Model Elevator sterowany Arduino: 7 kroków (ze zdjęciami)

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

W tej instrukcji pokażę, jak zbudowałem dwupoziomową zabawkową windę, z działającymi drzwiami przesuwnymi i samochodem, który porusza się w górę iw dół na żądanie.

Sercem windy jest Arduino Uno (lub w tym przypadku Adafruit Metro), na którym zainstalowano Adafruit Motor Shield. Osłona znacznie ułatwia kierowanie dwoma serwomechanizmami wymaganymi do otwierania i zamykania drzwi oraz silnikiem krokowym, który podnosi i opuszcza samochód.

Rzeczywista struktura jest naprawdę łatwa i może być wykonana w dowolny sposób. Trudną częścią jest dopasowanie wszystkiego do środka i upewnienie się, że wszystko jest odpowiednio wyrównane.

Więc, to powiedziawszy, przejdźmy do tego!

Kieszonkowe dzieci

• Arduino Uno (lub odpowiednik)
• Osłona silnika Adafruit
• Deska perforowana
• Nagłówki dla Arduino i tarczy
• Serwa obrotowe do pracy ciągłej (2)
• Silnik krokowy NEMA 17
• Mocowanie silnika krokowego
• Płyta pilśniowa o średniej gęstości (MDF) w kawałkach 1/2" i 1/4"
• Blachy aluminiowe
• Pręt aluminiowy
• Pręty aluminiowe
• Aluminiowy kanał U
• Stalowy pręt
• Rura PCV (1/8" i 1/4")
• Pasek rozrządu 10mm
• koła pasowe 10mm
• pistolet na gorący klej
• śruby
• arkusze z pleksiglasu
• Próbki podłóg
• Taśma klejąca
• Przewody
• Przyciski góra/dół
• Mikroprzełączniki
• Duży siłownik liniowy - plany są tutaj

Krok 1: Drzwi

Pierwszym problemem, który postanowiłem rozwiązać, były drzwi. Drzwi musiały poruszać się tam i z powrotem i być zabezpieczone na dole i na górze, aby nie trzepotały.

Zakończyłem za pomocą aluminiowych kanałów w kształcie litery U, zwykle używanych jako obrzeża do desek, wzdłuż dołu, aby utrzymać drzwi na torze. Góra była trochę trudniejsza. Znalazłem wydrukowane w 3D plany siłownika liniowego w Internecie i stwierdziłem, że świetnie nadałyby się one do zamykania drzwi i otwierania ich. Zrobiłem drzwi z małych paneli MDF i owinąłem wokół panelu trochę aluminiowej blachy, aby nadać mu metalowy wygląd. (Zobacz zdjęcia)

Umieściłem stalowy pręt na górze drzwi i przykleiłem na gorąco kawałek rury PCV na górze panelu drzwi. Pręt pasował do rury i pozwalał drzwiom swobodnie poruszać się tam iz powrotem, podczas gdy dolny 8 cal drzwi znajdował się wewnątrz kanału w kształcie litery U, aby utrzymać je prosto.

Umieściłem siłownik liniowy nad stalowym prętem i użyłem więcej rury pcv i więcej gorącego kleju, aby umożliwić siłownikowi przesuwanie drzwi. Siłownik liniowy jest zaprojektowany wokół serwonapędu hobbystycznego, więc dodałem je.

Krok 2: Struktura

Najpierw zrobiłem wstępny szkic tego, jak ma wyglądać winda. Musiał mieć 2 piętra, z samochodem, który jeździ w górę iw dół, i drzwiami otwieranymi na każdym piętrze. Ostateczny produkt odbiegał od pierwotnego szkicu, ale to OK!

Następnie zbudowałem konstrukcję z płyty pilśniowej średniej gęstości (MDF), wymierzyłem podłogi i otwory drzwiowe oraz wycinałem kształty wyrzynarką i otwornicą. Podstawa i góra są nieco większe niż budynek, aby zapewnić mu stabilność i atrakcyjność wizualną. Konstrukcja ma tylko 3 strony, ponieważ zdecydowałem się zostawić tylną część otwartą, aby można było zajrzeć do środka.

Elementy boczne mają 24 cale wysokości i 12 cali szerokości, a góra i dół mają 15 cali kwadratowych, wszystkie wykonane z 1/2 paneli MDF. Drzwi mają 6 cali wysokości i około 4 cali szerokości. Upewnij się, że zostawiłeś wystarczająco dużo miejsca aby drzwi były schowane z boku, gdy są otwarte.

Dodałem również małą półkę do lądowania na zewnątrz drugiego piętra.

Zrobiłem również 2-calowy otwór nad każdymi drzwiami na wskaźnik okna lub podłogi, otwory na przyciski wywołania obok każdych drzwi i mały otwór na diodę LED nad każdym otworem drzwi (którego nie używałem)

Całość pomalowałem na metaliczny niebieski kolor.

Krok 3: Samochód

Wagon windy został wykonany z MDF i kawałka pleksiglasu z tyłu, więc możesz zobaczyć samochody Matchbox lub Lego, których wsadziłeś do windy. Samo auto jest prostym pudełkiem, nic nadzwyczajnego. Pomalowałem go i umieściłem w środku kilka pocztówek jako plakaty. Okazał się dość ciężki, więc nie byłem pewien, jak silnik podniesie go, używając mojego oryginalnego planu. Wrócimy do tego.

Najtrudniejszą częścią samochodu było to, jak go podnieść i powstrzymać przed kołysaniem się. Stosując wypróbowaną i prawdziwą metodę klejenia na gorąco i pvc (do tego też wrócę, nie zapomnij), włożyłem cztery aluminiowe pręty biegnące od góry do dołu konstrukcji i ułożyłem je w szeregu auto i fajkę przykleiłem na każdym rogu. To utrzymywało windę na miejscu, gdy poruszała się w górę iw dół.

Części wydrukowane w 3D wystawały trochę z wewnętrznej ściany konstrukcji, więc musiałem trzymać windę kilka centymetrów od otworu drzwiowego. Nie chciałem mieć stosu ciał na dnie szybu windy od minifigurek Lego, którym nie przeszkadzała ogromna luka, więc dodałem krótką platformę wewnątrz drzwi, która zbliżyła się do otwartej strony windy, co rozwiązało problem.

Krok 4: Silnik i przeciwwaga

Następny problem polegał na tym, jak sprawić, by samochód poruszał się w górę iw dół. Kupiłem silnik krokowy NEMA-17 (to rozmiar, a nie moc) od Adafruit i próbowałem podnieść za jego pomocą windę za pomocą sznurka i wydrukowanej w 3D szpuli przymocowanej do wałka krokowego, aby nawinąć sznurek.

To nie zadziałało, więc zacząłem myśleć o tym, jak działa prawdziwa winda z przeciwwagą. W ten sposób silnik nie musi podnosić całego ciężaru samochodu, musi jedynie rozpocząć ruch początkowy, który wymaga znacznie mniejszego momentu obrotowego. Wiele się nauczyłem o momencie obrotowym w tym projekcie.

W każdym razie mój pomysł na przeciwwagę był solidny i zakończyłem korzystanie z systemu paska i koła pasowego o szerokości 10 mm, podobnego do tego, który jest używany do budowy drukarki 3D. Samochód ważył około jednego kilograma (2 funty), a silnik krokowy został oceniony jako zdolny do podniesienia 2 kilogramów na jeden centymetr od środka wału. (Więcej problemów z momentem obrotowym) Więc dobrze było jechać.

Jeden koniec pasa był przymocowany do górnej części kabiny windy (za pomocą przykręcanej metalowej płytki), następnie pas szedł prosto w górę i na zębatkę na silniku krokowym, który był zamontowany na suficie konstrukcji. Następnie taśma przeszła pod kątem 90 stopni w poprzek konstrukcji do drugiego zębatego koła pasowego, które było przymocowane do innego stalowego pręta, zamontowanego na wspornikach. (patrz zdjęcia) Stamtąd pas skręcił o 90 stopni prosto w dół i został przymocowany do przeciwwagi. (Oczywiście musisz je wszystkie zmierzyć i dokładnie umieścić, aby uniknąć dodatkowego obciążenia paska)

Przeciwwagę wykonano z czterech kawałków przykładowych drewnianych podłóg z Home Depot, które skręciłem i skleiłem taśmą. Pas był zaciskany pośrodku kawałków, a nadmiar ogona również przykręcany na zewnątrz. Umieściłem 2 stalowe pręty, aby przeciwwaga poruszała się w górę iw dół, używając rur PVC przyklejonych po obu stronach wiązki przeciwwagi, aby ją zamontować.

Po umieszczeniu wszystkich elementów konstrukcyjnych nadszedł czas na pracę nad elektroniką.

Krok 5: Przełączniki i elektronika

Mózgiem tego projektu jest Arduino Uno z nakładką Adafruit Motor Shield na szczycie. Osłona znacznie ułatwia sterowanie dwoma serwosilnikami i silnikiem krokowym, jednocześnie umożliwiając dostęp do większości pinów Arduino. Silnik krokowy wymaga również więcej niż 5 V wyjścia Arduino, a osłona umożliwia zwiększenie napięcia do silnika i obniżenie go dla Arduino. Silnik zajmuje do 12 V, ale ostatecznie wybrałem wejście 9 V, ponieważ usmażyłem regulator napięcia na jednym Arduino, gdy jedne z drzwi utknęły.

Wziąłem kolejną stronę ze sposobu budowy drukarek 3D i użyłem małych przełączników stykowych we wszystkich punktach, w których chcesz, aby rzeczy przestały się poruszać. Tak więc miałem chwilowe przełączniki kontaktowe w 6 lokalizacjach. Wykryli, gdzie jest samochód i jaki był stan poszczególnych drzwi. Gdy samochód znajdował się na dole konstrukcji, naciskał przełącznik pod samochodem. Kiedy był na górze, aktywował się przełącznik na dole przeciwwagi. Drzwi uderzały również w przełącznik po obu stronach, gdy był otwarty lub zamknięty.

Aby przywołać windę, umieściłem podświetlone przyciski z przodu konstrukcji. Są to fajne trójkątne przyciski z diodami LED w środku, które zapalają się po naciśnięciu (jeśli je okablowasz w ten sposób).

Rzeczywisty kod tego projektu nie jest zbyt skomplikowany. Główna pętla szkicu Arduino sprawdza naciśnięcia przycisku w górę lub w dół. W zależności od położenia samochodu, program reaguje albo przemieszczeniem samochodu, następnie otwarciem drzwi na kilka sekund i zamknięciem drzwi. Lub, jeśli samochód jest na podłodze, na której został wciśnięty przycisk, po prostu otwiera drzwi, a następnie zamyka je po 5 sekundach.

Było wiele problemów, ale w końcu wszystko działało niezawodnie. Ostatnim krokiem był duży kawałek pleksiglasu z tyłu z wywierconym otworem na dostęp do gniazda zasilania.

To był naprawdę fajny projekt i wiele się nauczyłem. Kiedy go budowałem, szukałem wszędzie planów na coś takiego, ale nie mogłem znaleźć wiele. Miejmy więc nadzieję, że ten Instructable może pomóc komuś, kto chce zbudować podobny projekt.

Krok 6: Myśli zamykające

Jedną rzeczą, którą dodałbym do drugiej wersji, byłby sposób na wyczuwanie, czy coś blokuje drzwi, jak prawdziwa winda. Myślę, że jakiś czujnik światła mógłby działać, ale ktoś mądrzejszy ode mnie może to rozgryźć.

Poza tym był to projekt dla klienta i wysłałem go do niego za pomocą UPS. Jednak pozwoliłem UPS go spakować, co okazało się ogromnym błędem. Przyjechała winda z kilkoma kawałkami odłamanymi, pas był odczepiony, a jedne z drzwi nie działały. Pracowałem z klientem, aby go uruchomić, ale część mojej klejonej na gorąco rury PCV odpadła i w przyszłości prawdopodobnie spróbuję znaleźć bardziej eleganckie rozwiązanie niż klej na gorąco. Następnym razem sam to zapakuję! Mam nadzieję, że podobał wam się ten Instructable. Sprawdź więcej projektów na cascobaystudios.com

Dziękuję za przeczytanie i do zobaczenia następnym razem!

Krok 7: Kod

Kod Arduino znajduje się w załączonym pliku. To cholerny bałagan, ale działa!

Drugie miejsce w konkursie Arduino 2020