Abridor cego automático usando EV3: 6 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Tenho um conjunto de persianas de enrolar no meu quarto que frequentemente me esqueço de abrir ou fechar de manhã ou à noite. Quero automatizar a abertura e o fechamento, mas com uma substituição de quando para quando estou trocando.

Etapa 1: ideias ou soluções potenciais

Depois de pesquisar vários sites como YouTube, Instructables e Thingiverse, descobri que a solução mais comum era motorizar o carretel que enrolava e desenrolava as cortinas usando um motor de passo ou um servo. Encontrei 2 opções principais com várias vantagens e desvantagens.

Ideia 1: Método do carretel em que o motor e a engrenagem são alojados dentro do carretel. Isso tem as vantagens de ser um método simples e elegante, mas tem as desvantagens de exigir modificações importantes na cortina, o cabo não pode mais ser usado e o conjunto seria muito difícil de acessar para manutenção quando implementado.

Idéia 2: método do cabo em que o motor e a engrenagem são alojados no cabo. Isso tem a vantagem de ser mais simples e a montagem pode ser facilmente acessada. No entanto, tem a desvantagem de ser feio e volumoso, bem como o facto de ter de ser preso ao peitoril quando implementado.

Eu prefiro o método do cabo porque é uma solução muito mais simples que não inibe o uso manual do cabo, e o cego não exigirá nenhuma modificação importante. Pretendo torná-lo o mais secreto e compacto possível quando fizer a versão final com um ESP8266.

Etapa 2: Fazendo a montagem

Fiz este projeto usando meu Lego mindstorms EV3, que tem a funcionalidade de que preciso para mostrar que o projeto poderia funcionar, e estou familiarizado com o software que definitivamente ajudou muito. Uma vez que a cortina usa uma corrente de esferas para acionar o carretel, com o qual as engrenagens de Lego são incompatíveis, decidi que a melhor solução era projetar uma engrenagem com o espaçamento correto da esfera no lado externo - com o orifício padrão "em forma de cruz" no centro, onde imprimiria o design em 3D. Neste ponto, também fiz um botão de calibração e anexei um sensor de luz à minha janela, bem como um botão para atuar como o override.

Etapa 3: projetando o equipamento cego

Desmontei a cortina para ver como ficava a manivela com mais detalhes. Durante a desmontagem, encontrei uma pequena engrenagem de 16 dentes que estava presa por uma bobina tensionada, essa era a peça que eu procurava. Depois de projetar uma réplica do equipamento, adicionei os furos compatíveis com Lego necessários, imprimi as 3 partes separadas e, finalmente, uni-as com supercola. Tive problemas inicialmente em tornar a peça Lego compatível, no sentido de que minha impressora 3D não tinha a resolução de fazer o orifício “x” o suficiente, no entanto, não teve problemas com os orifícios circulares de cada lado dele. Então, substituí o “x” por um orifício circular e ele imprimiu bem. Então, depois de alguns testes, pude ver que ele aguentava o torque e o peso da cortina. Vou linkar meus designs para o equipamento abaixo ou você pode encontrá-lo no Thingiverse em:

Etapa 4: codificando o cego

Eu queria um código que abrisse e fechasse a cortina automaticamente quando chegasse a um nível de luz específico, mas que também tivesse um botão de anulação para que alguém pudesse abrir ou fechar a cortina quando quisesse. Vinculei meu GitHub à versão final do código aqui:

O código para o projeto me levou vários dias para ser concluído, eu tinha a lógica básica do programa funcionando corretamente com o sensor de luz, porém o botão de cancelamento momentâneo não estava funcionando corretamente. Ele alterou o estado da cortina ao ser pressionado, mas faltou a função de “travamento” que significaria que a cortina permaneceria na posição - significando que a cortina imediatamente a rolaria de volta ao que era antes. Corrigi isso usando um bloco “esperar até”, ligado a uma porta lógica OR que lê os valores do sensor de luz e do sensor de toque, que explicarei a seguir.

O código começa calibrando os motores e a cortina, começando com a cortina totalmente aberta e abaixando-a até atingir o sensor de toque na parte inferior, contando quantos quartos de volta são necessários para chegar ao fundo, que é salvo como "Rotações necessárias" variável. Em seguida, ele grava "false" na variável “BlindOpen” que é usada para rastrear a posição do blind. Nesse ponto, o código se divide em 4 loops.

Um desses loops é o loop “Buttonstate” que publica continuamente o estado do botão em uma variável chamada “ButtonPressed”. Isso elimina a necessidade de vários blocos de botão serem colocados no script.

O segundo loop é o “claro ou escuro” que compara continuamente o nível de luz fora da minha janela, a uma constante definida anteriormente no código. Se o resultado estiver abaixo dessa constante, o loop escreverá “falso” na variável “ItIsLight”, enquanto se estiver acima do valor ele escreverá “verdadeiro”.

O terceiro ciclo contém uma lista numérica de 3 opções que basicamente dizem ao cego o que fazer, 0 = cego para baixo, 1 = cego para cima, 2 = não fazer nada porque cego está no lugar correto. O loop começa lendo a variável “BlindShould” que especifica a tarefa correta que o cego deve estar fazendo, então realiza essa tarefa, altera a variável “BlindOpen” para a opção correta e então fica ocioso até que a variável “BlindShould” seja alterada onde ele se repete. Ele usa o valor “RotationsNeeded”, bem como um poder de +/- 100% para mover a persiana totalmente aberta ou fechada.

O quarto e último loop é o mais complexo, é o loop “Decider” que lida com todos os dados e decide o que fazer com cada permutação. Ele faz isso usando "bifurcações na estrada" com base em lógica, onde "o botão é pressionado", "Nível de luz", "Abertura às cegas" são as perguntas verdadeiras ou falsas. Todas as permutações têm uma resposta codificada, que é 0 = cego para baixo, 1 = cego para cima ou 2 = não fazer nada - este valor é escrito na variável “BlindShould” que é então tratada por um loop anterior. Algumas respostas irão então esperar que as variáveis “ItIsLight” e / ou “ButtonPressed” mudem antes de terminar o script, este é apenas o caso para as permutações ativadas pelo botão, caso contrário, ele tentaria imediatamente corrigir sua posição, significando que a cortina retornaria ao seu estado original. Esse processo é então executado em loop para criar um sistema automático robusto e relativamente simples, que pode ser facilmente adicionado e depurado. Ufa.

Etapa 5: toques finais

Decidi posteriormente conectar uma fonte de alimentação de 9 V ao meu EV3 usando alguns pinos de madeira e parafusos como "baterias", isso fez com que o produto não dependesse de baterias e me impediu de ter que trocar as baterias a cada dois dias.

Etapa 6: Avaliação do Projeto

Acho que o projeto correu bem no geral, acabei com um protótipo funcional para a montagem de persianas automáticas, que posso pegar todas as informações relevantes que encontrei durante o projeto e implementar na versão final. Codifiquei o dispositivo com sucesso e, mais tarde, não encontrei nenhum grande problema com o código até agora. Eu teria gostado de tornar o dispositivo mais atraente visualmente, mas mais uma vez é uma prova de conceito e vou me esforçar para torná-lo bonito quando fizer a versão final com um ESP8266. Quando eu fizer o projeto novamente, vou projetar o motor para ficar dentro da cortina, pois isso seria mais fácil de esconder. A maior lição que aprendi é depurar logicamente e pensar, documentar e testar meu código antes de implementá-lo.