Μοντέλο ασανσέρ ελεγχόμενο από Arduino: 7 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Σε αυτό το Instructable θα σας δείξω πώς έφτιαξα έναν ανελκυστήρα παιχνιδιών δύο επιπέδων, με λειτουργικές συρόμενες πόρτες και ένα αυτοκίνητο που κινείται πάνω-κάτω κατά παραγγελία.

Η καρδιά του ασανσέρ είναι ένα Arduino Uno (ή στην προκειμένη περίπτωση ένα μετρό Adafruit), με το Adafruit Motor Shield να είναι εγκατεστημένο πάνω του. Η ασπίδα καθιστά πολύ πιο εύκολη την οδήγηση των δύο σερβομηχανισμών που απαιτούνται για το άνοιγμα και το κλείσιμο των θυρών και το βηματικό μοτέρ που φέρνει το αυτοκίνητο πάνω κάτω.

Η πραγματική δομή είναι πραγματικά το εύκολο μέρος και μπορεί να γίνει με όποιον τρόπο θέλετε. Το δύσκολο κομμάτι είναι να χωρέσουν τα πάντα μέσα και να βεβαιωθείτε ότι τα πράγματα ευθυγραμμίζονται σωστά.

Λοιπόν, αυτό είπε, ας φτάσουμε!

Προμήθειες

• Arduino Uno (ή ισοδύναμο)
• Adafruit Motor Shield
• Perf σανίδα
• Κεφαλίδες για Arduino και ασπίδα
• Servos συνεχούς περιστροφής (2)
• Βηματικό μοτέρ NEMA 17
• Βάση βηματικού κινητήρα
• Ινοσανίδες μέσης πυκνότητας (MDF) 1/2 "και 1/4" τεμάχια
• Φύλλα αλουμινίου
• Μπάρα αλουμινίου
• Ράβδοι αλουμινίου
• Κανάλι U από αλουμίνιο
• Ατσάλινη ράβδος
• Σωλήνας PVC (1/8 "και 1/4")
• Ιμάντας χρονισμού 10mm
• Τροχαλίες 10mm
• πιστόλι θερμής κόλλας
• βίδες
• φύλλα πλεξιγκλάς
• Δείγματα δαπέδων
• Κολλητική ταινία
• Καλώδια
• Κουμπιά επάνω/κάτω
• Μικροδιακόπτες
• Μεγάλος γραμμικός ενεργοποιητής - τα σχέδια είναι εδώ

Βήμα 1: Οι πόρτες

Το πρώτο πρόβλημα που αποφάσισα να αντιμετωπίσω ήταν οι πόρτες. Οι πόρτες έπρεπε να κινούνται μπρος -πίσω, και να είναι ασφαλισμένες στο κάτω μέρος και στην κορυφή, ώστε να μην ανακινούνται τριγύρω.

Τελείωσα χρησιμοποιώντας κανάλια u από αλουμίνιο, που συνήθως χρησιμοποιούνται ως μπορντούρα για σανίδες, κατά μήκος του πυθμένα για να διατηρήσω τις πόρτες σε καλό δρόμο. Η κορυφή ήταν λίγο πιο περίπλοκη. Βρήκα σχέδια τρισδιάστατης εκτύπωσης για έναν γραμμικό ενεργοποιητή στο διαδίκτυο και σκέφτηκα ότι θα ήταν υπέροχα για να σπρώξετε την πόρτα κλειστή και να την τραβήξετε. Έφτιαξα τις πόρτες από μικρά πάνελ MDF και τύλιξα λίγο φύλλο αλουμινίου γύρω από το πάνελ για να του δώσω μια μεταλλική εμφάνιση. (δείτε φωτογραφίες)

Έβαλα μια χαλύβδινη ράβδο στην κορυφή της πόρτας και κόλλησα εν θερμώ ένα κομμάτι σωλήνα PVC στην κορυφή του πίνακα της πόρτας. Η ράβδος χωρούσε μέσα στον σωλήνα και επέτρεπε στην πόρτα να ταξιδεύει ελεύθερα μπρος-πίσω, ενώ το κάτω μέρος της πόρτας περίπου 8 ιντσών ήταν μέσα στο κανάλι u για να το κρατήσει ευθεία.

Τοποθέτησα τον γραμμικό ενεργοποιητή πάνω από τη ράβδο χάλυβα και χρησιμοποίησα περισσότερο σωλήνα PVC και περισσότερη θερμή κόλλα για να επιτρέψω στον ενεργοποιητή να μετακινήσει την πόρτα. Ο γραμμικός ενεργοποιητής έχει σχεδιαστεί γύρω από έναν σερβοκινητήρα μεγέθους χόμπι, οπότε τους πρόσθεσα.

Βήμα 2: Η δομή

Πρώτα έκανα ένα πρόχειρο σκίτσο για το πώς ήθελα να μοιάζει το ασανσέρ. Έπρεπε να έχει 2 ορόφους, με ένα αυτοκίνητο που ανεβοκατεβαίνει και πόρτες που ανοίγουν σε κάθε όροφο. Το τελικό προϊόν αποκλίνει από το αρχικό σκίτσο, αλλά δεν πειράζει!

Στη συνέχεια έχτισα τη δομή από ινοσανίδες μέσης πυκνότητας (MDF), μέτρησα τα δάπεδα και τα ανοίγματα των θυρών και έκοψα τα σχήματα με ένα παζλ και ένα πριόνι τρύπας. Η βάση και η κορυφή είναι λίγο μεγαλύτερα από το κτίριο για να του δώσουν κάποια σταθερότητα και οπτική γοητεία. Η δομή έχει μόνο 3 πλευρές, καθώς αποφάσισα να αφήσω την πλάτη ανοιχτή για να μπορείτε να κοιτάξετε μέσα.

Τα πλαϊνά κομμάτια έχουν ύψος 24 ίντσες και πλάτος 12 ίντσες, και το πάνω και το κάτω μέρος είναι 15 ίντσες τετράγωνα, όλα κατασκευασμένα από πάνελ MDF 1/2 . Οι πόρτες έχουν ύψος 6 ίντσες και πλάτος περίπου 4 ίντσες. Φροντίστε να αφήσετε αρκετό χώρο για να κρυφτεί η πόρτα στο πλάι όταν είναι ανοιχτή.

Πρόσθεσα επίσης μια μικρή προεξοχή προσγείωσης για έξω από τον 2ο όροφο.

Έκανα επίσης μια τρύπα 2 πάνω από κάθε πόρτα για δείκτη παραθύρου ή δαπέδου, τρύπες για τα κουμπιά κλήσης δίπλα από κάθε πόρτα και μια μικρή τρύπα για LED πάνω από κάθε άνοιγμα πόρτας (την οποία δεν τελείωσα χρησιμοποιώντας)

Ζωγράφισα το σύνολο με μεταλλικό μπλε χρώμα.

Βήμα 3: Το αυτοκίνητο

Το αυτοκίνητο του ανελκυστήρα ήταν κατασκευασμένο από MDF και ένα κομμάτι πλεξιγκλάς στο πίσω μέρος, ώστε να μπορείτε να δείτε τα αυτοκίνητα Matchbox ή τα παιδιά της Lego που βάζετε στο ασανσέρ. Το ίδιο το αυτοκίνητο είναι ένα απλό κουτί, τίποτα πολύ φανταχτερό. Το έβαψα και έβαλα μερικές καρτ ποστάλ μέσα ως αφίσες. Βγήκε κάπως βαρύ, οπότε δεν ήμουν σίγουρος πώς θα το ανέβαζε ο κινητήρας χρησιμοποιώντας το αρχικό μου σχέδιο. Θα επανέλθουμε σε αυτό.

Το δύσκολο κομμάτι του αυτοκινήτου ήταν πώς να το σηκώσετε και να το αποφύγετε. Χρησιμοποιώντας τη δοκιμασμένη και αληθινή μέθοδο θερμής κόλλας και pvc (θα επανέλθω και σε αυτό, μην το ξεχάσω), έβαλα τέσσερις ράβδους αλουμινίου από την κορυφή προς το κάτω μέρος της δομής και τις ευθυγράμμισα με το αυτοκίνητο και το σωλήνα που κόλλησα σε κάθε γωνία. Αυτό κράτησε το ασανσέρ στη θέση του καθώς ανέβαινε και κατέβαινε.

Τα τρισδιάστατα τυπωμένα μέρη είχαν κολλήσει αρκετά από τον εσωτερικό τοίχο της δομής, οπότε έπρεπε να κρατήσω το αυτοκίνητο του ασανσέρ μερικά ίντσες πίσω από το άνοιγμα της πόρτας. Δεν ήθελα να έχω ένα σωρό σωμάτων στο κάτω μέρος του φρεατίου του ανελκυστήρα από μίνι φιγούρες Lego που δεν «έβλεπαν το τεράστιο κενό», οπότε πρόσθεσα μια μικρή πλατφόρμα μέσα στην πόρτα, που έφτασε αρκετά κοντά στην ανοιχτή πλευρά του αυτοκινήτου του ασανσέρ, που έλυσε το πρόβλημα.

Βήμα 4: Κινητήρας και αντίβαρο

Το επόμενο πρόβλημα ήταν πώς να πάει το αυτοκίνητο να ανεβοκατεβαίνει. Αγόρασα ένα βηματικό μοτέρ NEMA-17 (αυτό είναι το μέγεθος, όχι η ισχύς) από την Adafruit και προσπάθησα να σηκώσω το αυτοκίνητο του ασανσέρ με αυτό χρησιμοποιώντας μια χορδή και ένα τρισδιάστατο τυπωμένο καρούλι που στερεώθηκε στον άξονα του βηματισμού για να τυλίξει τη χορδή.

Αυτό δεν λειτούργησε, οπότε άρχισα να σκέφτομαι πώς λειτουργεί ένας πραγματικός ανελκυστήρας, με αντίβαρο. Με αυτόν τον τρόπο ο κινητήρας δεν χρειάζεται να σηκώσει όλο το βάρος του αυτοκινήτου, απλώς πρέπει να ξεκινήσει την αρχική κίνηση, η οποία απαιτεί πολύ λιγότερη ροπή. Έμαθα πολλά για τη ροπή σε αυτό το έργο.

Ούτως ή άλλως, η ιδέα μου για το αντίβαρο ήταν σταθερή και τελείωσα χρησιμοποιώντας ένα σύστημα ζώνης και τροχαλίας πλάτους 10 mm, παρόμοιο με αυτό που χρησιμοποιείται για την κατασκευή ενός 3D εκτυπωτή. Το αυτοκίνητο ζύγιζε περίπου ένα κιλό (2 λίβρες) και ο βηματικός κινητήρας βαθμολογήθηκε ως ικανός να σηκώσει 2 κιλά σε ένα εκατοστό από το κέντρο του άξονα. (Περισσότερα προβλήματα ροπής) Έτσι ήταν καλό να πάμε.

Το ένα άκρο του ιμάντα ήταν προσαρτημένο στην κορυφή του θαλάμου του ανελκυστήρα (χρησιμοποιώντας μια βιδωτή μεταλλική πλάκα), στη συνέχεια ο ιμάντας ανέβηκε κατευθείαν πάνω και σε ένα οδοντωτό γρανάζι στο βηματικό μοτέρ, το οποίο ήταν τοποθετημένο στην οροφή της δομής. Ο ιμάντας στη συνέχεια πέρασε 90 μοίρες στην κορυφή της δομής σε μια δεύτερη οδοντωτή τροχαλία, η οποία ήταν προσαρτημένη σε μια άλλη χαλύβδινη ράβδο, τοποθετημένη σε αγκύλες. (δείτε εικόνες) Από εκεί η ζώνη πήρε άλλη μια στροφή 90 μοιρών κατ 'ευθείαν προς τα κάτω και συνδέθηκε με το αντίβαρο. (Προφανώς πρέπει να τα μετρήσετε όλα αυτά και να τα τοποθετήσετε με ακρίβεια για να αποφύγετε επιπλέον πίεση στη ζώνη)

Το αντίβαρο ήταν φτιαγμένο από τέσσερα κομμάτια δείγματος ξύλινου δαπέδου από το Home Depot που τα βίδωσα και τα κολλήσαμε μεταξύ τους. Η ζώνη ήταν σφιγμένη στη μέση των κομματιών και η περίσσεια της ουράς επίσης βιδώθηκε στο εξωτερικό. Τοποθέτησα 2 χαλύβδινες ράβδους για να κινείται το αντίβαρο πάνω -κάτω, χρησιμοποιώντας τους σωλήνες PVC που είναι κολλημένοι εκατέρωθεν της δέσμης αντίβαρου για να το τοποθετήσουν.

Με όλα τα δομικά κομμάτια στη θέση τους, ήταν καιρός να εργαστούμε στα ηλεκτρονικά.

Βήμα 5: Διακόπτες και ηλεκτρονικά

Ο εγκέφαλος αυτού του έργου είναι ένα Arduino Uno, με ένα Adafruit Motor Shield στην κορυφή. Η ασπίδα καθιστά πολύ πιο εύκολη την οδήγηση των δύο σερβοκινητήρων και του βηματικού κινητήρα, ενώ εξακολουθεί να επιτρέπει την πρόσβαση στις περισσότερες ακίδες του Arduino. Ο βηματικός κινητήρας απαιτεί επίσης περισσότερα από την έξοδο 5V του Arduino και η ασπίδα σάς επιτρέπει να αυξήσετε την τάση στον κινητήρα και να τον κατεβάσετε για το Arduino. Ο κινητήρας παίρνει έως και 12V, αλλά τελικά πήγα με είσοδο 9V, αφού τηγάνισα έναν ρυθμιστή τάσης σε ένα Arduino όταν μία από τις πόρτες κόλλησε.

Πήρα μια άλλη σελίδα από τον τρόπο κατασκευής των τρισδιάστατων εκτυπωτών και χρησιμοποίησα μικρούς διακόπτες επαφής σε όλα τα σημεία όπου θέλετε να σταματήσουν να κινούνται τα πράγματα. Έτσι, είχα έναν στιγμιαίο διακόπτη επαφής σε 6 τοποθεσίες. Εντόπισαν πού ήταν το αυτοκίνητο και ποια ήταν η κατάσταση κάθε πόρτας. Όταν το αυτοκίνητο βρισκόταν στο κάτω μέρος της δομής, πίεζε έναν διακόπτη κάτω από το αυτοκίνητο. Όταν ήταν στην κορυφή, ενεργοποιήθηκε ένας διακόπτης στο κάτω μέρος του αντίβαρου. Οι πόρτες χτύπησαν επίσης έναν διακόπτη εκατέρωθεν, όταν ήταν ανοιχτός ή κλειστός.

Για να καλέσω το ασανσέρ, έβαλα φωτισμένα κουμπιά στο μπροστινό μέρος της δομής. Αυτά είναι δροσερά τριγωνικά κουμπιά με LED στο εσωτερικό, ώστε να ανάβουν όταν πιέζονται (αν τα συνδέσετε με αυτόν τον τρόπο).

Ο πραγματικός κώδικας για αυτό το έργο δεν είναι πολύ περίπλοκος. Ο κύριος βρόχος του σκίτσου Arduino ελέγχει για πατήματα κουμπιών πάνω ή κάτω. Ανάλογα με τη θέση του αυτοκινήτου, το πρόγραμμα απαντά είτε μετακινώντας το αυτοκίνητο, στη συνέχεια ανοίγοντας την πόρτα για μερικά δευτερόλεπτα και κλείνοντας την πόρτα. Or, αν το αυτοκίνητο βρίσκεται στο πάτωμα όπου πατήθηκε το κουμπί, απλώς ανοίγει την πόρτα και μετά το κλείνει μετά από 5 δευτερόλεπτα.

Υπήρχαν πολλά και πολλά προβλήματα αντιμετώπισης προβλημάτων, αλλά τελικά πήρα τα πάντα να λειτουργούν αξιόπιστα. Το τελευταίο βήμα ήταν ένα μεγάλο κομμάτι πλεξιγκλάς στο πίσω μέρος με μια τρύπα για πρόσβαση στην πρίζα.

Αυτό ήταν ένα πραγματικά διασκεδαστικό έργο και έμαθα πολλά. Όταν το έχτιζα έψαχνα παντού για σχέδια για κάτι τέτοιο, αλλά δεν μπορούσα να βρω πολλά. Ελπίζουμε λοιπόν ότι αυτό το Instructable μπορεί να βοηθήσει κάποιον που θέλει να κατασκευάσει ένα παρόμοιο έργο.

Βήμα 6: Κλείσιμο σκέψεων

Ένα πράγμα που θα προσέθετα σε μια δεύτερη κατασκευή θα ήταν ένας τρόπος να αισθανθούμε αν κάτι μπλοκάρει την πόρτα, σαν ένα πραγματικό ασανσέρ. Νομίζω ότι κάποιος αισθητήρας φωτός θα μπορούσε να λειτουργήσει, αλλά κάποιος πιο έξυπνος από μένα μπορεί να το καταλάβει.

Επίσης, αυτό ήταν ένα έργο για έναν πελάτη και το έστειλα σε αυτά χρησιμοποιώντας UPS. Ωστόσο, άφησα το UPS να το συσκευάσει, το οποίο αποδείχθηκε τεράστιο λάθος. Ο ανελκυστήρας έφτασε με μερικά κομμάτια σπασμένα και η ζώνη απελευθερώθηκε και η μία πόρτα δεν λειτουργούσε. Δούλεψα με τον πελάτη για να το θέσω σε λειτουργία, αλλά μερικοί από τους θερμοκολλημένους σωλήνες PVC μου βγήκαν και στο μέλλον μάλλον θα προσπαθούσα να βρω μια πιο κομψή λύση από την καυτή κόλλα. Επίσης, την επόμενη φορά θα το συσκευάσω μόνος μου! Ελπίζω να σας άρεσε αυτό το Instructable. Δείτε περισσότερα έργα στο cascobaystudios.com

Ευχαριστώ που διαβάσατε και θα τα πούμε την επόμενη φορά!

Βήμα 7: Κωδικός

Ο κωδικός Arduino βρίσκεται στο συνημμένο αρχείο. Είναι ένα αιματηρό χάος, αλλά λειτουργεί!

Επόμενοι στο Διαγωνισμό Arduino 2020