עיצוב דלת חכמה פתוח באמצעות פיקניק מיקרובקר

הבנת PIC Microcontrollers for Smart Garage Door Systems

PIC microcontrollers, המיוצר על ידי Microchip טכנולוגיה, הם בין הבקרים הנפוצים ביותר במחסנים XDE ומסחריים.פופולריות שלהם נובעת משילוב של עלות נמוכה, שילוב היקפי חזק, ומערכת אקולוגית לפיתוח בוגר.עבור פתח דלת חכמה פתוח, PIC מיקרובקר משמש כמו המוח כי לתאם חיישנים, בקרה מוטורית, תקשורת אלחוטית, משתמש וממשק מתקדם של 8bit) מאפשר אפשרויות עיבוד זיכרון רגיל (Cbit) רגיל עבור מעבדים, 32 סיביות, כולל יותר, כלומר, 32 Cbit) מתאים יותר, מעבדים, כולל Cbit רגיל, 32 Cbit רגיל, מעבדים, כולל, מעבדים, כולל את הגדרות אבטחה, מעבדים, 32 Cbit רגיל, מעבדים, מעבדים, מעבדים, כולל, מעבדי תיבות של מעבדי תיבות של אבטחה, מעבדים, 8Abit) מתאים יותר, מעבדי תיבות של אבטחה, מעבדי תיבות של אבטחה, כולל, מעבדים, מעבדי (C1, כולל, כולל, 8bit רגיל (C1, 32 Cbit) רגיל (C1, מעבדי תיבות של מעבדי תיבות של אבטחה, 32 Cbit) מתאים יותר, 32 Cbit) מתאים יותר, 32 Cbit רגיל, מעבד

תכונות מפתח שחשובות ל-Greage Door control

(FLT:0)GPIO (המטרה הכללית Input/Output): אנדרט 1 די סיכות כדי לחבר חיישנים מרובים (מתגים לימיטים, מתגים מגנטיים, מחוללי קול או פולומים) ולהוביל ממסרים או בקרים מוטוריים.
(FLT:0)Timers ו- PWM:FLT:1 שימש ליצירת אותות בקרה מוטוריים מדויקים או לפעמוני זמן.
(ב) מדרש: ⁇ : ⁇ : ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(FLT:0) מודולים תקשורתיים: 1FLT 1 UART עבור מודולים Bluetooth (HC-05/HC-06, SPI for Wi-Fi מודולים (78/ESP32 באמצעות פקודות ב), או I2C לשעון חיצוני EEPROM או בזמן אמת.
(FLT:0)Low Power Modes:FLT:1 , רבים PICs תומכים מצבי שינה, אשר מועיל אם המערכת היא נתמכת סוללות או צריך לשמור על צריכת הנוכחית מינימלית כאשר חולה.

אדריכלות מערכת

פותח דלת מוסך חכמה שנבנה סביב מיקרובקר PIC ניתן לחלק לשש בלוקים פונקציונליים: יחידת הבקרה (PIC), הטראנסל האלחוטי, הנהג המנוע, מערך החיישן, אספקת החשמל, ואת ממשק המשתמש.האדריכלות חייבת להיות מיועדת לטפל הן פעולה נורמלית (פתוח/סגורה באמצעות מרחוק) ותפקודי בטיחות (זיהוי ⁇ , זיהוי ידני).

המונחים:

PIC Microcontroller - המפקח המרכזי

PIC הנבחר קורא מצב מתגי הגבול (דלת פתוחה או סגורה לחלוטין), חיישנים מכשולים, והוראות מודול אלחוטי.זה מניע את הנהג המנוע בכיוון הנכון, עוצר את המנוע במיקומים הקצה, ומפנה את התנועה אם מכשול מזוהה.הקושה חייבת להיות כתובה בזהירות כדי למנוע תנאי גזע ולהבטיח כי אין כשלון חיישן יחיד משאיר את הדלת פתוחה למחצה או פגיע.

Wirelessמודול - Remote Connectivity

בעוד במאמר המקורי מזכיר את Bluetooth או Wi-Fi, יישומים מודרניים לעתים קרובות להשתמש ESP8266 (או ESP32) עבור Wi-Fi, בשילוב עם PIC באמצעות UART. ESP מטפל בערימה הרשת ומארח שרת אינטרנט פשוט או לקוח MQTT, בעוד PIC שולט ישירות במכנית הדלת. חלופה היא HC-05/06 Bluetooth עבור שליטה קצרה לטווח קצר, אם כי שימוש חכם ביותר, כולל שימוש מרחוק, כגון RF-R).

(FLT:0)Wi-Fi (ESP8266): Enables control from Somewhere, אינטגרציה עם פלטפורמות אוטומציה ביתית (Home assistant, Google Home), ועדכוני קושחה על האוויר.
(בקיצור:0) Bluetooth (HC-05/06:03:03FLT:1) טוב לשליטה מקומית באמצעות סמארטפון, אך טווח מוגבל ( ⁇ 10 מ') ולא גישה מרחוק אלא אם כן נצמד עם גשר.
(FLT:0)Custom 433 MHz RF:03FLT:1 , Reliable וידידותי סוללות עבור מרחוק ייעודי, אך אינו מציע תקשורת דו-צדדית.

נהג רכב - פתח וסגר את הדלת

רוב דלתות המוסך למגורים להשתמש מנוע צנטריפוגג או מנוע בורג שפועל על 120 V AC או 24 V DC. PIC אינו יכול לנהוג המנוע ישירות; מודול ממסר או מ-MosFET H-bridge נדרש.עבור מנועים AC, להשתמש בשני ממסרים (אחד לכיוון, אחד עבור חשמל) עם מעגלים עצביים מתאימים כדי לדכא בחזרה את מנוע DC, L2D או פועל היטב ל-R.

חיישן Array - מיקום וגילוי

(ב) ⁇ :0) ⁇ ⁇ : 1 מילימטר (FLT:1 מכני או מגנטי חוזר מתגים שהוצבו בעמדות פתוחות וסגורות לחלוטין.
(FLT:0) חיישנים חושים:FLT:1ir 1E אינפרא אדום (IR) beam או חיישן קול ממוקם ליד תחתית הדלת.אם השד שבור או חוש הקול מזהה אובייקט בעוד הדלת סגורה, PIC הופך את המנוע מיד.
(FLT:0)Optional - חיישן נוכחי: FLT:1 חיישן אפקט מסדרון על קו הכוח המנוע יכול לזהות תנאים דוכנים.אם הספיקים הנוכחיים של המנוע (דלת תקועה), PIC נושא עצירה מיידית והפך, הוספת שכבה נוספת של בטיחות.

כוח אספקה

המערכת זקוקה למתח מוסדר עבור PIC (5 V או 3.3 V בהתאם למודל) ואספקה נפרדת עבור המנוע. a פשוט AC-to-DC ממיר עם 7805 מתח רגולטורי עובד עבור עיצובים בעלי כוח נמוך, אבל עבור אמינות גבוהה יותר להשתמש הרגולטור שיכול להתמודד עם תנודות מתח קו.

User Interface

(ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ⁇ (ה-OLED) או OLCD (אופציונלי): ההרחבה: 1) מראה מצב הדלת, שגיאות מכשולים מכשולים ומעמד הרשת.
(FLT:0) Mobile App:veFLT:1 Communicates באמצעות מודול אלחוטי לספק ממשק גרפי מלא.הגישה הפשוטה ביותר היא לשרת דף HTML מהמודול ESP, אשר PIC יכול להעביר נתונים.

שלב-בי-שלב עיצוב

1 מערכת מפרט ובחירת חתומה

Define את התכונות הנדרשות: פתיחה / נפילה על ידי מטה, גילוי מכשולים, LED סטטוס, ואולי Wi-Fi קישוריות רכיבי בחירת מבוסס על תקציב וחוויה. A מתחיל יכול להתחיל עם PIC16F877A, HC-05 Bluetooth מודול Bluetooth, מודול 2 ערוצים, שני מתגי גבול, ומכשול IRRC. עבור Wi-Fi, לבחור ESP-01 מחובר ללוח קטן של U.

עיצוב מעגלי ולחם Prototyping

Sketch a schematic (באמצעות כלים כמו KiCad או EasyEDA) הכולל כוח decoupling capacitors (100 nF +10 μF) ליד PIC, למשוך מתנגדים על סיפונה MCLR להגביל קלטות מתג, ו a קריסטל oscillator (למשל, 20Hz) עבור תזמון מדויק.תמיד כולל פתי הגנה על פני זרם המנוע על הקיבולת המנועים על גבי חיישנים מנועים לא מוגדר במלואו עם מנועים בלבד.

פיתוח תוכנה

(ב) כתוב את הקושחה ב- C באמצעות MPLAB X. ארגן את הקוד למודולים: (FLT:0main.cmain.clement) 1 (מכונת המדינה להפעלה), FLT:2sensors.cLT 3 (המכונה דיגיטלית) אינה חייבת להיות מכשולעת (בקיצור של שעה) אם היא תשוב ל- 4 שעות (FLE)

פרוטוקול אינטגרציה ותקשורת אלחוטי

אם משתמשים ב- ESP8266, התוכנה בנפרד באמצעות Arduino IDE או AT-firmware.The PIC שולח פקודות טקסט פשוטות על UART, כגון:0,FLT:1,FLT:2 ESP מפצה אלה, משרת דף אינטרנט, ומעביר את המשתמש בחזרה ל- PIC.

5.בדיקות ותקנות בטיחות

(ב) מיפוי:0 (FLT) 1 (במילים אחרות) הוא סימולציה של כפתורים מרחוק ואמת הדלת נעה בצורה נכונה.
(ב) ,0) בדיקות: FLT:1 מציב אובייקט (למשל, תיבת קרטון) בדרך הדלת בעת סגירתה; המערכת חייבת להפוך בתוך 200 מ"מ.
(FLT:0) לימיט מתג סימולציה: 1FLT:1 Unpello אחד מתג גבול ולאשר את מנגנון הזמן גורם לעצור מנוע לאחר זמן מוגדר מראש.
מבחן אובדן כוח: 0(FLT:1) דיסלוק וחיבור מחדש של כוח בעוד הדלת נעה; המערכת צריכה לחזור למצב של זהות וצריכה פקודה חדשה.

אינטגרציה אל דלת ספורט אמיתית

הר המעגל במתחם עמיד בפני מזג אוויר עם אוורור (כיוון שהנהג המנוע חם) השתמש בלוקים מסוף עבור קשרים מאובטחים למנוע הדלת המוסך.תייגו כל החוטים. Install the Limits ליד המעקה של הדלת לאחר התאמה אותם כדי להפעיל בדיוק לפני עצירות מכנית של הדלת.החיישן המכשול צריך להיות רכוב מספיק נמוך כדי לזהות כלי רכב, חיות מחמד, או פסולת לבצע בדיקה מלאה לפני השימוש הרגיל.

תכונות מתקדמות לשיפור המערכת שלך

Mobile App Control ו- Geofencing

עם מודול מבוסס ESP32, אתה יכול ליצור אפליקציה ניידת מלאה באמצעות BLE או Wi-Fi. Open-source פרויקטים (למשל, ESP-garage-MQTT) להראות כיצד לשלב עם שרתי MQTT. Geofencing, שבו הדלת נפתחת באופן אוטומטי כאשר אתה ניגש הביתה, ניתן ליישם עם אפליקציה שולחת הודעת MQTT בעת רדיוס זה מוסיף נוחות, אך דורש שימוש זה דורש אבטחה זה דורש.

סלקציה ואוטומציה

למינוף מודול RTC (DS3231) המחובר באמצעות I2C ל- PIC כדי ליישם לוחות זמנים: "לסגור את דלת המוסך כל לילה בשעה 10 ראש הממשלה" או "שלח הודעה אם הדלת תישאר פתוחה לאחר 30 דקות" ה- PIC יכול גם להשתלב עם מרכזי אוטומציה בית כמו עוזר בית באמצעות MQTT, המאפשר פקודות קוליות באמצעות אלקסה או Google Assistant.

שיפור אבטחה

(FLT:0) קידוד קישורי RF:FLT:1, במקום קודים פשוטים 433 MHz, השתמש ב-AES-128 על PIC לאימות עם המרוחק.
(ב) ,0) ,101:2 , הוסיפו מיקרו-מדומים בתוך המתחם, אשר מעורר אזעקה אם נפתחת היחידה.
(ב) .0.Cloud logging:0Cloud ⁇ : שלח אירועים פתוחים/סגורים עם תזמון למסד נתונים בענן עבור שבילי ביקורת.
(ב) ,0) סיסמאות חד פעמיות: FLT:1hil יוצר קוד זמני לגישה למבקרים, המוצג בלוח האינטרנט של ESP.

תקני בטיחות ופרקטיקה הטובה ביותר

פותח דלת מוסך חכמה הוא מכשיר ביקורתי בטיחות. Adhere to UL 325 והנחיות ועדת בטיחות המוצר לצרכן (עבור התקנות האמריקאיות) כללי מפתח כוללים: הדלת חייבת לעצור ולהפך בתוך 2 שניות של מגע עם מכשול, יש להציב חיישנים מעל הרצפה (מקסימום 6 אינץ') אבל לא חסום על ידי הדלת עצמה, והיחידה חייבת להיות שחרור ידני שגורם למניעה במקרים של אי-ה, כאשר לא ניתן להתעלם מטיפול ב-PTD.

בעיות נפוצות

(FLT:0)Door מפסיק באמצע הנסיעה: FLT:1 בדוק את היערכות מתג ואת המתפתל. PIC עשוי להיות מרתיע רעש על קו הקלט; להוסיף 10 k ⁇ משיכה ו 100 nF capacitor.
(FLT:0) מודול ללא תשלום לא מגיב: FLT:1 להבטיח קרקע משותפת בין PIC ו ESP / Bluetooth מודול.בדוק משחקי שאלון.עבור מודולים Wi-Fi, לבדוק כי PIC אינו מגזימים את 3.3 V הרגולטור - ESP8266 יכול לצייר עד 300 mA.
(FLT:0Motor פועל רק בכיוון אחד:FreaLT:1) Relay או H-bridge wiring סביר לא נכון. השתמש ב- Multimeter כדי לאשר כי אותות השליטה מייצרים את המתח הצפוי במסופים המנועים.
(FLT:0)Obstacle זיהוי רגיש מדי: FIRLT:1 , כוונו את הסף בקושחה (למשל, אם באמצעות קולי, קבע מרחק מינימלי לפני הפיכה למנוע טריגר כוזב מגשם או רוח).
(FLT:0)Firmware Lockup underכבד: ההרחבה של שעון כלבים (שעון: 0) מבטיחה כי כל עוד הלולאות יש דוכן זמן כדי למנוע ציפייה אינסופית.

מסקנה

(העיצוב דלת מוסך חכמה פותח באמצעות מיקרובקר PIC הוא פרויקט מתגמל המשלב תכנות מוטבע, עיצוב מעגלים, חשיבה מערכות על ידי הבנת דרישות החומרה, לאחר תהליך פיתוח מובנה, שילוב תכונות בטיחות חזקות, אתה יכול לבנות מערכת המתחרה יחידות מסחריות באמינות ונוחות.