Подъемник с шаговым двигателем с ИК-управлением: 15 ступеней

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Мне нужно было автоматизировать снятие большого изображения, за которым скрывается телевизор, установленный над камином. Картина установлена на специальной выдвижной стальной раме, в которой используются тросы, шкивы и противовесы, поэтому ее можно поднимать вручную. Это звучит хорошо в теории, но неудобно на практике, когда вы просто хотите посмотреть телевизор в течение нескольких минут. Я хотел автоматизировать подъем изображения с помощью ИК-команд из Harmony Hub при каждом включении телевизора.

Шаг 1:

Вот как поднималась картина раньше. Как видите, для установки обычного телевизионного лифта не хватило места. Даже если бы было достаточно места, самые высокие телевизионные лифты рекламировали, что могут поднять телевизор на высоту до 60 дюймов, но это вводит в заблуждение, поскольку их максимальный ход обычно составляет всего от 24 до 30 дюймов, а мне нужно было переместить изображение на 53 дюйма. Я исследовал линейные приводы, но снова не хватило места, и я не смог найти компактный с таким большим подъемом. Также возникла проблема с выяснением того, как активировать его с помощью ИК-порта, поскольку в большинстве случаев используется физический переключатель или радиочастотный пульт.

Шаг 2:

Мне нужен был компактный механизм, который мог перемещаться на 53 дюйма и управлялся ИК-подсветкой. В конце концов я остановился на большом шаговом двигателе с длинным ходовым винтом. После онлайн-поиска я нашел эти два видео. Я просто объединил две концепции.

Шаг 3:

Список деталей

Шаговый двигатель NEMA 23 с высоким крутящим моментом

NEMA 23 Damper https://smile.amazon.com/gp/product/B07LFG6X8R Я был обеспокоен тем, что высокочастотные колебания шагового двигателя будут резонировать с металлической рамой и создавать много шума, поэтому я использовал демпфер. Шаговый двигатель был немного шире углового железа, поэтому одна сторона шагового двигателя фактически была зажата винтами, гайками и шайбами крыла, поэтому мне пришлось использовать демпфер этого стиля с четырьмя монтажными отверстиями на каждом конце вместо обычного два.

Драйвер шагового двигателя 1.0-4.2A 20-50VDC

Безвентиляторный блок питания 24 В

Ардуино

Микропереключатель https://smile.amazon.com/dp/B07KLZTHR9 или https://smile.amazon.com/dp/product/B07V6VGV9J в зависимости от того, какой диапазон вам нужен. Я использовал такой сверхмощный переключатель, так как крепил его к угловому железу.

Диод ИК-приемника https://smile.amazon.com/dp/B00UO9VO8O Эти приемники Vishay якобы лучшие.

Прозрачный или дымчатый чехол для Arduino https://smile.amazon.com/gp/product/B075SXLNPG Что-то прозрачное, сквозь которое может проникнуть ИК-мигалка.

Ходовой винт и гайка Zyltech T8x8 ACME («T8» = диаметр 8 мм; «x8» = подъем 8 мм на оборот) Мне нужен был действительно длинный ходовой винт, поэтому я нашел этот 2000 мм (78 дюймов ~ 6,5 футов) на ebay https: / /www.ebay.com/itm/323211448286 К счастью, этот производитель включает усиленную латунную гайку с широким фланцем. У большинства других производителей узкие фланцы с небольшими монтажными отверстиями расположены так близко к валу, что они не оставляют зазоров для шайб и контргаек.

Муфта вала от 8 мм до 10 мм https://smile.amazon.com/gp/product/B07X4VHYTQ Обязательно используйте прочную муфту зажимного типа, подобную этой, поскольку они держатся намного крепче, чем тип установочного винта, и не повредят вал или ходовой винт.

Любой ИК-пульт

Проводка между Arduino и шаговым драйвером https://smile.amazon.com/dp/B07D58W66X Я запрограммировал Arduino, используя соседние контакты, поэтому я мог использовать такой разъем с широким заголовком, который не будет легко отсоединяться.

4-жильный провод между шаговым драйвером и шаговым двигателем

Двухжильный провод между Arduino и микровыключателем

Клеммные разъемы европейского типа

Шаг 4:

Я использовал библиотеку шаговых двигателей AccelStepper, чтобы я мог запускать и останавливать шаговый двигатель постепенно, так как это было связано с довольно большой массой, но мне все равно нужно было вернуть шаговый двигатель в исходное положение при включении с помощью микропереключателя. Я нашел это видео и учебное пособие на YouTube, в которых показано, как установить шаговый двигатель в исходное положение, используя обычное переключение высокого / низкого вывода, прежде чем передать управление AccelStepper для более быстрого движения.

Шаг 5:

Я использовал Arduino Uno и перемычки на этапе кодирования и прототипирования.

Шаг 6:

Прежде чем я смог написать эскиз для лифта, мне нужно было найти шестнадцатеричные ИК-коды для кнопок на пульте дистанционного управления, которые я собирался использовать для подъема и опускания, поэтому я загрузил прикрепленный эскиз в Arduino и открыл последовательный монитор, чтобы просмотреть коды, пока Нажимал кнопки на пульте.

P. S. Это мой первый проект Arduino на Instructables. По какой-то причине код искажается, когда я использую параметр формата кода или прикрепляю его как обычный текст, поэтому я загрузил его с расширением.c. Просто переименуйте его с расширением Arduino.ino. Или.txt, если вы просто хотите быстро взглянуть на него.

Шаг 7:

Код самого лифта.

Шаг 8:

Я использовал Arduino Uno и отдельные перемычки на этапе прототипирования, но хотел использовать 5-контактный соединительный кабель, чтобы провода случайно не отсоединились. Единственная полноразмерная плата Arduino, которую я смог найти без предустановленных выводов, была Arduino Leonardo из официального магазина Arduino. Код одинаков для обоих, за исключением того, что существует известный конфликт между светодиодом на контакте 13 Леонардо и ИК-приемником, поэтому я не мог заставить светодиод мигать для визуальной обратной связи при приеме ИК-сигналов, как я мог бы с Uno, но это не было большой проблемой. Единственные другие заметные отличия заключаются в том, что Leonardo использует разъем micro USB и загружается намного быстрее, чем Uno. Я согнул выводы ИК-приемника на 90 градусов и припаивал их к верхней части корпуса, куда я планировал вставить ИК-мигалку Harmony Hub.

Шаг 9:

Я хотел, чтобы все было как можно компактнее, поэтому я нашел эту небольшую регулируемую кабельную коробку / крепление для модема https://smile.amazon.com/dp/B077T45BXR для размещения Arduino, шагового драйвера и источника питания. Я использовал липучку и силиконовую ленту для сервопривода, чтобы все не соскользнуло при затяжке крепления. Клеммы шага, направления и включения на шаговом драйвере не имеют общего заземления, и у меня был только один провод заземления от Arduino, поэтому я использовал перемычки (эти маленькие черные петли), чтобы соединить все клеммы заземления вместе на шаговом двигателе. Водитель. Этот маленький оголенный провод, который еще ни к чему не подключен, является плюсовым проводом микровыключателя. В основном от Arduino идут шаг, направление, включение, микропереключатель и заземляющий провод.

Шаг 10:

Установить гайку ACME, ходовой винт и шаговый двигатель не составило труда, но мне потребовалась ОЧЕНЬ помощь, сняв рисунок и противовесы, чтобы добраться до рамы.

Шаг 11:

Установлена гайка ACME.

Шаг 12:

Вот короткое видео, показывающее часть эскиза самонаведения. Он медленный по дизайну, так как охотится за концевым выключателем. Перемещение в исходное положение начинается автоматически после каждого отключения питания, поэтому драйвер шагового двигателя знает его положение. Если вы увеличите громкость на отметке 12 секунд, вы услышите щелчок микропереключателя, когда он нажимается, и щелчок снова, когда он отпускается после того, как шаговый двигатель реверсирует.

Шаг 13:

И вот, наконец, лифт в действии. Чтобы поднять картинку на 53 дюйма, нужно 25 секунд.

Шаг 14:

Компоненты установлены за телевизором.

Шаг 15:

Я выучил пару уроков по написанию и отладке кода. Во-первых, шаговый двигатель начнет возвращаться в исходное положение при включении питания, даже если микровыключатель был отключен, поэтому я вместо этого подключил Arduino к нормально замкнутой (NC) стороне переключателя и добавил код для выхода из эскиза, если переключатель не обнаружен, иначе шаговый двигатель никогда не перестанет возвращаться в исходное положение. Если вы используете нормально разомкнутую (НЕТ) сторону переключателя, то Arduino не сможет определить, открыт ли переключатель или просто не подключен. Второй урок, который я усвоил, заключается в том, что шаговый драйвер будет использовать мощность (полную или половину мощности в зависимости от настройки DIP-переключателя на шаговом драйвере), чтобы удерживать шаговый драйвер на месте, когда он не движется. Это имеет смысл для приложений с ЧПУ и 3D-печати, но мне не нужно, чтобы он оставался на месте в течение нескольких часов (подсказка: удержание половинной мощности делает шаговый двигатель не таким горячим, lol), поскольку я использовал относительно нейтрально сбалансированный подъемный механизм. Решение состоит в том, чтобы использовать контакты ENA (enable) шагового драйвера. Я подключил ENA + шагового драйвера к контакту на Arduino, а ENA- к заземлению Arduino и просто переключил контакт ENA + на ВЫСОКИЙ (Вкл.), Чтобы сообщить шаговому драйверу, чтобы он отключал питание шагового двигателя между ходами. Если бы я использовал его для подъема тяжелого телевизора, я бы сначала попытался использовать гайку с защитой от люфта, чтобы проверить, достаточно ли этого, чтобы удерживать его, прежде чем использовать шаговый двигатель с постоянным питанием, просто для экономии энергии. Я надеюсь, что это руководство было кому-то полезно! Спасибо, что посмотрели!