Výťah ovládaný Arduinom: 7 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

V tomto návode vám ukážem, ako som postavil dvojúrovňový hračkový výťah s pracovnými posuvnými dverami a autom, ktoré sa na požiadanie pohybuje hore a dole.

Srdcom výťahu je Arduino Uno (alebo v tomto prípade Adafruit Metro), na ktorom je nainštalovaný štít Adafruit Motor Shield. Štít výrazne uľahčuje ovládanie dvoch serva potrebného na otváranie a zatváranie dverí a krokového motora, ktorý poháňa auto hore a dole.

Skutočná štruktúra je skutočne jednoduchá a dá sa vytvoriť akýmkoľvek spôsobom. Zložitou časťou je zaistiť, aby sa všetko zmestilo dovnútra, a uistiť sa, že sú veci správne zarovnané.

To znamená, poďme na to!

Zásoby

• Arduino Uno (alebo ekvivalent)
• Motorový štít Adafruit
• Perf doska
• Hlavičky pre Arduino a štít
• Serva s nepretržitým otáčaním (2)
• Krokový motor NEMA 17
• Uchytenie krokového motora
• Vláknitá doska so strednou hustotou (MDF) 1/2 "a 1/4" kusy
• Hliníkové plechy
• Hliníková tyč
• Hliníkové tyče
• Hliníkový U-kanál
• Oceľová tyč
• PVC rúrka (1/8 "a 1/4")
• Ozubený remeň 10 mm
• Remenice 10 mm
• horúca lepiaca pištoľ
• skrutky
• listy z plexiskla
• Vzorky podláh
• Lepiaca páska
• Drôty
• Tlačidlá hore/dole
• Mikrospínače
• Veľký lineárny pohon - plány sú tu

Krok 1: Dvere

Prvým problémom, ktorý som sa rozhodol riešiť, boli dvere. Dvere sa museli pohybovať tam a späť a boli zaistené v spodnej a hornej časti, aby sa neklapali.

V spodnej časti som navinul hliníkové u-kanály, ktoré sa bežne používajú ako lemovanie dosiek, aby boli dvere v poriadku. Vrchol bol trochu záludnejší. Našiel som online vytlačené plány lineárneho pohonu online a zistil som, že by boli skvelé na zatlačenie dverí a ich otvorenie. Dvere som vyrobil z malých panelov MDF a okolo panelu som omotal hliníkovou fóliou, aby mal kovový vzhľad. (pozri fotky)

Cez hornú časť dverí som položil oceľovú tyč a na vrchnú časť dverovej výplne za horúca prilepil kus PVC rúrky. Tyč sa zmestila dovnútra potrubia a umožnila dverám voľne sa pohybovať tam a späť, zatiaľ čo spodný 8-palcový priemer dverí bol vo vnútri u-kanála, aby zostal rovný.

Lineárny pohon som umiestnil nad oceľovú tyč a použil som viac PVC rúrky a viac horúceho lepidla, aby pohon mohol posunúť dvere. Lineárny pohon je konštruovaný okolo servomotora hobby veľkosti, preto som ich pridal.

Krok 2: Štruktúra

Najprv som urobil hrubý náčrt toho, ako by som chcel, aby výťah vyzeral. Muselo mať 2 poschodia, na každom poschodí bolo auto, ktoré išlo hore a dole a dvere sa otvárali. Konečný produkt sa líšil od pôvodného náčrtu, ale to je v poriadku!

Ďalej som postavil konštrukciu z drevovláknitých dosiek strednej hustoty (MDF), zmeral som podlahy a otvory vo dverách a vyrezal tvary skladačkou a dierovou pílou. Základňa a vrchná časť sú o niečo väčšie ako budova, aby jej dodávali určitú stabilitu a vizuálnu príťažlivosť. Štruktúra má iba 3 strany, pretože som sa rozhodol nechať zadnú časť otvorenú, aby ste sa mohli pozrieť dovnútra.

Bočné diely sú vysoké 24 palcov a široké 12 palcov a horná a dolná časť sú 15 palcov štvorcových, všetky sú vyrobené z 1/2 MDF panelov. Dvere sú 6 palcov vysoké a asi 4 palce široké. Uistite sa, že necháte dostatok miesta aby boli dvere skryté, keď sú otvorené, do strany.

Tiež som pridal malú pristávaciu rímsu mimo 2. poschodia.

Na každé dvere som tiež vyrobil 2 -palcový otvor pre ukazovateľ okna alebo podlahy, otvory pre tlačidlá volania vedľa každých dverí a malý otvor pre diódu LED nad každým otvorom dverí (ktorý som nenavinul)

Celé som to natrel kovovo modrou farbou.

Krok 3: Auto

Výťahová kabína bola vyrobená z MDF a zozadu z kusu plexiskla, takže môžete vidieť autá Matchbox alebo Lego, ktorých ste vložili do výťahu. Samotné auto je jednoduchá škatuľka, nič príliš efektné. Namaľoval som to a vložil dovnútra niekoľko pohľadníc ako plagáty. Ukázalo sa to dosť ťažké, takže som si nebol istý, ako to motor zdvihne podľa môjho pôvodného plánu. K tomu sa ešte vrátime.

Najťažšou vecou na aute bolo, ako ho zdvihnúť a zabrániť tomu, aby sa hojdalo. Použitím osvedčeného a horúceho lepidla a pvc metódy (k tomu sa tiež vrátim, aby som nezabudol) som vložil štyri hliníkové tyče smerujúce zhora nadol do štruktúry a zoradil som ich auto a fajku som lepil v kazdom rohu. Vďaka tomu držal výťah na mieste, keď išiel hore a dole.

3D tlačené časti dosť trčali z vnútornej steny konštrukcie, takže som musel držať výťahovú kabínu pár palcov od otvoru dverí. Nechcel som mať v spodnej časti výťahovej šachty kopec tiel od minifigúrok z Lega, ktorým „obrovská medzera nevadila“, a tak som do dverí pridal krátku plošinu, ktorá sa dostala dosť blízko k otvorenej strane. výťahovej kabíny, ktorý problém vyriešil.

Krok 4: Motor a protizávažie

Ďalším problémom bolo, ako prinútiť auto ísť hore a dole. Kúpil som krokový motor NEMA-17 (to je veľkosť, nie výkon) od Adafruit a pokúsil som sa s ním zdvihnúť výťahovú kabínu pomocou nejakej šnúrky a 3D tlačenej cievky pripevnenej k hriadeľu krokového motora na navinutie struny.

To nefungovalo, a tak som začal premýšľať o tom, ako funguje skutočný výťah s protizávažím. Aby motor nemusel zdvihnúť celú hmotnosť auta, stačí, aby zahájil počiatočný pohyb, ktorý vyžaduje oveľa menší krútiaci moment. V tomto projekte som sa veľa dozvedel o krútiacom momente.

Každopádne, moja myšlienka protizávažia bola solídna a nakoniec som použil systém 10 mm širokého pásu a kladky, podobný tomu, ktorý sa používa na stavbu 3D tlačiarne. Auto vážilo asi jeden kilogram (2 libry) a krokový motor bol vyhodnotený ako schopný zdvihnúť 2 kilogramy na jeden centimeter zo stredu hriadeľa. (Viac problémov s krútiacim momentom) Takže to bolo dobré.

Jeden koniec pásu bol pripevnený k hornej časti kabíny výťahu (pomocou priskrutkovanej kovovej platne), potom pás smeroval priamo hore a na ozubené koleso na krokovom motore, ktorý bol namontovaný na strope konštrukcie. Pás potom prešiel o 90 stupňov cez hornú časť konštrukcie k druhej ozubenej kladke, ktorá bola pripevnená k ďalšej oceľovej tyči namontovanej na konzolách. (pozri obrázky) Odtiaľ sa pás otočil o ďalších 90 stupňov priamo dole a bol pripevnený k protizávažiu. (Očividne musíte všetky tieto zmerať a umiestniť ich presne, aby ste sa vyhli ďalšiemu namáhaniu pásu)

Protizávažie bolo vyrobené zo štyroch kusov vzorovej drevenej podlahy z Home Depot, ktoré som k sebe priskrutkoval a lepil. Pás bol upnutý v strede kusov a prebytočný chvost bol tiež priskrutkovaný zvonku. Umiestnil som 2 oceľové tyče, na ktorých sa protizávažie pohybovalo hore a dole, pričom na jeho pripevnenie som použil PVC rúrky nalepené na oboch stranách zväzku protizávažia.

Keď sú všetky konštrukčné diely na svojom mieste, bolo načase zapracovať na elektronike.

Krok 5: Prepínače a elektronika

Mozgom tohto projektu je Arduino Uno s vrchným štítom Adafruit Motor Shield. Štít veľmi uľahčuje pohon dvoch servomotorov a krokového motora, pričom stále umožňuje prístup k väčšine pinov na Arduine. Krokový motor tiež vyžaduje viac ako 5V výstup Arduina a štít vám umožní zvýšiť napätie v motore a znížiť ho pre Arduino. Motor má napätie 12 V, ale nakoniec som išiel so vstupom 9 V, pretože som na jednom Arduine vyprážal regulátor napätia, keď sa niektoré dvere zasekli.

Vzal som ďalšiu stránku zo spôsobu, akým sú 3D tlačiarne postavené, a vo všetkých bodoch, kde chcete, aby sa veci prestali hýbať, som použil malé kontaktné prepínače. Takže som mal chvíľkové kontaktné spínače na 6 miestach. Zistili, kde sa auto nachádza a v akom stave sú jednotlivé dvere. Keď bolo auto v spodnej časti konštrukcie, stlačilo vypínač pod autom. Keď bol na vrchu, bol aktivovaný spínač v spodnej časti protizávažia. Dvere tiež zasiahli spínač na oboch stranách, keď boli otvorené alebo zatvorené.

Aby som zavolal výťah, dal som na prednú časť konštrukcie osvetlené tlačidlá. Jedná sa o skvelé trojuholníkové tlačidlá s diódami LED vo vnútri, ktoré sa po stlačení rozsvietia (ak ich takto zapojíte).

Skutočný kód tohto projektu nie je príliš zložitý. Hlavná slučka náčrtu Arduino kontroluje stlačenie tlačidiel nahor alebo nadol. V závislosti od polohy auta program zareaguje buď pohybom auta, potom otvorením dverí na niekoľko sekúnd a zatvorením dverí. Alebo ak je auto na podlahe, kde bolo stlačené tlačidlo, jednoducho otvorí dvere a po 5 sekundách ich zatvorí.

Riešenia problémov bolo veľa a veľa, ale nakoniec mi všetko fungovalo spoľahlivo. Posledným krokom bol veľký kus plexiskla na zadnej strane s vyvŕtaným otvorom pre prístup k napájaciemu konektoru.

Bol to skutočne zábavný projekt a veľa som sa naučil. Keď som to staval, celý som hľadal plány na niečo také, ale veľa som toho nenašiel. Dúfajme, že tento návod teda môže pomôcť niekomu, kto chce vytvoriť podobný projekt.

Krok 6: Zatváranie myšlienok

Jedna vec, ktorú by som pridal k druhej stavbe, by bol spôsob, ako vycítiť, ak niečo bráni dverám, ako skutočný výťah. Myslím, že nejaký svetelný senzor by mohol fungovať, ale niekto múdrejší ako ja to dokáže pochopiť.

Tiež to bol projekt pre klienta a poslal som mu ho pomocou UPS. Nechal som však UPS zabaliť, čo sa ukázalo ako obrovská chyba. Výťah dorazil s niektorými odlomenými kusmi, pás bol odpojený a jedny dvere nefungovali. Pracoval som s klientom, aby som to uviedol do prevádzky, ale časť mojej horúcej lepenej PVC rúrky sa uvoľnila a v budúcnosti by som sa pravdepodobne pokúsil nájsť elegantnejšie riešenie ako horúce lepidlo. Tiež nabudúce to zabalím sám! Dúfam, že sa vám tento návod dal páčiť. Pozrite sa na ďalšie projekty na cascobaystudios.com

Ďakujem za prečítanie a vidíme sa nabudúce!

Krok 7: Kód

Kód Arduino je v priloženom súbore. Je to krvavá kaša, ale funguje to!

Druhé miesto v súťaži Arduino 2020