Автоматизация раздвижных ворот на Arduino: DIY управление реле

Компоненты и материалы

Arduino UNO	×	1
5V DC relay	×	1
433Mhz reciever module	×	1
433Mhz transmitter remote	×	1

О проекте

Обзор проекта

В этом проекте я использую возможности Arduino для создания схемы управления раздвижными воротами. Главная цель — оживить неиспользуемые ворота с рабочим двигателем переменного тока и автоматизировать систему с помощью Arduino, пары реле, приемника и передатчика 433 МГц, а также некоторых навыков работы с электротехникой. Система обеспечивает подачу питания на двигатель ворот при необходимости и определяет направление: открытие или закрытие.

Arduino постоянно слушает заданный ответ от передатчика (пульта управления). Передатчик работает на двух каналах, у каждого свой уникальный ID. Получив этот ID, 433 МГц-приемник передает сигнал Arduino, который управляет реле для подачи питания на двигатель.

Методология

Шаг 1: Питание двигателя

Конфигурация для питания двигателя показана ниже. Для движения ворот вперед (закрытие) основная обмотка должна быть подключена к сети.

Для движения в обратную сторону (открытие) к сети должна быть подключена вспомогательная обмотка.

Необходимо определить, какому проводу соответствует какая обмотка. Обычно провода не маркированы — определяется методом проб и ошибок подачей переменного тока.

В моем случае двигатель на 220–240 В переменного тока. Нейтральный провод (синий — стандартный цвет) определился легко.

Подключив фазу к красному проводу, получил вращение двигателя в прямом направлении — значит, питание подано на основную обмотку.

Важно: Убедитесь, что пусковый конденсатор подключен правильно и исправен. Это гарантирует достаточный пусковой момент.

Шаг 2: Остановка двигателя

Сетевое питание подается на двигатель через концевой выключатель. Как только ворота достигают крайнего положения, концевой срабатывает, размыкая цепь и отключая питание.

Шаг 3: Управление двигателем через реле

У реле два контакта: нормально замкнутый (NC) и нормально разомкнутый (NO).

• NC-контакт используется для питания основной обмотки. Это гарантирует, что при сбросе системы или сбое ворота останутся закрытыми.
• NO-контакт используется для питания вспомогательной обмотки. Он замыкается, когда катушка реле заряжается — достаточно подать 5 В от Arduino (реле рассчитано на 5 В).

Использование двух путей исключает одновременную подачу питания на обе обмотки.

Это реле R2 управляется через пин 8 Arduino.

Второе реле R1 разрывает цепь, чтобы остановить двигатель, если Arduino получает команду от приемника, пока ворота движутся.

Arduino постоянно опрашивает приемник. Получив команду, перенаправляет питание на двигатель для открытия или закрытия.

Главная цель второго реле — дать системе время на переключение питания без мгновенного смены направления вращения. После завершения переключения реле отключается и питание подается на двигатель для вращения в обратную сторону.

Это реле управляется через пин 9 Arduino.

Назначение второго реле

Если система в процессе закрытия получает команду открыть, реле переключает питание на вспомогательную обмотку. Поскольку это происходит почти мгновенно, контакты реле испытывают постоянное напряжение от обратного ЭДС двигателя из-за резкого снятия питания с основной обмотки. Это может безнадежно повредить контакты при постоянных нагрузках.

Дополнительное реле отключает питание от двигателя и дает системе 10 секунд на переключение обмоток. Это снижает нагрузку на контакты и продлевает их жизнь.

Подавляющие конденсаторы

При резкой остановке двигателя постоянного тока катушка создает петлю отрицательного тока из-за индуктивности. Это нейтрализуется обратным диодом, дающим путь току.

При резкой остановке двигателя переменного тока через выключатель на контактах возникает высокое напряжение.

Подавляющие конденсаторы предотвращают накопление высокого напряжения на контактах реле при смене направления вращения. Это защищает контакты реле.

Шаг 4: Настройка приемника

Приемник работает на 433 МГц. Программа Arduino в цикле проверяет сигнальный порт приемника. Получив правильный сигнал, Arduino активирует Реле 1 (R1), чтобы Реле 2 (R2) направило питание на двигатель.

Данные от передатчика приходят в виде целого числа. Через Serial Monitor Arduino я видел значения, которые фиксирует приемник.

Причина использования высокой радиочастоты — большая дальность и прохождение сигнала сквозь препятствия. Это достигается только высокочастотными волнами.

В проекте получил рабочий радиус около 9 метров (30 футов).

Примечание: Радиус можно увеличить на пару метров, припаяв длинный провод к порту Антенна модуля приемника.

Демо-видео

[Видео демонстрации]

Финальные снимки проекта

[Фотографии готового устройства]

Схемы

[Схема подключения]