado, mas todos os construtores deveriam pensar em como seus designs poderiam ser melhorados.

Um dos problemas das portas de enrolar é que o motor de acionamento fica apenas de um lado da porta. Este acionamento lateral único empurra marginalmente a base da porta do lado oposto ao de acionamento com mais força na guia, mas quando a porta está fechando, o acionamento faz com que a mesma base da porta seja puxada para fora da guia. No meu caso, em uma porta, as guias precisaram ser apertadas, pois nas configurações iniciais a porta faria contato com os sensores em um ciclo de abertura, mas no ciclo de fechamento ela perderia completamente os sensores. O movimento foi de apenas 3 mm ou cerca de 1/8 de polegada, mas isso foi o suficiente para tornar os sensores não confiáveis. Corrigimos isso apertando as guias, mas esse não foi o fim do problema e nas semanas seguintes tivemos uma luz "ACESA" aleatoriamente quando a porta foi fechada.

Você deve se lembrar que neste projeto focamos em 1 instalação, mas afirmamos que 2 unidades estavam sendo construídas. Embora haja pequenas diferenças entre as portas da garagem, os conjuntos de sensores e transmissores usados em cada porta são idênticos.

Uma porta tem cerca de 10 anos e a outra tem cerca de 1 ano. A porta mais antiga se move para cima e para baixo muito mais rápido do que a porta mais recente. A porta mais antiga tem mais jogo final, que reduzimos ao que é descrito como movimento final aceitável, mas este jogo final lateral não foi eliminado.

Nenhum problema foi observado na porta mais recente. Ele funcionou perfeitamente nos últimos 5 meses, mas tivemos um problema persistente na porta mais antiga. A inspeção mostrou que os sensores pareciam se conectar e atuar com o mecanismo deslizante. Posso ouvir o clique de ambos os sensores. Se eu ativar manualmente os sensores aberto e fechado, ambos funcionam bem ao mudar a luz indicadora para "LIGADA". e "DESLIGADO" conforme o esperado.

Pode ser que às vezes a velocidade da porta seja um pouco rápida para registrar o primeiro sinal do sensor e imediatamente mudar de estado para registrar o segundo? Não tenho como diminuir o movimento da porta, mas posso aumentar a distância entre os sensores, o que permitirá mais tempo entre o sinal "LIGADO" e "DESLIGADO" e podemos aumentar o comprimento do atuador deslizante que manterá o sinais de comutação do transmissor por um período de tempo mais longo.

Aumentamos a distância entre os sensores de 100 mm para 150 mm e também aumentamos a placa deslizante de 75 mm para 100 mm. Isso foi há 4 semanas. Houve cerca de 75 ciclos e o sistema funcionou perfeitamente.

O que faríamos de diferente

Se estivéssemos fazendo este projeto novamente, começaríamos usando um sensor de proximidade indutivo normalmente aberto, em vez de microinterruptores.

O uso de interruptores de sensor de proximidade oferece uma faixa maior de erro ou movimento lateral de até 10 mm e a velocidade do sensor é pelo menos 100 vezes mais rápida. Achamos que se usássemos sensores de proximidade em primeiro lugar, poderíamos ter deixado as guias da porta com um pouco mais de espaço para expansão e contração da porta de 2,4 metros ou de 8 pés de largura, que pode ser mais gentil com a porta e o motor por um período de Tempo. Acreditamos que a velocidade da porta também teria menos impacto na confiabilidade.

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