升级改造 VSB 鸡舍自动门：Arduino 方案实现手动控制与故障检测

项目缘起

原厂 VSB 鸡舍门控制器因木门受潮膨胀卡滞，开门时电机持续堵转烧毁 MOSFET H 桥。厂商维修报价 €60-80，作者决定自主改造：保留原电机与限位簧片开关，替换核心控制板为 Arduino 方案，新增手动按键、状态指示灯、堵转保护，实测运行 12 个月零故障。

核心硬件（改造清单）

关键设计亮点

1. 模块化可维护结构

• 30×30 孔洞洞板搭建，TB6612 用高质量母座插拔，烧毁秒换
• 信号接口均用排针/母座/螺丝端子，便于现场拆卸排查
• 外部复位按钮引出箱体，倾斜保护触发后无需开盖即可复位

2. 智能堵转保护算法

// 伪代码核心逻辑
void moveDoor(Direction dir) {
  motor.run(dir);
  startTime = millis();
  while (!limitSwitchReached()) {
    if (millis() - startTime > MAX_RUN_TIME) { // 超时未到位 = 卡滞
      motor.stop();
      faultBlink(RED_LED); // 红灯快闪报警
      return;
    }
    if (currentSense > OVERCURRENT_THRESHOLD) { // 可选：加电流采样
      motor.stop();
      faultBlink(RED_LED);
      return;
    }
  }
  motor.stop();
  updateStatusLED(dir); // 到位点亮对应颜色
}

原厂方案仅在关门方向有超时保护，开门无保护导致烧板。本方案双向均有超时/过流双重保护。

3. 状态指示系统

机械改造细节

钢丝绳张紧与防滑

原厂用钓鱼线（尼龙单丝）提拉门板，光滑易打滑。作者采用 Albright Knot (奥布赖特结) 连接钢丝绳与门板挂钩，该结极高强度、不滑移、易打结，配合弹簧张紧器保持恒定张力。

光敏/定时双模式

• 保留原厂光敏电阻接入 ADC，日出/日落自动触发
• 软件内置 RTC（或 DS3231）定时模式，阴雨天/高纬度地区更可靠
• 手动按键优先级最高，随时覆盖自动逻辑

固件架构（状态机）

enum State { IDLE, OPENING, CLOSING, FAULT, TILT_LOCK };
State currentState = IDLE;

void loop() {
  readInputs(); // 限位、按键、光敏、倾斜开关
  updateStateMachine();
  driveMotor();
  updateLEDs();
  watchdogReset();
}

关键状态转移：

• IDLE → OPENING/CLOSING：光敏/定时/手动触发
• OPENING/CLOSING → IDLE：限位触发
• OPENING/CLOSING → FAULT：超时/过流/倾斜
• FAULT/TILT_LOCK → IDLE：外部复位按钮

版本迭代记录

• v1.0 (2017-03-30)：初版上传
• v1.1 (2017-04-26)：修正原理图接线错误，代码增强防抖
• v1.2 (2018-01)：增加外部复位按钮，优化倾斜保护恢复流程

通用化改造指南

仅修改 引脚定义、限位触发逻辑、电机参数，即可适配任意直流电机驱动的滑动/翻板门：

• 温室天窗、宠物门、车库门、窗帘
• 将光敏替换为雨滴/风速/温度传感器实现环境联动
• 接入 Home Assistant / MQTT 实现远程监控与控制

成本对比

安全与可靠性建议

• 看门狗定时器：wdt_enable(WDTO_8S) 防止主循环卡死
• 电源保护：输入端加 TVS 管、自恢复保险丝、反接保护二极管
• 防水密封：IP65 箱体、线缆防水接头、透气阀防冷凝
• 代码签名：生产环境烧录 Bootloader 锁定、固件 CRC 校验