Podnoszenie silnika krokowego sterowanego podczerwienią: 15 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Musiałem zautomatyzować podnoszenie dużego obrazu, który skrywa telewizor zamontowany nad kominkiem. Obraz jest zamontowany na niestandardowej przesuwnej stalowej ramie, która wykorzystuje liny, krążki i przeciwwagi, dzięki czemu można go podnieść ręcznie. Brzmi to dobrze w teorii, ale niewygodne w praktyce, gdy chcesz po prostu oglądać telewizję przez kilka minut. Chciałem zautomatyzować podnoszenie obrazu za pomocą poleceń podczerwieni z Harmony Hub, gdy telewizor jest włączony.

Krok 1:

Oto jak zdjęcie zostało wcześniej podniesione. Jak widać zabrakło miejsca na zamontowanie typowej windy telewizyjnej. Nawet jeśli było wystarczająco dużo miejsca, najwyższe windy telewizyjne reklamują, że mogą podnieść telewizor do 60 cali, ale jest to mylące, ponieważ ich maksymalny skok wynosi zwykle tylko 24 do 30 cali, a musiałem przesunąć obraz o 53 cale. Badałem siłowniki liniowe, ale znowu nie było wystarczająco dużo miejsca i nie mogłem znaleźć kompaktowego z tak dużą siłą nośną. Pojawił się również problem z ustaleniem, jak uruchomić go za pomocą podczerwieni, ponieważ większość korzysta z fizycznego przełącznika lub pilota RF.

Krok 2:

Potrzebowałem mechanizmu, który byłby kompaktowy, mógł podróżować 53 cale i być kontrolowany przez IR. W końcu zdecydowałem się na użycie dużego silnika krokowego z długą śrubą pociągową. Po wyszukiwaniu w Internecie znalazłem te dwa filmy. Po prostu połączyłem te dwie koncepcje.

Krok 3:

Lista części

Silnik krokowy o wysokim momencie obrotowym NEMA 23

NEMA 23 Damper https://smile.amazon.com/gp/product/B07LFG6X8R Obawiałem się, że wibracje silnika krokowego o wysokiej częstotliwości będą rezonować na metalowej ramie i narobić dużo hałasu, więc użyłem tłumika. Stepper był tylko trochę szerszy niż kątownik, więc jedna strona stepera byłaby mocowana śrubami, nakrętkami i podkładkami błotnika, więc musiałem użyć amortyzatora w stylu, który ma cztery otwory montażowe na każdym końcu zamiast zwykłego dwa.

Sterownik silnika krokowego 1.0-4.2A 20-50VDC

Bezwentylatorowy zasilacz 24V

Arduino

Mikroprzełącznik https://smile.amazon.com/dp/B07KLZTHR9 lub https://smile.amazon.com/dp/product/B07V6VGV9J w zależności od wymaganego zasięgu. Użyłem takiego wytrzymałego przełącznika, ponieważ montowałem go do kątownika.

Dioda odbiornika IR https://smile.amazon.com/dp/B00UO9VO8O Te odbiorniki Vishay są podobno najlepsze.

Przezroczysta lub przydymiona obudowa Arduino https://smile.amazon.com/gp/product/B075SXLNPG Coś przezroczystego, przez które może przeniknąć flasher IR.

Śruba pociągowa ACME 8 mm T8x8 ACME i nakrętka („T8” = średnica 8 mm; „x8” = 8 mm skoku na obrót) Potrzebowałem naprawdę długiej śruby pociągowej, więc znalazłem tę 2000 mm (78 cali ~ 6,5 stopy) na ebayu https:/ /www.ebay.com/itm/323211448286 Na szczęście ten producent oferuje wytrzymałą mosiężną nakrętkę z szerokim kołnierzem. Większość innych marek ma wąskie kołnierze z małymi otworami montażowymi tak blisko wału, że nie pozostawiają miejsca na podkładki i przeciwnakrętki.

Łącznik wałka 8mm do 10mm https://smile.amazon.com/gp/product/B07X4VHYTQ Upewnij się, że używasz solidnego łącznika typu zaciskowego, ponieważ trzyma się on znacznie mocniej niż typ ze śrubą dociskową i nie uszkodzi wał lub śruba pociągowa.

Dowolny pilot na podczerwień

Okablowanie między Arduino a sterownikiem krokowym https://smile.amazon.com/dp/B07D58W66X Zaprogramowałem Arduino za pomocą sąsiednich pinów, dzięki czemu mogłem użyć takiego szerokiego złącza nagłówkowego, które nie będzie łatwo się poluzować.

4-żyłowy przewód między sterownikiem krokowym a sterownikiem krokowym

Przewód 2-żyłowy między Arduino a mikroprzełącznikiem

Złącza zaciskowe w stylu euro

Krok 4:

Użyłem biblioteki steppera AccelStepper, więc mogłem stopniowo uruchamiać i zatrzymywać stepper, ponieważ w grę wchodziło sporo masy, ale nadal musiałem ustawić stepper w pozycji wyjściowej przy włączaniu za pomocą mikroprzełącznika. Znalazłem ten film i samouczek na YouTube, które pokazały, jak ustawić stepper w pozycji wyjściowej za pomocą zwykłego przełączania pinów wysoki/niski przed przekazaniem sterowania AccelStepper w celu szybszego ruchu.

Krok 5:

Użyłem Arduino Uno i przewodów połączeniowych do fazy kodowania i prototypowania.

Krok 6:

Zanim mogłem napisać szkic do windy, musiałem znaleźć kody szesnastkowe IR dla przycisków na pilocie, których zamierzałem używać w górę iw dół, więc przesłałem załączony szkic do Arduino i otworzyłem monitor szeregowy, aby wyświetlić kody podczas Nacisnąłem przyciski na pilocie.

PS To jest mój pierwszy projekt Arduino na Instructables. Z jakiegoś powodu kod staje się nieczytelny, gdy używam opcji formatu kodu lub załączam jako zwykły tekst, więc przesłałem go z rozszerzeniem.c. Po prostu zmień jego nazwę na rozszerzenie.ino Arduino. Lub.txt, jeśli chcesz tylko rzucić okiem na to.

Krok 7:

Kod do samej windy.

Krok 8:

Użyłem Arduino Uno i pojedynczych przewodów połączeniowych do fazy prototypowania, ale chciałem użyć 5-pinowego kabla z nagłówkiem, aby zapobiec przypadkowemu poluzowaniu przewodów. Jedyną pełnowymiarową płytą Arduino, jaką udało mi się znaleźć bez preinstalowanych pinów nagłówka, była Arduino Leonardo z oficjalnego sklepu Arduino. Kod jest taki sam dla obu, z wyjątkiem znanego konfliktu między diodą LED pin 13 Leonardo i odbiornikiem podczerwieni, więc nie mogłem zmusić diody LED do migania w celu wizualnego sprzężenia zwrotnego podczas odbierania sygnałów podczerwieni, tak jak w przypadku Uno, ale to nie było duże. Jedyne inne zauważalne różnice polegają na tym, że Leonardo używa złącza micro USB i uruchamia się znacznie szybciej niż Uno. Zagiąłem przewody odbiornika IR o 90 stopni i przylutowałem go na stałe, aby zmierzyć się z górną częścią obudowy, w której planowałem przykleić migacz IR Harmony Hub.

Krok 9:

Chciałem, aby wszystko było tak kompaktowe, jak to tylko możliwe, więc znalazłem tę małą regulowaną skrzynkę kablową/mocowanie modemu https://smile.amazon.com/dp/B077T45BXR do przechowywania Arduino, sterownika krokowego i zasilacza. Użyłem rzepów i silikonowej taśmy serwo, aby wszystko nie wyślizgiwało się podczas dokręcania mocowania. Zaciski kroku, kierunku i włączania na sterowniku krokowym nie mają wspólnego uziemienia, a ja miałem tylko jeden przewód uziemiający pochodzący z Arduino, więc użyłem przewodów połączeniowych (te małe czarne pętle) do połączenia wszystkich zacisków uziemiających na steperze kierowca. Ten mały, wystający drut, który nie jest jeszcze podłączony do niczego, jest przewodem dodatnim dla mikroprzełącznika. Zasadniczo z Arduino pochodzi krok, kierunek, włączenie, mikroprzełącznik i przewód uziemiający.

Krok 10:

Instalacja nakrętki ACME, śruby pociągowej i samego silnika krokowego nie była trudna, ale potrzebowałem DUŻO pomocy przy usuwaniu obrazu i przeciwwag, aby dostać się do ramy.

Krok 11:

Zainstalowana nakrętka ACME.

Krok 12:

Oto krótki film przedstawiający naprowadzającą część szkicu. Z założenia jest powolny, ponieważ poluje na wyłącznik krańcowy. Bazowanie rozpoczyna się automatycznie po każdym zaniku zasilania, więc sterownik krokowy zna jego pozycję. Jeśli zwiększysz głośność przy znaku 12 sekund, usłyszysz kliknięcie mikroprzełącznika, gdy zostanie wciśnięty, i ponowne kliknięcie, gdy zostanie zwolniony po cofnięciu kroku.

Krok 13:

I wreszcie winda w akcji. Podniesienie obrazu o 53 cale zajmuje 25 sekund.

Krok 14:

Elementy montowane za telewizorem.

Krok 15:

Nauczyłem się kilku lekcji pisania i debugowania kodu. Po pierwsze, stepper zacząłby bazować po włączeniu zasilania, nawet jeśli mikroprzełącznik został odłączony, więc zamiast tego podłączyłem Arduino do normalnie zamkniętej (NC) strony przełącznika i dodałem kod, aby wyjść ze szkicu, jeśli przełącznik nie jest wykryte, w przeciwnym razie stepper nigdy nie przestanie naprowadzać. Jeśli używasz normalnie otwartej (NO) strony przełącznika, Arduino nie może stwierdzić, czy przełącznik jest otwarty, czy po prostu nie jest podłączony. Drugą lekcją, jakiej się nauczyłem, jest to, że sterownik krokowy używa mocy (pełnej lub połowy mocy, w zależności od ustawienia przełącznika DIP na sterowniku krokowym), aby utrzymać sterownik krokowy w miejscu, gdy się nie porusza. Ma to sens w przypadku aplikacji do drukowania CNC i 3D, ale nie musiałem go utrzymywać w miejscu przez wiele godzin (Wskazówka: Utrzymanie połowy mocy sprawia, że silnik krokowy nie jest tak gorący), ponieważ używałem stosunkowo neutralnie wyważonego mechanizmu podnoszącego. Rozwiązaniem jest zastosowanie pinów ENA (enable) sterownika krokowego. Podłączyłem ENA + sterownika krokowego do pinu w Arduino, a ENA- do masy Arduino i po prostu przełączyłem pin ENA + na HIGH (On), aby powiedzieć sterownikowi krokowemu, aby odciął zasilanie steppera między ruchami. Gdybym używał tego do podnoszenia ciężkiego telewizora, najpierw spróbowałbym użyć nakrętki zabezpieczającej przed luzem, aby sprawdzić, czy to wystarczy, aby go utrzymać, zanim użyję stale zasilanego steppera, aby oszczędzać energię. Mam nadzieję, że ten Instruktaż był dla kogoś pomocny! Dzięki za uwagę!