Introducción

En nuestro artículo anterior sobre puertas automáticas para pollos , le dimos acceso a planos detallados para construir el gabinete de madera, la puerta y la carcasa del controlador del motor y la puerta.

En este artículo, nuestra intención es proporcionar información y diseños para los componentes electrónicos de su puerta automática para pollos DYI.

Descripción general

Conocerá una solución sólida y sencilla para abrir y cerrar la puerta de su gallinero. También aprenderá sobre las herramientas, materiales y piezas que necesitará.

Nuestro enfoque es proporcionar un enfoque modular de bricolaje para construir su propia puerta automática para gallineros. La información que sigue y los archivos de diseño asociados proporcionarán una base sólida para los componentes electrónicos y de hardware de su solución de puerta automática para pollos DIY.

Consulte nuestro artículo Bricolaje sobre puerta automática para pollos - Parte 1 para obtener información y planos gratuitos para construir las piezas de madera.

La electrónica requiere algunas herramientas especiales, incluido un programador de microcontroladores. Coop Tender® ofrece la mayoría de las piezas que pueda necesitar, incluido un controlador automático de puerta de gallinero preconstruido y probado .

Al final del artículo, tendrá acceso a nuestra carpeta para compartir archivos en la nube Jumpshare con todos los archivos y documentos.

Componentes automáticos de la puerta del pollo

Como mencionamos en nuestra publicación anterior, una puerta automática para gallineros consta básicamente de 3 componentes principales.

• Puerta física y marco: proporcione una abertura durante el día y una barrera de entrada sólida durante la noche.
• Mecanismo de accionamiento de la puerta: cómo se operará la puerta para abrir y cerrar la entrada
• Controlador de puerta y hardware asociado: el cerebro de la puerta del gallinero que determina cuándo abrir y cerrar la puerta, pero también activa el mecanismo de accionamiento de la puerta para hacerlo. El hardware asociado incluye cables, conectores, alimentación, etc.

En una solución ideal, cada uno de los 3 componentes trabajará en conjunto para brindar una experiencia operativa duradera. Las dimensiones físicas, la carpintería de precisión, el mecanismo de accionamiento y la electrónica trabajan juntos dentro de las especificaciones diseñadas para proporcionar una solución duradera y duradera.

Consideraciones de diseño electrónico de puertas automáticas para pollos

El tamaño y el peso de la puerta tienen el mayor impacto en las consideraciones generales de diseño electrónico. Cada uno de los demás componentes está diseñado teniendo en cuenta estos y otros aspectos operativos físicos.

Si construyó su puerta de pollo automática de bricolaje con estos planos gratuitos de puertas de pollo de bricolaje ( https://jumpshare.com/v/fizEpLxfLpnAKCfwfgdX?b=Q1UiEKKeAlqIw4xtPthA ), tenemos una buena base para las características físicas del mecanismo de la puerta (es decir, tamaño y peso).

Controlador de puerta de pollo

Teniendo en cuenta los aspectos físicos y mecánicos de su puerta automática para gallineros, podemos comenzar a buscar la solución ideal para operarla automáticamente.

Coop Tender® puede ayudarle si prefiere no profundizar en los aspectos altamente técnicos del controlador de puerta. El conjunto de panel de control automático de la puerta del gallinero Coop Tender® es plug-and-play. Todo lo que necesitas hacer es seguir el diagrama de cableado para el conector de 12 pines conectando el motor, los interruptores de límite y la alimentación. También está habilitado para Internet Wi-Fi. Esto significa que el firmware ha sido programado para comunicarse con un módulo microcontrolador Wi-Fi de Coop Door basado en IoT. Por lo tanto, conectar su puerta a Internet también es plug-and-play.

Si está interesado en trabajar con electrónica, siga leyendo.

Requerimientos básicos

Antes de lanzarnos y encontrar una solución, pensemos en la solución ideal.

Bajo consumo de energía: especialmente si planea operar con energía solar, la solución no debe consumir más de unos 50 miliamperios de energía CC en promedio. Esto es lo suficientemente bajo como para funcionar con una batería SLA de 12 voltios y 5 amperios por hora y un panel solar de 10 vatios.

A Pantalla : muestra los parámetros operativos clave en formato legible por humanos.

Indicadores de luz LED: muy útiles por la noche para proporcionar indicadores visuales de estado en color: advertencias, batería, energía, estado de la puerta. No es necesario ponerse las botas y el abrigo durante una fría noche de invierno para revisar la puerta.

Interfaz humana: algún método que permite una “programación” básica y control operativo utilizando un dispositivo de entrada como un interruptor o una serie de interruptores (por ejemplo, un teclado matricial).

Temperatura: Existen varios aspectos de control beneficiosos para conocer la temperatura ambiental. En los climas del norte, la temperatura se puede utilizar para determinar si se debe abrir la puerta o no. Las gallinas no salen cuando hace demasiado frío. Mantener la puerta cerrada durante temperaturas bajo cero ayuda a mantener a las gallinas más calientes y seguras.

Las lecturas de temperatura también se pueden utilizar para activar la ventilación suplementaria en su gallinero.

Controlador de carga de batería: Nunca está de más tener una fuente de alimentación de respaldo para operar la puerta si falla la electricidad. Un controlador de carga de batería es esencial si desea operar su puerta con energía solar.

Integración de red Wi-Fi: Aunque quizás no sea imprescindible. Conectar la tecnología IoT (Internet de las cosas) a la puerta automática para gallineros tiene muchos beneficios. Alertas por SMS del estado de la puerta, seguimiento y control a través de Internet como ejemplos.

Concepto de diseño electrónico

Ahora traducimos nuestros requisitos en un concepto de diseño electrónico. Discutiremos los componentes principales desde una perspectiva electrónica. También tendrá acceso a la lista de materiales de piezas electrónicas, que contiene los números de pieza del fabricante y del proveedor al final del artículo.

Pronto resulta evidente que podemos utilizar un chip IC microcontrolador de bajo coste y programarlo para procesar y controlar las señales de los sensores. Somos fanáticos del chip ATMega328 que se encuentra en muchas de las placas de desarrollo de prototipos Arduino. Es sencillo pasar de la creación de prototipos utilizando la placa de desarrollo al diseño de circuitos PCB.

A medida que construye su prototipo, actualiza su código de firmware para incorporar y procesar cada componente de E/S. Por ejemplo: leer, almacenar e incorporar la temperatura como comparador de criterios para operaciones basadas en temperatura. Y mostrando mensajes en la pantalla LCD.

En algún momento, te darás cuenta de que tu microcontrolador no tiene suficientes pines de entrada/salida digitales para implementar todas las funciones que deseas. No hay problema. Microchip Technology fabrica un chip IC expansor de E/S, el MCP23008-E/P , que resuelve el problema. Este chip se puede utilizar para "descargar" operaciones básicas de E/S digitales, como encender un LED.

Necesitará algo para regular el voltaje suministrado a los componentes integrados y a los chips IC. A la microelectrónica le suelen gustar los voltajes estables. Los reguladores de voltaje lineal como el LM7805 son fáciles de implementar y muy duraderos. El único inconveniente de los reguladores lineales es que no son tan eficientes como algunos de los reguladores reductores CC-CC modernos del mercado, pero hacen bien su trabajo.

Los reguladores de voltaje lineal como el LM317 son una solución perfecta para brindar capacidades de carga de batería a su solución. Cuando se implementa como regulador actual, solo se necesitan unas pocas piezas.

Uno de los componentes más críticos para su controlador automático de puerta para pollos de bricolaje es una forma de girar el motor en ambos sentidos para abrir y cerrar la puerta. Con un motor de CC de imán permanente, invertir la polaridad del voltaje al motor invertirá su dirección . Texas Instruments fabrica un chip IC de medio puente (puente H) (n.º de pieza: SN754410NE) que se puede utilizar para controlar digitalmente la polaridad del voltaje que se envía al motor. Este chip está clasificado para producir hasta 1 amperio. Eso es bastante poder. Asegúrate de que tu motor consuma menos de 1 amperio o terminarás dañando el chip.

Interruptores de límite: la mejor manera de detectar la posición de la puerta es usar interruptores de límite. Los interruptores de límite tienen un mecanismo de activación que abrirá o cerrará el interruptor. Su circuito tendrá resistencias para que pueda saber qué interruptor se activa mediante el valor de voltaje analógico que lee el microcontrolador. Aunque existen interruptores de límite mecánicos, creemos que los que funcionan según principios magnéticos son los más duraderos.

Diseño de firmware

Como hemos decidido utilizar un microcontrolador en nuestro diseño electrónico, necesitaremos escribir algún código para que todo funcione.

La mejor manera (en mi humilde opinión) de hacer esto es con diseño iterativo e implementación de código. Conozca el panorama general y el objetivo final, cree prototipos y pruebe cada componente uno a la vez. Puede hacer esto usando un depurador en serie al principio, hasta que tenga la opción de enviar mensajes al panel LCD con fines de depuración. La depuración en serie ofrece más flexibilidad y facilidad a la hora de configurar mensajes para escribir.

Si va a programar su propio firmware, tómese un tiempo para conocer el entorno o la cadena de herramientas que utilizará. Conocer los conceptos básicos será de gran ayuda para desarrollar una solución sólida.

Puede encontrar muchos ejemplos y mucho soporte para la creación de prototipos basados ​​en Arduino. Hay muchas bibliotecas de firmware de código abierto disponibles que puede utilizar para integrar fácilmente varios sensores y componentes en su diseño general.

Si terminas usando un Arduino para crear un prototipo de tu diseño, también trabajarás dentro de los límites de la arquitectura Loop(). En estos dispositivos, tiene un código de configuración que se ejecuta solo cuando el dispositivo se inicia y luego todo el resto del procesamiento ocurre básicamente en loop(), que se ejecuta infinitamente.

Probablemente pronto descubrirá que la arquitectura loop() hace que su código sea "torpe". Si todo el procesamiento se incluye en una lista de funciones llamadas desde un bucle, es probable que encuentre problemas con retrasos provocados por este tipo lineal de desarrollo de firmware.

Si está familiarizado con las implementaciones de máquinas de estados finitos, esta sería una buena aplicación. De lo contrario, este artículo de Wikipedia proporciona una buena base detrás del principio ( https://en.wikipedia.org/wiki/Finite-state_machine ). Puede encontrar ejemplos de código en línea para ayudarlo a implementar su propia arquitectura de máquina de estado en el firmware y es muy recomendable.

Diseño de arquitectura general

Al diseñar y crear prototipos de su sistema, las herramientas que utilice pueden ayudar a simplificar el proceso o proporcionar una funcionalidad valiosa.

Para diseñar PCB y esquemas, existen varias soluciones de software disponibles, como Eagle y KiCad, que son probablemente las más conocidas. Si no tienes uno, mira a Fritzing. Es básicamente una solución de diseño de PCB de código abierto y funciona bien. Puede usarlo para exportar los archivos necesarios para fabricar su PCB. Para este tipo de proyecto, realmente no tiene sentido intentar grabar y perforar su propia tabla. El grabado casero está bien para PCB simples, pero no tan bueno para muchos de los rastros finos que tendrá en su PCB. Si está diseñando una PCB con componente Thru Hole, entonces habrá muchos agujeros que deberán perforarse. Ambos son mejor manejados por los profesionales. Lo bueno es que actualmente existen muchos recursos de fabricación de PCB disponibles a tu alcance. China tiende a dominar el mercado de producción de PCB de bajo coste de su prototipo. Hay fabricantes locales de PCB disponibles, pero probablemente encontrará que los PCB “únicos” son bastante costosos.

Para el diseño y desarrollo de firmware, Arduino tiene un IDE que puedes utilizar. Lo más probable es que encuentres que las cosas se vuelven un poco engorrosas al moverte entre secciones de tu código. Hay un complemento disponible para el entorno de desarrollo de Microsoft Visual Studio que ayuda a simplificar la administración del código. El complemento también está disponible para otros entornos de desarrollo importantes si Microsoft no es lo tuyo.

Lista de piezas de la lista de materiales

Nos acercamos al final de este artículo. Esperamos que la información que has recibido te sea de alguna ayuda.

Al final de este artículo, tendrá acceso a una carpeta compartida que también contiene una PCB de muestra para su controlador automático de puerta para pollos de bricolaje. La PCB se utilizó en modelos anteriores de puertas automáticas para pollos Coop Tender® y utiliza tecnología Thru Hole (THT), por lo que no requiere equipo de reflujo especial para las PCB con tecnología de montaje en superficie (SMT).

La lista de piezas (también conocida como BOM – Lista de materiales) que aparece a continuación le proporciona una lista de las piezas necesarias para construir la PCB de la placa de circuito del controlador de la puerta. El archivo de descarga tiene más detalles. Los costos de las piezas son costos actuales de las piezas al momento de escribir este artículo. La mayoría de las piezas se pueden obtener de Digi-Key. Los números de pieza de Digi-Key y otros números de pieza del proveedor se encuentran en el archivo de piezas.

Este diseño de PCB incorpora todos los requisitos de diseño que analizamos anteriormente: El esquema se puede utilizar para programar cada componente en los pines de E/S correctos del microcontrolador y del expansor de E/S.

Lista de piezas de la lista de materiales electrónicos de la puerta de pollo automática de bricolaje

Parte#	Cantidad	Fabricante	Pieza de fabricación	Descripción	Costo	ext. Costo
1	1	Licitación de cooperativa	CT168	Placa frontal metálica	$24.99	$24.99
2	1	Licitación de cooperativa	CT181-THT	PCB de licitación de cooperativa	$9.99	$9.99
3	1	Tecnología de microchips	ATMEGA328-PU	IC MCU 8BIT 32KB FLASH 28DIP	$1.96	$1.96
4	1	Tecnología de microchips	MCP23008-E/P	EXPANSOR DE E/S IC I2C 8B 18DIP	$1.05	$1.05
5	1	Instrumentos Texas	SN754410NE	IC HALF-H DRVR QUAD 16-DIP	$2.52	$2.52
6	1	Varios	DS1307 RTC	Módulo RTC DS1307	$7.99	$7.99
7	1	Instrumentos Texas	LM7805CT/NOPB	IC REG LINEAL 5V 1A TO220-3	$1.54	$1.54
8	1	EN semiconductores	LM317BTG	IC REG LIN POS AJUSTE 1.5A TO220AB	$0.65	$0.65
9	1	Mean Well USA Inc	EPS-15-15	CONVERTIDOR CA/CC 15V 15W	$8.53	$8.53
10	1	Varios	LCD 1602	Módulo LCD	$7.00	$7.00
11	1	Adafruta	419	Teclado matricial de membrana 3x4	$7.36	$7.36
12	7	Harwin Inc.	M20-1160042	TOMA CONECTOR 22-30AWG CRIMP ORO	$0.10	$0.70
13	10	Sistemas de prototipos de BusBoard	SA180x24	Separadores adhesivos SA180	$0.80	$8.00
14	2	Varios - Schmartboard, Inc.	920-0172-01	CONECTOR CABEZAL VERT 40P 2.54MM 3PC	$2.50	$5.00
15	7	Varios - Componentes Vishay BC	K104K15X7RF5TH5	TAPA CER 0.1UF 50V X7R RADIAL	$0.23	$1.61
dieciséis	1	Varios - Keimet	C330C334K5R5TA	TAPA CER 0.33UF 50V X7R RADIAL	$0.83	$0.83
17	1	Varios - Nichicon	UVR1H470MED1TD	TAPA ALUMINIO 47UF 20% 50V RADIAL	$0.28	$0.28
18	1	Harwin Inc.	M20-1060200	CONECTOR RCPT HSG 2POS 2.54MM	$0.16	$0.16
19	2	Harwin Inc.	M20-1060400	CONECTOR RCPT HSG 4POS 2.54MM	$0.20	$0.40
20	4	Harwin Inc.	M20-1060600	CONECTOR RCPT HSG 6POS 2.54MM	$0.27	$1.08
21	1	Harwin Inc.	M20-1060800	CONECTOR RCPT HSG 8POS 2.54MM	$0.36	$0.36
22	1	Harwin Inc.	M20-1061000	CONECTOR RCPT HSG 10POS 2.54MM	$0.44	$0.44
23	2	Varios - Bel Fuse Inc.	5MF 1.5-R	FUSIBLE VIDRIO 1.5A 250VAC 5X20MM	$0.21	$0.42
24	1	Toda la electrónica	HS-7139	Clip en el disipador de calor	$0.99	$0.99
25	1	Mill-Max Manufacturing Corp.	110-99-628-41-001000	CONN IC ENCHUFE DIP 28POS TINPLEAD	$1.35	$1.35
26	1	Mill-Max Manufacturing Corp.	110-99-318-41-001000	CONN IC ENCHUFE DIP 18POS PLOMO	$0,88	$0,88
27	1	Mill-Max Manufacturing Corp.	110-99-316-41-001000	CONN IC ENCHUFE DIP 16POS ESTAÑADO	$0,78	$0,78
28	4	Toda la electrónica	HLED-5	Clips para LED T1 (3 mm)	$0.25	$1.00
29	4	Toda la electrónica	LED-67	T1 LED Rojo/Verde 3 Patas	$0.35	$1.40
30	1	Littlefuse Inc.	57150-000	IMÁN 1.125"LX 0.259"W PLÁSTICO	$2.66	$2.66
31	2	Littlefuse Inc.	59150-010	SENSOR REED SW SPST-NO W CABLES	$2.88	$5.76
32	1	Fotonix avanzado	PDV-P8103	FOTOCÉLULA 16-33KOHM	$0,89	$0,89
33	1	Bourns Inc.	3352E-1-103LF	POTENCIA DEL RUEDA 10K OHM 0.5W SUPERIOR	$1.85	$1.85
34	1	Toda la electrónica	LCAC-60	CABLE DE ALIMENTACIÓN DESMONTABLE IEC 18/3 NEGRO DE 6'	$3.50	$3.50
35	1	URBANO	JB	Enchufe de alimentación macho, 10A, 250V, enchufe del módulo de entrada, interruptor de fusible 5A	$7.99	$7.99
36	2	Stackpole Electrónica Inc.	RNMF14FTC220R	RES 220 OHMIOS 1/4W 1% AXIAL	$0.10	$0.20
37	1	Stackpole Electrónica Inc.	RNMF14FTC22R0	RES 22 OHMIOS 1/4W 1% AXIAL	$0.10	$0.10
38	3	Stackpole Electrónica Inc.	RNMF14FTC4K70	RES 4.7K OHMIOS 1/4W 1% AXIAL	$0.22	$0,66
39	1	Stackpole Electrónica Inc.	RNMF14FTC3K30	RES 3.3K OHMIOS 1/4W 1% AXIAL	$0.10	$0.10
40	3	Stackpole Electrónica Inc.	RNMF14FTC10K0	RES 10K OHMIOS 1/4W 1% AXIAL	$0.10	$0.30
41	4	Stackpole Electrónica Inc.	RNF14FTD1K00	RES 1K OHMIO 1/4W 1% AXIAL	$0.10	$0.40
42	5	Stackpole Electrónica Inc.	RNMF14FTC2K00	RES 2K OHMIOS 1/4W 1% AXIAL	$0.10	$0.50
43	2	Componentes de Vishay BC	MBB02070C4708FRP00	RES 4,7 OHMIOS 0,6W 1% AXIAL	$0.22	$0.44
44	10	Stackpole Electrónica Inc.	RNMF14FTC680R	RES 680 OHMIOS 1/4W 1% AXIAL	$0.10	$1.00
45	4	En la costa tecnología Inc	OSTTE020104	TERM BLK 2POS ENT LATERAL 3.5MM PCB	$0,73	$2.92
46	2	División de diodos semiconductores de Vishay	1N5819-E3/54	DIODO SCHOTTKY 40V 1A DO204AL	$0.46	$0.92
47	1	DGZZi	TSDS18B20-1M	Sonda de temperatura digital	$7.59	$7.59
48	1	EN semiconductores	PN2222ATA	TRANS NPN 40V 1A TO92	$0.25	$0.25
49	30	Varios	Varios	Cables de conector FF 1P de 20 cm (30)	$0.14	$4.20
50	4	Toda la electrónica	1125	Hembra de conexión rápida de 1/4 de pulgada	$1.00	$4.00
51	6	Toda la electrónica	WN-11	Tuercas para cableado impermeables Azul 22-12 AWG	$1.30	$7.80
52	3	Toda la electrónica	20BK-100S	Cable de conexión negro de calibre 20 sólido de 100'	$10.00	$30.00
56	1	Toda la electrónica	Con-1200	Conector de 12 pines	$3.70	$3.70
58	1	Toda la electrónica	HSB-24B	Surtido de tubos termorretráctiles	$3.95	$3.95
59	4			Bridas de alambre		$0.00
60	2	Stackpole Electrónica Inc.	RNMF14FTC10R0	RES 10 OHMIOS 1/4W 1% AXIAL	$0.10	$0.20
61	1	Toda la electrónica	FHP-72	Portafusibles GMA en línea	$0.90	$0.90
62	1	Stackpole Electrónica Inc.	RNMF14FTC200R	RES 200 OHMIOS 1/4W 1% AXIAL	$0.10	$0.10
63	4	JST Sales America Inc.	SVH-21T-P1.1	ZÓCALO CONECTOR 18-22AWG ESTAÑO CRIMPADO	$0.11	$0.44
64	7	Harwin Inc.	M20-1160042	TOMA CONECTOR 22-30AWG CRIMP ORO	$0.10	$0.70
sesenta y cinco	1	Empresa de Comunicaciones Visuales - VCC	CLR_301_CTP	LENTE TRANSPARENTE MONTAJE EN PANEL A PRESIÓN	$0,73	$0,73
66	1	Empresa de Comunicaciones Visuales - VCC	SPC_125	ESPACIADOR CLIPLITE	$0.50	$0.50
67	1	Varios		Motor de engranaje de 12 voltios	$29.99	$29.99
68	1	Baden Steelbar y Bolt Corp	5/8-8 Acme	Conjunto de accionamiento sin fin con rosca Acme de 5/8-8	$29.99	$29.99
Totales	176					$254.49

Planos electrónicos de puertas automáticas para pollos DYI

Si desea profundizar en el aspecto de ingeniería electrónica de su puerta automática para pollos de bricolaje, puede acceder a todos los archivos de diseño en nuestro sitio para compartir archivos Jumpshare.

La carpeta compartida contiene:

• Instrucciones para la puerta automática del gallinero de bricolaje Documento PDF
• Documento PDF de diseño de PCB
• Archivos Gerber de diseño de PCB
• Esquemático
• Lista de piezas (y referencia cruzada de PCB)
• Planes electrónicos de bricolaje para puertas automáticas de pollos

HTTP estándar:

http://cloud.cooptender.com/zjnLrzf

HTTPS seguro:

https://jumpshare.com/b/Q1UiEKKeAlqIw4xtPthA