Bygga en halvautomatisk, RF-styrd, vägbom

[inmidium]

Hejsan

Här kommer en mindre bibel om ett lite projekt jag tänkt ge mig på men behöver lite hjälp med.

Jag håller på att försöka konstruera en bom som öppnas via en signal från en RF-sändare och skulle behöva lite hjälp/åsikter huruvida man bäst går tillväga. Det största problemet ligger i att det inte finns någon ström på ca 3 km håll så allt måste drivas med batteri (Marin 12V 130Ah)/solcell. För öppningen har jag funderat lite på om man kan använda sig av ett starkt (RC?)servo, har hittat ett vid namn Tonegawa Seiko PS-050 som verkar vara hyfsat starkt, 49,7Nm vid 8,4V men är det verkligen tillräckligt? Bommen ska öppnas horisontellt och vara lagrad så den borde bli hyfsat lätt att öppna. Sen är det ju en fråga om öpnningshastighet. Tänker att mig att den skall nå full öppning (100°) på ca 5-7 sekunder - ett servo öppnar sig till 60° på 0.2 sek, lite för fort samtidigt för lite vinkel… Går det att sänka hastigheten men behålla styrkan (eller öka den) så att den gör 60° på ca 4 sek istället och fortsätter till 100°? Någon bra växellåda? Alternativet är en elmotor, då tänker jag mig typ sådana till BBQ-roterande grillspett, t.ex. http://www.wondermotor.com/12v_rotisser ... motor.html som tydligen drar runt en gris på 50 kg med "lätthet" enligt de själva. Sedan sätta ett kugghjul på den axeln -> kedja till bommaxeln -> bombarmen roterar/öppnar sig. Då skulle jag dock behöva kunna invertera polerna när bommen sedan skall stängas. Svårt? Har även funderat på om man kan slakta en gammal 12V skruvdragare och ta motorn där.
Jag tänkte även istället för att bommen automatiskt stänger sig efter tiden 't' så stänger man den genom att trycka på knappen "stäng" på sin RF-sändare - så man slipper få en bom över huven, möjligen även automatiskt stängning efter 60 sek om det skulle bli något sändningsfel/mänsklig faktor (glömska).

Sedan kommer det även sitta en låsspärr på bommaxeln som låses upp via ett litet servo som drar ur två sprintar som sedan mh.h.a av två fjäderbelastningar låser igen när bommen är stängd (se bild). Så jag tänker mig att man kopplar in allt på ett litet Arduino kort som först skickar signal till sprinten sedan med en delay på 1 sek till öppningmotorn som öppnas 100° sedan inväntar stängsignal. Bommen stängs och fjäderbelastning på låssprinten gör att den låser sig när hålen hamnar för/rätt.

Sedan undrar jag om det går att göra så att RF-mottagaren 'väcker' enheten när signal inkommer - så att det inte ligger någon ström över servon/motorer/arduinokort när det inte behövs. Gjorde en snabb koll på hur mycket ström ett arduino kort drar, ca 40 mA + 40 mA mottagare vilket då skulle innebära teoretiskt 67,7 dagars standby på ett 130Ah batteri. Sedan tillkommer servon och/eller motor så då kanske det blir ca 30-40 dagars användning mellan laddningar under vintern och mindre under sommaren m.h.a en solpanel och en "charge controll". Sedan undrar jag om ett arudino kort klara den mängden ström som kommer gå genom det eller om det kommer grillas vid första öppningsförsöket? Det kanske vore bättre att låta Arduino kortet styra ett servo som slår till/slår av fram/bakåt öppningsmotorn. Det lilla spärrservot borde inte vara något problem för Arduino att styra öppna/lås/delay.

Värt att nämna också är att all elektronik och mekanik kommer grävas ner till frostfritt djup, ca 1,5 meter, med någon fiffig anordning för att lätt byta batteriet vid behov samt en antenn ovan jord.

Sist men inte minst, går det att programmera RF-sändaren/mottagaren så att inte en godtycklig RF-sändare kan öppna bommen utan det skickas med en liten 'kod' som måste stämma överens med mottagaren likt bilars öppningssystem?

RF-sändare/mottagare jag kollat på:
http://www.dx.com/p/433mhz-rf-transmitt ... een-220194

Andra starka servon jag funderat på:
http://www.rchobbysweden.se/ovriga-prod ... hs-7950th/
http://www.servocity.com/html/hs-7980th_servo.html

Göra servo långsamt:
http://www.hobbyexpress.com/servo_slow_ ... 7_prd1.htm - gör denna att servot förlorar kraft också?

Sprintservo:
http://www.rchobbysweden.se/ovriga-prod ... rvo-s3003/

Batteri:
http://www.batteriexpressen.se/product. ... ycle-130ah

samt någon liten arduinoplatta (tips?) för att koppla mottagare till resp. servo/motor.

Och ja, detta är mitt första lite större projekt men jag har pysslat en del med annan el och mekanik, mest mekanik, innan så helt omöjligt borde det inte vara att genomföra detta - har ett år på mig.

Tacksam för tips och åsikter

Vänligen,
inmidium

[ensamresande]

Roligt projekt!

Jag tror dock att du får kontrollera din matte. Servot du länkat till har ett vridmoment på 1271 oz-in vilket motsvarar 9 NM. Det finns kraftigare servon än så (exempelvis denna har ett vridmoment på 380 kg/cm eller 38 NM), men jag skulle råda dig att tänka om då servon är gjorda för att flytta sig relativt snabbt vilket det inte känns som att du är i behov av (och även om bommen är i jämvikt så har den troligen ett ganska stort moment innan den börjar röra på sig).

Fråga: har du möjlighet att fästa någon form av sensor på bommen så att du kan känna av när den är fullt öppen respektive fullt stängd? För i så fall kan du använda en vanlig växlad DC-motor som du styr via en H-brygga eller liknande. Det lär bli mycket billigare och framförallt lättare att hitta en som är rätt växlad. 100 grader på 5-7 sekunder är 3-4 RPM, det kan vara lite svårt att hitta en motor med så mycket växling, men ett förslag skulle vara att ta en 12V elvinsch och modifiera, exempelvis denna:

http://www.jula.se/catalog/bil-och-gara ... ch-604097/

RF-modulerna du har länkat kräver lite specialbehandling (manchesterkodning osv) men det finns färdiga bibliotek för detta, så dom skulle fungera fint. Glöm dock inte antennen!

Var har du läst att en Arduino drar 40 mA? Jag har mätt en Leonardo R3 till ca 10 mA när den inte gör någonting speciellt, och RF mottagaren ovan borde ligga på runt 5-10 mA som mest. Gör du som du säger och ser till att motorer och annat är avstängda när dom inte används så bör inte standbytiden vara något problem. Du kan nog till och med ta ett vanligt 60 Ah batteri och det kommer att vara tillräckligt.

[grym]

det finns vettiga linjärställdon (elektrisk hydralcylinder) för ca 500kr som bör klara det utan problem

[Icecap]

Radio-länken suger! Och den gör det på många sätt.

Ska du spara ström måste du (oavsett vilken radiolänk som väljs) styra mottagaren så att den slås på en kort stund, lyssnar och släcks ner igen.

En lämplig modell av radiomodul kan t.ex. vara dom som Swech säljer.

Om man slår på strömmen (vet ej om det finns en Stand-By pinne) t.ex. var 5 sek och låter den vara på länga nog till att kunde ta emot ett paket samt svara skulle det räcka. Sändaren ska då skicka paket efter paket i minst 5 sekunder och lyssna på svar däremellan - så man får räkna lite på timingen.

Samtidig kan mottagaren ju svara på kommando - och det är enkelt att "baka in" en batteristatus direkt.

På det vis kan du få radiolänken att bli mycket strömsnål - och kanske kan du få veta när det ska laddas. Men visst, det blir en 5 sek reaktionstid (maximalt) på kommandoöverförningen.

Självklart kan man "kryptera" radiolänken så att det ska en viss kombination till för att aktivera funktionerna, denna del är ren programmering.

Att använda en Arduino som drar 40mA känns alldeles för "dyrt" i strömväg. Det finns många likvärdiga eller (oftast) mycket bättre µC att använda som verkligen kan bli strömsnåla.

Sedan är det det mekaniska - men det är redan belyst av andra, det är dock fullt möjligt att styra en RC-servo så att den accelererar på ett kontrollerat sätt, detta görs med rätt program i styrenheten.

[grym]

har annvänt kina rf moduler till en hel del saker

kollade på en enkanalig mottagre , den drog 9mA
med en sådan så håller 130 Ah batteriet 1.64 år
har inte brytt mig om att kolla mera på den men det kan sitta en 78L05 och kanske man kan få ner strömförbrukningen med en näpen switcagg, men det är inte lönt att krångla med det tycker jag
solpanelen räcker för att hålla själva mottagaren vid liv länge

dom här är kodade med 3^8 6561 olika koder

[Nerre]

Vill man få ner förbrukningen ordentligt borde det väl gå att bygga en nästintill passiv AM-mottagare som triggar en interruptingång på en uC i sleep-läge? För själva väckningen alltså, sen kan ju uCn dra igång en "riktig" mottagare som tar emot koden.

Men å andra sidan kommer nog en mottagares förbrukning att bli liten jämfört med vad ställdonet drar.

[Icecap]

Det finns många konstiga sätt att räkna på här verkar det som.
* Energi är effekt * tid. Alltså kan en sak som drar en hel del effekt i kort tid vara mer energisnål än något som drar lite effekt konstant.
* Vad en öppning & stängning kostar av energi är okänd. Detta kan rimligt enkelt beräknas till ett ungefärligt värde vid massan som ska accelereras upp och accelereras ner i hastighet.
* Många radioenheter drar runt 30mA @5V i "lyssna"-läge, när de sänder kan det stiga till kanske 50mA en kort stund. Detta betyder att en radio som är på 24/7 drar ung. 3,6Wh/dygn.
* Väljer man istället att sätta den i standby/stänga av och sedan låta den "komma till ytan" lite då och då kommer man enkelt att kunde minska detta till 1/10 del - men man ska då tänka till lite för det bör ju ske en synkronisering.
* Ha för allt i världen en flexibel koppling mellan bom och motor - eller ha en motor som verkligen tål stryk.
* Hur långt ska radiolänken nå?

[inmidium]

Hallå igen!

Ledsen att jag inte har svarat på era trevliga och informationsrika inlägg än - men nu så!

Ja, min matte är sådär men till mitt försvar så var det nog ett copy-paste fel då jag lät en hemsida konvertera för att det skulle bli rätt (vilket det nu iaf inte blev men men…)

Att servon rör sig snabbt var en tanke jag hade skulle bli ett problem med att använda dem. De går nog bra till spärrsprinten men inte för öppning/stängning. Ett fäste för en sensor ska inte vara några problem att få dit om man vill. Jag har gjort om konstruktionen, se bilder nedan, men även i den nya varianten finns det gått om plats. Det där med H-brygga låter ju smidigt. Går det även att fördröja stängningen på en sådan?

Tänker att det inte borde vara så svårt att ordna RF-modulerna, bara jag vet att de fungerar till de jag tänkt Tack för påminnelsen! (Värdet för arduino har jag för mig jag läste på dess hemsida…)

Är det denna modul som du (Icecap) tänker på: http://swechtrading.se/zencart/index.ph ... cts_id=614
Den var aningen dyr, tänkte nämligen ha 5-8 st Radioöppnare. Man skulle dock kunna ha en "huvudöppnare" med sådan så att man kan se batteriladdningen - det vore nämligen jätte bra att kunna det. Kan man ha en sådan och resten den enklare varianten? Att ha en sandby tid på 1.64 år är ju alltid trevligt Men som Nerre säger är det nog framförallt ställdonet/motorn som kommer dra mest ström och på tal om det har jag som sagt gjort om konstruktionen lite för att kunna få bättre kontroll på hur tungt det kommer bli för bommen och enklare service. En flexibel koppling borde det också finnas plats för, har du någon speciell typ i åtanke? Räckvidden ska vara "från en bil" till bomskåpet, så ca 5-10 meter.

Då den förr öppnande sig horisontellt har jag nu tänkt om och gjort vertikal öppning istället. Detta just för att man skall kunna väga av bommen så att endast ca 10N behövs för att lyfta den samt mindre risk att man får bommen på bilen vid öppning. Nu finns det ju dock som vanligt risk för att lite vind, snö och kanske en fågel på bommen så en något starkare öppningsmotor krävs nog. På bilderna ser ni att all elektronik, förutom batteriet, sitter uppe i bom-skåpet innanför inspektionsluckan över marknivå medans batteriet befinner sig i ett fryssäkert hål framför skåpet (endast två sladdar går upp där ifrån: +-).

Och vilken öppningsmotor tror vi passar bäst? En vinschmotor/annan elmotor eller linjärställdon? (Känns som öppningsservo har fallit bort)

[Lennart Aspenryd]

Två stolpar på var sida om bommen i lagom avstånd kan förses med RFID läsare (50:-) och ett antal brickor (5:-)
Automatiskt stängning som de flesta parkeringshus har! Är det fel?

Man kollar väl allt som finns!
http://www.intergate.se/fordonstrafik/b ... era-bommar

[Icecap]

Rätt radiomodul.

Det går såklart att göra det lite billigare - och på köpet vinner du dålig räckvidd, osäker kommunikation och en massa strul med att få preample till att fungera.

En torkarmotor kan kanske fungera som öppna/stänga-motor? Billig, 12V, många modeller att använda.

Vad du måste tänka på är att det ska finnas lite "Helt öppet", "Nära öppet, sakta ner", "Nära stängt, sakta ner" och "Helt stängt" indikeringar på mekaniken, annars kommer bommen att slå sönder något.

[inmidium]

RFID skulle kanske kunna fungera ganska bra nu när du nämner det. Problemet är att det kommer åka en del stora (höga) maskiner på vägen, typ lastbil och lastmaskin. Men då kanske man skulle kunna sätta två olika läsare på resp. stolpe så att man kan nå läsaren från alla maskiner. Man kanske ska ha en sådan man ska "nudda" för att läsa för att spara på strömmen? Om än är jag fortfarande lite mer inne på radiomodul, tänker t.ex. på hur det blir under vintern med 80 cm höga/breda vallar framför… Då är det skönare att ha en knapp inne i fordonet.

Det kanske inte blir så stora pengar på det stora hela ändå för den tillförlitlighet och möjligheter man får - dumt att snåla…
En torkarmotor skulle kunna passa. Enligt denna sida http://store.amequipment.com/faq-i-19.html så rekommenderas 38 Nm för torkare över 28" och det borde ju räcka om bommen är välbalanserad.

Hur lägger man in sådana indikeringar? Tänkte använda mig av en H-brygga som nämnts innan (då bara använda motorn och ev. utväxling på torkarmotorn - inte "byta håll delen", har dock aldrig skruvat upp en sådan den kanske använder sig av samma elektronik eller är det mekaniskt byte av håll?) och hur kopplar man då in t.ex. "nära stängt, sakta ner"? Tänker att öppen/stäng sensorerna sköter "helt öppet/helt stängt". På tal om indikeringar funderade jag även installera någon led (en grön en röd) för att indikera när bommen är i rörelse men det blir nog med en mekanisk brytare för det.

[Icecap]

"Nära"-sensorer är som "Helt på plats"-sensorer, brytare eller liknande.

En sak med torkarmotorer är att vissa har svårt att gå baklänges - men det kan lösas med att se till att ankaret inte kan skruva sig ur positionen.

[grym]

lösningen rent mekaniskt är skitenkelt med torkarmotor

man har en lagom lång arm på utgående axel på torkarmotorn, kopplar den med ett stag till bommen, så att när torkar motorn är helt nera så är bommen stängd, och helt uppe när bommen är öppen
då behöver motorn bara gå åt ett håll
två strömbrytare som bryter strömmen till motorn, ett när den är uppe och ett när den är nere

då behöver man bara ha fjärren som kopplar över brytarna för att den ska påbörja rörelsen till nästa position

så en enkel med bra enpolig fjärr löser man allt, utan massa extra elektroik för styrning

[inmidium]

Någon form av styrningsmodul tror jag kommer behövas då låssprinten skall dras ur innan öppning påbörjas då sprinten kommer kila fast sig och låsa allt. Men om man slipper ett polbyte på elmotorn är ju det bra, vilket man gör med en torkarmotor. Sen är det då frågan om att bromsa in bommen nära slutpunkterna. Skulle man kunna använda en opto switch där? Då skulle man kunna montera något med hål i sig på staget mellan torkmotorn och virdaxeln som vid första signal (bom stängd/öppen) startar en sekvens som fortsätter tills ny signal inkommer (bom öppen/stängd) som bryter sekvens. Sedan vid stängning gör den samma sak igen.

För att få bommen att gå långsammare vid början och slut för att inte slå sönder sig själv känns det ju rimligt att minska på varvet som motorn håller. Om man då kopplar in en switch som byter mellan olika kretsar med olika resistorer på så borde väl varvet minska? Men minskar kraften också i motorn då? Och hur byter man då bäst mellan dessa olika resistorer? Mekanisk via något bleck som flyttar på sig allt eftersom bommen rör på sig, med viss risk för erodering, eller finns det lämpliga switchar?

[grym]

minskningen i hastighet kommer i stort sett automagiskt om du gör som jag säger, rita upp det så bör du se hur det funkar

skippa optiska saker och kör på enkla men bra strömbrytare

ska du ha låsning så kan du köra det med samma modell med vindrutetorkarmotor, som drar sprinten in och ut