Modelem ovládaný výtah Arduino: 7 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:19

V tomto Instructable vám ukážu, jak jsem postavil dvouúrovňový hračkový výtah s funkčními posuvnými dveřmi a autem, které se pohybuje nahoru a dolů na vyžádání.

Srdcem výtahu je Arduino Uno (nebo v tomto případě Adafruit Metro), na kterém je nainstalován Adafruit Motor Shield. Štít výrazně usnadňuje řízení dvou serv potřebných k otevírání a zavírání dveří a krokového motoru, který přivádí vůz nahoru a dolů.

Skutečná struktura je opravdu snadná část a lze ji vytvořit libovolným způsobem. Složité je dostat vše tak, aby se vešlo dovnitř, a zajistit, aby byly věci správně zarovnány.

Takže to znamená, pojďme na to!

Zásoby

• Arduino Uno (nebo ekvivalent)
• Motorový štít Adafruit
• Perf deska
• Záhlaví pro Arduino a štít
• Serva s nepřetržitým otáčením (2)
• Krokový motor NEMA 17
• Držák krokového motoru
• Dřevovláknité desky střední hustoty (MDF) 1/2 "a 1/4" kusy
• Hliníkové plechy
• Hliníková tyč
• Hliníkové tyče
• Hliníkový U-kanál
• Ocelový prut
• PVC potrubí (1/8 "a 1/4")
• Ozubený řemen 10 mm
• 10 mm kladky
• horká lepicí pistole
• šrouby
• listy z plexiskla
• Vzorky podlah
• Lepící páska
• Dráty
• Tlačítka Nahoru/Dolů
• Mikrospínače
• Velký lineární pohon - plány jsou zde

Krok 1: Dveře

První problém, který jsem se rozhodl řešit, byly dveře. Dveře se musely pohybovat tam a zpět a být zajištěny ve spodní i horní části, aby se neklapaly.

Natočil jsem pomocí hliníkových u-kanálů, obvykle používaných jako lemování desek, podél dna, abych udržel dveře na správné cestě. Vrchol byl trochu záludnější. Našel jsem online tištěné plány lineárního pohonu online a usoudil jsem, že by byly skvělé pro zavření dveří a jejich otevření. Vyrobil jsem dveře z malých MDF panelů a omotal kolem panelu hliníkovou fólii, aby měl kovový vzhled. (viz fotografie)

Přes horní část dveří jsem dal ocelovou tyč a za horka nalepil na horní část dveřního panelu kus PVC trubky. Tyč se vešla dovnitř trubky a nechala dveře volně cestovat tam a zpět, zatímco spodní osmý palec dveří byl uvnitř u-kanálu, aby byl rovný.

Umístil jsem lineární pohon nad ocelovou tyč a použil více pvc potrubí a více horkého lepidla, aby pohon mohl pohybovat dveřmi. Lineární pohon je navržen kolem hobby servomotoru, takže jsem je přidal.

Krok 2: Struktura

Nejprve jsem udělal hrubý náčrt toho, jak jsem chtěl, aby výtah vypadal. Mělo to mít 2 patra, s autem, které jde nahoru a dolů, a dveřmi, které se otevírají v každém patře. Konečný produkt se odchýlil od původního náčrtu, ale to je v pořádku!

Dále jsem postavil konstrukci z dřevovláknité desky střední hustoty (MDF), změřil podlahy a dveřní otvory a vyřezal tvary pomocí skládačky a děrovky. Základna a horní část jsou o něco větší než budova, aby získaly určitou stabilitu a vizuální přitažlivost. Struktura má pouze 3 strany, protože jsem se rozhodl nechat záda otevřená, abyste se mohli podívat dovnitř.

Boční díly jsou 24 palců vysoké a 12 palců široké a horní a spodní část je 15 palců čtverečních, všechny jsou vyrobeny z 1/2 MDF panelů. Dveře jsou 6 palců vysoké a asi 4 palce široké. Ujistěte se, že necháte dostatek místa aby byly dveře skryty do strany, když jsou otevřené.

Také jsem přidal malou přistávací římsu mimo 2. patro.

Na každé dveře jsem také vytvořil 2 otvor pro indikátor okna nebo podlahy, otvory pro tlačítka pro volání vedle každých dveří a malý otvor pro LED nad každým otvorem dveří (který jsem nezavinul)

Celé jsem to natřel kovově modrou barvou.

Krok 3: Auto

Výtahová kabina byla vyrobena z MDF a kusu plexiskla vzadu, takže můžete vidět auta Matchbox nebo Lego, které jste vložili do výtahu. Samotné auto je jednoduchá krabice, nic moc efektního. Namaloval jsem to a vložil dovnitř nějaké pohlednice jako plakáty. Ukázalo se to docela těžké, takže jsem si nebyl jistý, jak to motor zvedne podle mého původního plánu. K tomu se ještě vrátíme.

Nejtěžší na tom autě bylo, jak to zvednout a zabránit tomu, aby se to nehýbalo. Pomocí vyzkoušené a opravdové metody horkého lepidla a PVC (k tomu se ještě vrátím, abych na to nezapomněl) jsem vložil čtyři hliníkové tyče směřující shora dolů do struktury a seřadil je auto a dýmku jsem lepil v každém rohu. To drželo výtah na místě, jak šel nahoru a dolů.

3D vytištěné části docela trčely z vnitřní stěny konstrukce, takže jsem musel držet výtahovou kabinu pár palců od dveřního otvoru. Nechtěl jsem mít na dně výtahové šachty hromadu těl od minifigů Lega, kterým „nevadila ta obrovská mezera“, a tak jsem do dveří přidal krátkou plošinu, která se dost přiblížila otevřené straně kabiny výtahu, který problém vyřešil.

Krok 4: Motor a protizávaží

Dalším problémem bylo, jak dostat auto nahoru a dolů. Koupil jsem krokový motor NEMA-17 (to je velikost, ne výkon) od společnosti Adafruit a pokusil jsem se s ním zvednout kabinu výtahu pomocí šňůry a 3D potištěné cívky připevněné k hřídeli stepperu, aby se struna navinula.

To nefungovalo, a tak jsem začal přemýšlet o tom, jak funguje skutečný výtah, s protizávažím. Motor tak nemusí zvednout celou hmotnost vozu, ale pouze musí zahájit počáteční pohyb, který vyžaduje mnohem menší točivý moment. Na tomto projektu jsem se hodně dozvěděl o točivém momentu.

Můj nápad s protizávažím byl každopádně solidní a nakonec jsem použil systém 10 mm širokého pásu a kladky, podobný tomu, který se používá při stavbě 3D tiskárny. Vůz vážil asi jeden kilogram (2 libry) a krokový motor byl hodnocen jako schopný zvednout 2 kilogramy na jeden centimetr ze středu hřídele. (Více problémů s točivým momentem) Takže to bylo dobré.

Jeden konec pásu byl připevněn k horní části kabiny výtahu (pomocí přišroubované kovové desky), poté pás směřoval přímo nahoru a na ozubené kolo na krokovém motoru, který byl namontován na strop konstrukce. Pás poté přešel o 90 stupňů přes horní část konstrukce k druhé ozubené kladce, která byla připevněna k další ocelové tyči, namontované na konzolách. (viz obrázky) Odtud se pás otočil o dalších 90 stupňů rovně dolů a toto bylo připevněno k protizávaží. (Zjevně je musíte změřit a umístit přesně, aby nedošlo k nadměrnému namáhání pásu)

Protizávaží bylo vyrobeno ze čtyř kusů vzorové dřevěné podlahy od Home Depot, které jsem k sobě přišrouboval a lepil. Pás byl upnut uprostřed kusů a přebytečný ocas byl také přišroubován na vnější straně. Umístil jsem 2 ocelové tyče, na které se protizávaží pohybovalo nahoru a dolů, a pomocí PVC trubek přilepených na obou stranách svazku protizávaží jej upevnil.

Když byly všechny konstrukční prvky na svém místě, bylo načase zapracovat na elektronice.

Krok 5: Přepínače a elektronika

Mozkem tohoto projektu je Arduino Uno s navrchem Adafruit Motor Shield. Štít velmi usnadňuje řízení dvou servomotorů a krokového motoru a zároveň umožňuje přístup k většině kolíků na Arduinu. Krokový motor také vyžaduje více než 5V výstup Arduina a štít vám umožňuje zvýšit napětí motoru a snížit jej pro Arduino. Motor má až 12V, ale nakonec jsem šel s 9V vstupem, protože jsem na jednom Arduinu smažil regulátor napětí, když se uvízly jedny dveře.

Vzal jsem si další stránku z toho, jak jsou 3D tiskárny stavěny, a ve všech bodech, kde chcete, aby se věci přestaly hýbat, jsem použil malé kontaktní spínače. Takže jsem měl momentální kontaktní spínače na 6 místech. Zjistili, kde je auto a jaký je stav jednotlivých dveří. Když bylo auto ve spodní části konstrukce, stisklo spínač pod autem. Když byl nahoře, byl aktivován spínač ve spodní části protizávaží. Dveře také stiskly spínač na obou stranách, když byly otevřené nebo zavřené.

Abych zavolal výtah, dal jsem na přední část konstrukce osvětlená tlačítka. Jsou to skvělá trojúhelníková tlačítka s LED diodami uvnitř, takže se při stisknutí rozsvítí (pokud je zapojíte tímto způsobem).

Vlastní kód pro tento projekt není příliš složitý. Hlavní smyčka náčrtu Arduino kontroluje stisknutí tlačítka nahoru nebo dolů. V závislosti na poloze vozu program reaguje buď pohybem auta, poté otevřením dveří na několik sekund a zavřením dveří. Nebo pokud je auto na podlaze, kde bylo stisknuto tlačítko, jednoduše otevře dveře a po 5 sekundách je zavře.

Bylo mnoho a mnoho řešení problémů, ale nakonec jsem vše fungoval spolehlivě. Posledním krokem byl velký kus plexiskla na zádech s vyvrtaným otvorem pro přístup k napájecímu konektoru.

Byl to opravdu zábavný projekt a hodně jsem se naučil. Když jsem to stavěl, všude jsem hledal plány na něco takového, ale moc jsem toho nenašel. Doufejme tedy, že tento Instructable může pomoci někomu, kdo chce vybudovat podobný projekt.

Krok 6: Uzavření myšlenek

Jedna věc, kterou bych přidal ke druhé stavbě, by byl způsob, jak vycítit, že něco blokuje dveře, jako skutečný výtah. Myslím, že nějaký světelný senzor by mohl fungovat, ale někdo chytřejší než já na to přijde.

Také to byl projekt pro klienta a já jsem mu jej odeslal pomocí UPS. Nechal jsem však UPS zabalit, což se ukázalo jako obrovská chyba. Výtah dorazil s odlomenými kousky, pás byl odpojen a jedny dveře nefungovaly. Pracoval jsem s klientem na jeho zprovoznění, ale některé z mých horkých lepených PVC trubek se uvolnily a v budoucnu bych se pravděpodobně pokusil najít elegantnější řešení než horké lepidlo. Také příště to zabalím sám! Doufám, že se vám tento Instructable líbil. Podívejte se na další projekty na cascobaystudios.com

Děkuji za přečtení a uvidíme se příště!

Krok 7: Kód

Kód Arduino je v přiloženém souboru. Je to zatracený nepořádek, ale funguje to!

Druhé místo v soutěži Arduino Contest 2020