Модель лифта, управляемая Arduino: 7 ступеней (с изображениями)

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

В этом руководстве я покажу вам, как я построил двухуровневый игрушечный лифт с рабочими раздвижными дверями и автомобилем, который перемещается вверх и вниз по запросу.

Сердце лифта - это Arduino Uno (или в данном случае Adafruit Metro) с установленным на нем Adafruit Motor Shield. Щиток значительно упрощает управление двумя сервоприводами, необходимыми для открытия и закрытия дверей, и шаговым двигателем, который поднимает и опускает автомобиль.

Фактическая структура - действительно простая часть, и ее можно сделать так, как вы хотите. Сложная часть состоит в том, чтобы все уместилось внутри и чтобы все было правильно выровнено.

Итак, давайте перейдем к делу!

Запасы

• Arduino Uno (или аналог)
• Моторный щит Адафрута
• Перфорированная доска
• Заголовки для Arduino и Shield
• Сервоприводы непрерывного вращения (2)
• Шаговый двигатель NEMA 17
• Крепление шагового двигателя
• ДВП средней плотности (МДФ) 1/2 дюйма и 1/4 дюйма
• Алюминиевые листы
• Алюминиевый стержень
• Алюминиевые стержни
• Алюминиевый U-образный канал
• Стальной стержень
• Труба ПВХ (1/8 "и 1/4")
• Ремень ГРМ 10мм
• Шкивы 10 мм
• пистолет для горячего клея
• винты
• листы оргстекла
• Образцы напольных покрытий
• Скотч
• Провода
• Кнопки вверх / вниз
• Микропереключатели
• Большой линейный актуатор - планы здесь

Шаг 1: Двери

Первой проблемой, которую я решил решить, были двери. Двери должны были двигаться вперед и назад и быть закреплены внизу и вверху, чтобы они не хлопали.

Я использовал алюминиевые U-образные профили, обычно используемые в качестве кромки для досок, вдоль дна, чтобы двери не сбивались с пути. С верхом было немного сложнее. Я нашел в Интернете планы линейного привода, напечатанные на 3D-принтере, и решил, что они отлично подходят для закрытия двери и ее открытия. Я сделал двери из небольших панелей МДФ и обернул их алюминиевым листом, чтобы придать им вид металла. (см. фото)

Я приложил стальной стержень к верхней части двери и приклеил кусок ПВХ-трубы к верхней части дверной панели. Стержень помещался внутри трубы и позволял двери свободно перемещаться вперед и назад, в то время как нижний 8-й дюйм или около того двери находился внутри U-образного канала, чтобы держать ее прямо.

Я поместил линейный привод над стальным стержнем и использовал больше трубы из ПВХ и горячего клея, чтобы привод мог двигать дверь. Линейный привод разработан на основе серводвигателя размером с хобби, поэтому я добавил их.

Шаг 2: Структура

Сначала я сделал набросок того, как должен выглядеть лифт. Он должен был быть двухэтажным, с автомобилем, который ходит вверх и вниз, и открывающимися дверями на каждом этаже. Конечный продукт отклонился от первоначального эскиза, но это нормально!

Затем я построил конструкцию из ДВП средней плотности (МДФ), измерил полы и дверные проемы и вырезал формы лобзиком и кольцевой пилой. Основание и верхняя часть немного больше, чем здание, чтобы придать ему некоторую устойчивость и визуальную привлекательность. У конструкции всего 3 стороны, так как я решил оставить заднюю часть открытой, чтобы вы могли заглянуть внутрь.

Боковые части имеют высоту 24 дюйма и ширину 12 дюймов, а верх и низ имеют квадрат 15 дюймов, все они сделаны из панелей МДФ 1/2 дюйма. Дверцы имеют высоту 6 дюймов и ширину около 4 дюймов. Убедитесь, что оставлено достаточно места. чтобы дверь была спрятана в сторону, когда она открыта.

Я также добавил небольшую площадку для приземления за пределами 2-го этажа.

Я также сделал 2-дюймовое отверстие над каждой дверью для индикатора окна или пола, отверстия для кнопок вызова рядом с каждой дверью и небольшое отверстие для светодиода над каждым дверным проемом (которое я не использовал)

Я покрасил все это в синий металлик.

Шаг 3: Автомобиль

Кабина лифта была сделана из МДФ и куска оргстекла для задней части, так что вы можете видеть машинки из спичечных коробок или парней из Lego, которых вы посадили в лифт. Сама машина представляет собой простую коробку, ничего особенного. Я нарисовал его и положил внутрь несколько открыток в виде плакатов. Он оказался довольно тяжелым, поэтому я не был уверен, как двигатель поднимет его, используя мой первоначальный план. Мы вернемся к этому.

Самым сложным в этой машине было то, как поднять ее и удержать от раскачивания. Используя проверенный временем метод горячего клея и ПВХ (я еще вернусь к этому, не позвольте мне забыть), я вставил четыре алюминиевых стержня, идущих сверху вниз по конструкции, и выровнял их с машину и трубу я приклеил на каждом углу. Это удерживало лифт на месте, когда он поднимался и опускался.

Детали, напечатанные на 3D-принтере, довольно сильно выступали из внутренней стены конструкции, поэтому мне пришлось отодвинуть кабину лифта на пару дюймов от дверного проема. Я не хотел, чтобы внизу шахты лифта была куча тел от минифигурок Lego, которые не «возражали против огромной щели», поэтому я добавил короткую платформу внутри двери, которая подходила довольно близко к открытой стороне. кабины лифта, которая решила проблему.

Шаг 4: Двигатель и противовес

Следующая проблема заключалась в том, как заставить машину ехать вверх и вниз. Я купил шаговый двигатель NEMA-17 (это размер, а не мощность) от Adafruit и попытался поднять кабину лифта с его помощью, используя веревку и напечатанную на 3D-принтере катушку, прикрепленную к валу шагового двигателя, чтобы намотать струну.

Это не сработало, поэтому я начал думать о том, как работает настоящий лифт с противовесом. Таким образом, двигатель не должен поднимать полный вес автомобиля, он просто должен начать первоначальное движение, для чего требуется гораздо меньший крутящий момент. Я много узнал о крутящем моменте в этом проекте.

В любом случае, моя идея противовеса была прочной, и я остановился на системе ремня и шкива шириной 10 мм, аналогичной той, что используется для создания 3D-принтера. Автомобиль весил около одного килограмма (2 фунта), а шаговый двигатель был рассчитан на то, чтобы поднимать 2 килограмма на один сантиметр от центра вала. (Больше проблем с крутящим моментом) Так что все было хорошо.

Один конец ремня был прикреплен к верхней части кабины лифта (с помощью привинчивающейся металлической пластины), затем ремень пошел прямо вверх и на зубчатую передачу на шаговом двигателе, который был установлен на потолке конструкции. Затем ремень проходил под углом 90 градусов по верхней части конструкции ко второму зубчатому шкиву, который был прикреплен к другому стальному стержню, установленному на кронштейнах. (см. рисунки) Оттуда ремень повернулся еще на 90 градусов вниз и был прикреплен к противовесу. (Очевидно, вы должны все это измерить и точно разместить, чтобы избежать дополнительной нагрузки на ремень)

Противовес был сделан из четырех кусков деревянных полов от Home Depot, которые я скрепил вместе винтами и скотчем. Ремень зажимался посередине деталей, а излишек хвоста также привинчивался снаружи. Я поместил 2 стальных стержня, чтобы противовес мог двигаться вверх и вниз, используя трубы из ПВХ, приклеенные с обеих сторон связки противовеса, чтобы установить его.

Когда все структурные элементы были на месте, пришло время поработать над электроникой.

Шаг 5: переключатели и электроника

Мозгом этого проекта является Arduino Uno с Adafruit Motor Shield наверху. Экран значительно упрощает управление двумя серводвигателями и шаговым двигателем, при этом обеспечивая доступ к большинству контактов на Arduino. Шаговый двигатель также требует больше, чем выходное напряжение 5 В на Arduino, а экран позволяет повышать напряжение на двигателе и понижать его для Arduino. Мотор потребляет до 12 В, но в конце концов я выбрал вход 9 В, так как я зажег регулятор напряжения на одной Arduino, когда одна из дверей застряла.

Я взял еще одну страницу из того, как строятся 3D-принтеры, и использовал маленькие контактные переключатели во всех точках, где вы хотите, чтобы вещи перестали двигаться. Итак, у меня были переключатели мгновенного действия в 6 местах. Они обнаружили, где находится машина и в каком состоянии находится каждая дверь. Когда машина находилась внизу конструкции, она нажимала на переключатель под машиной. Когда он находился наверху, сработал переключатель внизу противовеса. Двери также ударяют по переключателям с обеих сторон, когда они открыты или закрыты.

Чтобы вызвать лифт, я разместил кнопки с подсветкой на передней части конструкции. Это классные треугольные кнопки со светодиодами внутри, поэтому они загораются при нажатии (если вы их так подключите).

Фактический код этого проекта не слишком сложен. Основной цикл скетча Arduino проверяет нажатия кнопок вверх или вниз. В зависимости от положения автомобиля программа реагирует либо движением автомобиля, затем открытием двери на несколько секунд, либо закрытием двери. Или, если машина стоит на том этаже, где была нажата кнопка, она просто открывает дверь, а затем закрывает ее через 5 секунд.

Было много-много проблем, связанных с устранением неполадок, но в конце концов я все заработал надежно. Последним шагом был большой кусок оргстекла на задней панели с просверленным отверстием для доступа к разъему питания.

Это был действительно интересный проект, и я многому научился. Когда я строил это, я повсюду искал планы на что-то вроде этого, но я не мог найти многого. Надеюсь, этот Instructable может помочь кому-то, кто хочет создать похожий проект.

Шаг 6: заключительные мысли

Одна вещь, которую я бы добавил во вторую сборку, - это способ почувствовать, не блокирует ли что-то дверь, например, настоящий лифт. Я думаю, что какой-то датчик света мог бы работать, но кто-нибудь умнее меня может это понять.

Кроме того, это был проект для клиента, и я отправил его им с помощью UPS. Однако я позволил UPS упаковать его, что оказалось большой ошибкой. Лифт прибыл с отломанными частями, отключенным ремнем и неработающей одной из дверей. Я работал с клиентом, чтобы запустить его, но некоторые из моих горячих клееных труб из ПВХ оторвались, и в будущем я, вероятно, попытаюсь найти более элегантное решение, чем горячий клей. Также в следующий раз сам запакую! Надеюсь, вам понравилось это руководство. Посмотрите больше проектов на cascobaystudios.com

Спасибо за чтение, увидимся в следующий раз!

Шаг 7: Код

Код Arduino находится в прикрепленном файле. Кровавое месиво, но работает!

Финалист конкурса Arduino Contest 2020