Arduino-kontrollert modellheis: 7 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

I denne instruksjonsboken vil jeg vise deg hvordan jeg bygde en to-etasjers lekeheis, med fungerende skyvedører og en bil som beveger seg opp og ned på forespørsel.

Hjertets hjerte er en Arduino Uno (eller i dette tilfellet en Adafruit Metro), med Adafruit Motor Shield installert på toppen av den. Skjoldet gjør det mye lettere å kjøre de to servoene som kreves for å åpne og lukke dørene, og trinnmotoren som bringer bilen opp og ned.

Den faktiske strukturen er virkelig den enkle delen og kan lages akkurat slik du vil. Den vanskelige delen er å få alt til å passe innvendig, og å sørge for at ting er justert riktig.

Så, som sagt, la oss komme til det!

Rekvisita

• Arduino Uno (eller tilsvarende)
• Adafruit Motor Shield
• Perf brett
• Overskrifter for Arduino og skjold
• Kontinuerlig rotasjonsserver (2)
• NEMA 17 trinnmotor
• Trinnmotorfeste
• Medium-density fiberboard (MDF) 1/2 "og 1/4" stykker
• Aluminiumsplater
• Aluminiumstang
• Aluminiumsstenger
• U-kanal i aluminium
• Stålstang
• PVC -rør (1/8 "og 1/4")
• 10 mm registerreim
• 10 mm remskiver
• varm limpistol
• skruer
• plexiglasark
• Gulvprøver
• Duct tape
• Ledninger
• Opp/Ned -knapper
• Mikrobrytere
• Stor lineær aktuator - planene er her

Trinn 1: Dørene

Det første problemet jeg bestemte meg for å takle var dørene. Dørene måtte bevege seg frem og tilbake, og festes i bunnen og toppen slik at de ikke klapper rundt.

Jeg slo opp med u-kanaler av aluminium, vanligvis brukt som kant for brett, langs bunnen for å holde dørene på sporet. Toppen var litt vanskeligere. Jeg fant 3D -trykte planer for en lineær aktuator på nettet og tenkte at de ville være flotte for å skyve døren lukket og åpne den. Jeg laget dørene av små MDF -paneler, og pakket noen aluminiumsplater rundt panelet for å gi det et metallisk utseende. (se bilder)

Jeg la en stålstang over toppen av døren og varmlimte et stykke PVC -rør på toppen av dørpanelet. Stangen passet inne i røret og lot døren bevege seg fritt frem og tilbake, mens den nederste 8 tommer på døren var inne i u-kanalen for å holde den rett.

Jeg plasserte den lineære aktuatoren over stålstangen, og brukte mer PVC -rør og mer varmt lim for å la aktuatoren flytte døren. Den lineære aktuatoren er designet rundt en servomotor i hobbystørrelse, så jeg la dem til.

Trinn 2: Strukturen

Først laget jeg en grov skisse av hvordan jeg ville at heisen skulle se ut. Den måtte ha 2 etasjer, med en bil som går opp og ned og dører som åpnes i hver etasje. Det endelige produktet avviket fra den første skissen, men det er OK!

Deretter bygde jeg strukturen av fiberplate av middels tetthet (MDF), målte ut gulv og døråpninger og skar ut formene med en stikksag og en hullsag. Basen og toppen er litt større enn bygningen for å gi den litt stabilitet og visuell appell. Strukturen har bare 3 sider, da jeg bestemte meg for å la ryggen være åpen slik at du kan se innvendig.

Sidestykkene er 24 tommer høye og 12 tommer brede, og toppen og bunnen er 15 tommer firkantede, alle laget av 1/2 MDF -paneler. Dørene er 6 tommer høye og omtrent 4 tommer brede. Sørg for å ha nok plass for at døren skal gjemmes til siden når den er åpen.

Jeg la også til en liten landingshylle for utenfor 2. etasje.

Jeg lagde også et 2 hull over hver dør for enten et vindu eller et gulvindikator, hull for ringeknappene ved siden av hver dør og et lite hull for en LED over hver døråpning (som jeg ikke endte med å bruke)

Jeg malte det hele i en metallisk blå farge.

Trinn 3: Bilen

Heisbilen var laget av MDF og et stykke plexiglass for baksiden, slik at du kan se Matchbox -bilene eller Lego -gutta du satte inn i heisen. Selve bilen er en enkel boks, ikke noe for fancy. Jeg malte det og la noen postkort inne som plakater. Det viste seg å være tungt, så jeg var ikke sikker på hvordan motoren skulle løfte den opp ved hjelp av min opprinnelige plan. Vi kommer tilbake til det.

Det vanskelige med bilen var hvordan du løfter den opp og holder den fra å svinge rundt. Ved å bruke den velprøvde, varme limen og pvc -metoden (jeg kommer også tilbake til det, ikke glem det), satte jeg inn fire aluminiumsstenger som gikk fra toppen til bunnen av strukturen og stilte dem opp med bilen og røret limte jeg i hvert hjørne. Dette holdt heisen på plass mens den gikk opp og ned.

De 3D -trykte delene stakk ganske mye ut fra innsiden av strukturen, så jeg måtte holde heisbilen tilbake et par centimeter fra døråpningen. Jeg ønsket ikke å ha en haug med kropper i bunnen av heissjakten fra Lego minifigs som ikke "brydde seg om det store gapet", så jeg la til en kort plattform inne i døren, som kom ganske nær den åpne siden av heisbilen, som løste problemet.

Trinn 4: Motor og motvekt

Det neste problemet var hvordan du får bilen til å gå opp og ned. Jeg kjøpte en NEMA-17 (det er størrelsen, ikke kraften) steppermotor fra Adafruit og forsøkte å løfte heisbilen med den ved hjelp av en snor og en 3d-trykt spole-ting festet til akselen på stepper for å avvikle snoren.

Det fungerte ikke, så jeg begynte å tenke på hvordan en ekte heis fungerer, med en motvekt. På den måten trenger ikke motoren å løfte bilens fulle vekt, den må bare starte den første bevegelsen, noe som krever mye mindre dreiemoment. Jeg lærte mye om dreiemoment på dette prosjektet.

Uansett, min motvektside var solid, og jeg avsluttet med et 10 mm bredt belte- og trinsesystem, som ligner på det som brukes til å bygge en 3D -skriver. Bilen veide omtrent en kilo og trinnmotoren ble vurdert til å kunne løfte 2 kilo på en centimeter fra midten av akselen. (Flere dreiemomentproblemer) Så det var godt å gå.

Den ene enden av beltet var festet til toppen av heisbilen (ved hjelp av en nedskrudd metallplate), deretter gikk beltet rett opp og på et tannhjul på trinnmotoren, som var montert i taket på konstruksjonen. Beltet gikk deretter 90 grader over toppen av strukturen over til en andre tannhjul, dette ble festet til en annen stålstang, montert på braketter. (se bilder) Derfra tok beltet ytterligere 90 graders sving rett ned og dette ble festet til motvekten. (Tydeligvis må du måle alle disse og plassere dem nøyaktig for å unngå ekstra belastning på beltet)

Motvekten var laget av fire stykker prøvegulv fra Home Depot som jeg skrudde og teipte sammen. Beltet ble klemt i midten av brikkene og overflødig hale ble også skrudd ned på utsiden. Jeg plasserte 2 stålstenger for motvekten å reise opp og ned på, ved hjelp av PVC -rør limt på hver side av motvektsbunten for å montere den.

Med alle konstruksjonsdelene på plass, var det på tide å jobbe med elektronikken.

Trinn 5: Brytere og elektronikk

Hjernen til dette prosjektet er en Arduino Uno, med et Adafruit Motor Shield på toppen. Skjoldet gjør det mye lettere å kjøre de to servomotorene og trinnmotoren, samtidig som det gir tilgang til de fleste pinnene på Arduino. Steppermotoren krever også mer enn Arduinos 5V -utgang, og skjoldet lar deg øke spenningen til motoren og trappe den ned for Arduino. Motoren tar opptil 12V, men jeg gikk til slutt med en 9V -inngang, siden jeg stekte en spenningsregulator på den ene Arduino da en av dørene ble sittende fast.

Jeg tok en annen side fra måten 3D -skrivere er bygget på, og brukte små kontaktbrytere på alle punktene der du vil at ting skal slutte å bevege seg. Så jeg hadde en øyeblikkelig kontaktbryter på 6 steder. De oppdaget hvor bilen var og hva statusen på hver dør var. Da bilen var i bunnen av konstruksjonen, trykket den på en bryter under bilen. Da den var på toppen, ble en bryter nederst på motvekten aktivert. Dørene traff også en bryter på hver side, når den var åpen eller lukket.

For å ringe heisen, satte jeg opplyste knapper på forsiden av strukturen. Dette er kule trekantede knapper med lysdioder inni, slik at de lyser når du trykker på dem (hvis du leder dem slik).

Den faktiske koden for dette prosjektet er ikke for kompleks. Hovedløkken til Arduino -skissen sjekker om knappene trykkes opp eller ned. Avhengig av bilens posisjon, reagerer programmet med enten å flytte bilen og deretter åpne døren i noen sekunder, og lukke døren. Eller hvis bilen er på gulvet der du trykket på knappen, åpner den bare døren og lukker den etter 5 sekunder.

Det var mye feilsøking, men til slutt fikk jeg alt til å fungere pålitelig. Det siste trinnet var et stort stykke plexiglas på baksiden med et hull boret for tilgang til strømkontakten.

Dette var et veldig morsomt prosjekt, og jeg lærte mye. Da jeg bygde det så jeg hele tiden etter planer om noe slikt, men jeg fant ikke mye. Så forhåpentligvis kan denne instruksjonsboken hjelpe noen som ønsker å bygge et lignende prosjekt.

Trinn 6: Avsluttende tanker

En ting jeg vil legge til i en ny bygning ville være en måte å kjenne på om noe blokkerer døren, som en ekte heis. Jeg tror en slags lyssensor kan fungere, men noen smartere enn meg kan finne ut av det.

Dette var også et prosjekt for en klient, og jeg sendte det til dem ved hjelp av UPS. Imidlertid lot jeg UPS pakke det, noe som viste seg å være en stor feil. Heisen ankom med noen stykker avbrutt, og beltet var frakoblet, og en av dørene fungerte ikke. Jeg jobbet med klienten for å få det i gang, men noen av mine varmlimte PVC -rør gikk av, og i fremtiden ville jeg sannsynligvis prøve å finne en mer elegant løsning enn varmt lim. Neste gang skal jeg pakke den selv! Jeg håper dere likte denne Instructable. Sjekk ut flere prosjekter på cascobaystudios.com

Takk for at du leser, så sees vi neste gang!

Trinn 7: Kode

Arduino -koden er i den vedlagte filen. Det er et blodig rot, men det fungerer!

Runner Up i Arduino Contest 2020