Arduino-gestuurde modellift - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

In deze Instructable zal ik je laten zien hoe ik een speelgoedlift met twee niveaus heb gebouwd, met werkende schuifdeuren en een auto die op verzoek op en neer beweegt.

Het hart van de lift is een Arduino Uno (of in dit geval een Adafruit Metro), met daarop het Adafruit Motor Shield geïnstalleerd. Het schild maakt het veel gemakkelijker om de twee servo's aan te drijven die nodig zijn om de deuren te openen en te sluiten, en de stappenmotor die de auto op en neer brengt.

De eigenlijke structuur is echt het gemakkelijke deel en kan op elke gewenste manier worden gemaakt. Het lastige is om alles binnenin te laten passen en ervoor te zorgen dat alles goed is uitgelijnd.

Dus, dat gezegd hebbende, laten we ernaartoe gaan!

Benodigdheden

• Arduino Uno (of gelijkwaardig)
• Adafruit Motor Shield
• Perf board
• Headers voor Arduino en schild
• Continu draaiende servo's (2)
• NEMA 17 stappenmotor
• Stappenmotorsteun
• Vezelplaat met gemiddelde dichtheid (MDF) 1/2" en 1/4" stukken
• Aluminium platen
• Aluminium staaf
• Aluminium staven
• Aluminium U-kanaal
• Stalen staaf
• PVC pijp (1/8" en 1/4")
• 10 mm distributieriem
• 10mm katrollen
• heet lijmpistool
• schroeven
• plexiglas platen
• Vloermonsters
• Duct tape
• Draden
• Knoppen omhoog/omlaag
• Microschakelaars
• Grote lineaire actuator - plannen zijn hier

Stap 1: De deuren

Het eerste probleem dat ik besloot aan te pakken, waren de deuren. De deuren moesten heen en weer bewegen en aan de onder- en bovenkant worden vastgezet zodat ze niet klapperen.

Ik eindigde met het gebruik van aluminium u-kanalen, normaal gebruikt als rand voor planken, langs de onderkant om de deuren op het goede spoor te houden. De bovenkant was een beetje lastiger. Ik vond online 3D-geprinte plannen voor een lineaire actuator en dacht dat die geweldig zouden zijn om de deur dicht te duwen en open te trekken. Ik maakte de deuren van kleine MDF-panelen en wikkelde wat aluminiumfolie om het paneel om het een metalen uitstraling te geven. (zie foto's)

Ik legde een stalen staaf over de bovenkant van de deur en lijmde een stuk PVC-buis op de bovenkant van het deurpaneel. De stang paste in de pijp en liet de deur vrij heen en weer bewegen, terwijl de onderste 8-inch of zo van de deur zich in het u-kanaal bevond om hem recht te houden.

Ik plaatste de lineaire actuator boven de stalen staaf en gebruikte meer pvc-buis en meer hete lijm om de actuator de deur te laten bewegen. De lineaire actuator is ontworpen rond een servomotor van hobbyformaat, dus die heb ik toegevoegd.

Stap 2: De structuur

Eerst heb ik een ruwe schets gemaakt van hoe ik de lift eruit wilde laten zien. Het moest 2 verdiepingen hebben, met een auto die op en neer gaat en deuren die op elke verdieping open kunnen. Het uiteindelijke product week af van de oorspronkelijke schets, maar dat mag!

Vervolgens heb ik de structuur gebouwd van vezelplaat met gemiddelde dichtheid (MDF), de vloeren en deuropeningen gemeten en de vormen uitgesneden met een decoupeerzaag en een gatenzaag. De basis en bovenkant zijn iets groter dan het gebouw om het wat stabiliteit en visuele aantrekkingskracht te geven. De structuur heeft slechts 3 kanten, omdat ik heb besloten om de achterkant open te laten zodat je naar binnen kunt kijken.

De zijstukken zijn 24 inch hoog en 12 inch breed, en de boven- en onderkant zijn 15 inch in het vierkant, allemaal gemaakt van 1/2 MDF-panelen. De deuren zijn 6 inch hoog en ongeveer 4 inch breed. Zorg ervoor dat u voldoende ruimte overlaat om de deur aan de zijkant te verbergen wanneer deze open is.

Ik heb ook een kleine overlooprichel toegevoegd voor buiten de 2e verdieping.

Ik maakte ook een gat van 2 over elke deur voor een raam- of vloerindicator, gaten voor de belknoppen naast elke deur en een klein gaatje voor een LED boven elke deuropening (die ik uiteindelijk niet heb gebruikt)

Ik heb het geheel in een metallic blauwe kleur gespoten.

Stap 3: De auto

De liftkooi is gemaakt van MDF en een stuk plexiglas voor de achterkant, zodat je de Matchbox-auto's of Lego-jongens kunt zien die je in de lift hebt gezet. De auto zelf is een eenvoudige doos, niets bijzonders. Ik schilderde het en stopte er wat ansichtkaarten in als posters. Het bleek nogal zwaar te zijn, dus ik wist niet zeker hoe de motor het zou optillen met mijn oorspronkelijke plan. Daar komen we op terug.

Het moeilijkste aan de auto was hoe je hem optilt en ervoor zorgt dat hij niet gaat slingeren. Met behulp van de beproefde hete lijm- en pvc-methode (daar kom ik ook op terug, laat me dat niet vergeten), heb ik vier aluminium staven geplaatst die van de bovenkant naar de onderkant van de structuur gaan en ze op één lijn brengen met de auto en de pijp heb ik op elke hoek gelijmd. Dit hield de lift op zijn plaats terwijl hij op en neer ging.

De 3D-geprinte onderdelen staken behoorlijk uit de binnenmuur van de structuur, dus ik moest de liftkooi een paar centimeter van de deuropening houden. Ik wilde geen hoop lichamen op de bodem van de liftschacht hebben van Lego-minifiguren die "de enorme opening niet erg vonden", dus voegde ik een kort platform toe aan de binnenkant van de deur, dat vrij dicht bij de open kant kwam van de liftkooi, die het probleem oploste.

Stap 4: Motor en contragewicht

Het volgende probleem was hoe de auto op en neer kon gaan. Ik kocht een NEMA-17 (dat is de grootte, niet het vermogen) stappenmotor van Adafruit en probeerde de liftkooi ermee op te tillen met behulp van een touwtje en een 3D-geprint spoelding dat aan de schacht van de stepper was bevestigd om het touw op te winden.

Dat lukte niet, dus begon ik na te denken over hoe een echte lift werkt, met een contragewicht. Op die manier hoeft de motor niet het volledige gewicht van de auto op te tillen, maar hoeft hij alleen de eerste beweging te starten, waarvoor veel minder koppel nodig is. Ik heb veel geleerd over koppel op dit project.

Hoe dan ook, mijn idee van een tegengewicht was solide en ik eindigde met een 10 mm breed riem- en katrolsysteem, vergelijkbaar met wat wordt gebruikt om een 3D-printer te bouwen. De auto woog ongeveer één kilogram (2 pond) en de stappenmotor werd beoordeeld als in staat om 2 kilogram op één centimeter van het midden van de schacht te tillen. (Meer koppelproblemen) Dus dat was goed om te gaan.

Het ene uiteinde van de riem was bevestigd aan de bovenkant van de liftkooi (met behulp van een vastgeschroefde metalen plaat), daarna ging de riem recht omhoog en op een getand tandwiel op de stappenmotor, die aan het plafond van de constructie was gemonteerd. De riem ging toen 90 graden over de bovenkant van de structuur naar een tweede getande poelie, deze was bevestigd aan een andere stalen staaf, gemonteerd op beugels. (zie foto's) Vanaf daar maakte de riem nog een bocht van 90 graden recht naar beneden en deze werd vastgemaakt aan het contragewicht. (Uiteraard moet je deze allemaal opmeten en nauwkeurig plaatsen om extra spanning op de riem te voorkomen)

Het contragewicht was gemaakt van vier stukken houten vloermonsters van Home Depot die ik aan elkaar heb geschroefd en met ducttape heb geplakt. De riem werd in het midden van de stukken geklemd en de overtollige staart werd ook aan de buitenkant vastgeschroefd. Ik plaatste 2 stalen staven voor het contragewicht om op en neer te bewegen, met behulp van de PVC-buizen die aan weerszijden van de contragewichtbundel waren gelijmd om het te monteren.

Met alle structurele onderdelen op hun plaats, was het tijd om aan de elektronica te werken.

Stap 5: schakelaars en elektronica

Het brein van dit project is een Arduino Uno, met daarop een Adafruit Motor Shield. Het schild maakt het een stuk eenvoudiger om de twee servomotoren en de stappenmotor aan te drijven, terwijl je toch toegang hebt tot de meeste pinnen op de Arduino. De stappenmotor vereist ook meer dan de 5V-uitgang van de Arduino, en met het schild kun je de spanning naar de motor verhogen en deze verlagen voor de Arduino. De motor gaat tot 12V, maar ik ging uiteindelijk met een 9V-ingang, omdat ik een spanningsregelaar op een Arduino bakte toen een van de deuren vast kwam te zitten.

Ik nam nog een pagina over van de manier waarop 3D-printers worden gebouwd en gebruikte kleine contactschakelaars op alle punten waar je wilt dat dingen niet meer bewegen. Dus ik had een kortstondige contactschakelaar op 6 locaties. Ze ontdekten waar de auto was en wat de status van elke deur was. Toen de auto zich onderaan de constructie bevond, drukte hij op een schakelaar onder de auto. Toen het aan de bovenkant was, werd een schakelaar aan de onderkant van het contragewicht geactiveerd. De deuren raakten ook een schakelaar aan beide kanten, wanneer deze open of gesloten was.

Om de lift te bellen, heb ik verlichte knoppen op de voorkant van de structuur gezet. Dit zijn coole driehoekige knoppen met LED's erin, zodat ze oplichten wanneer ze worden ingedrukt (als je ze op die manier bedraden).

De eigenlijke code voor dit project is niet al te ingewikkeld. De hoofdlus van de Arduino-schets controleert of de knop omhoog of omlaag wordt ingedrukt. Afhankelijk van de positie van de auto reageert het programma door ofwel de auto te bewegen, vervolgens de deur een paar seconden te openen en de deur te sluiten. Of, als de auto zich op de verdieping bevindt waar de knop is ingedrukt, opent hij gewoon de deur en sluit deze na 5 seconden.

Er was heel veel probleemoplossing, maar uiteindelijk kreeg ik alles betrouwbaar werkend. De laatste stap was een groot stuk plexiglas aan de achterkant met een gat geboord voor toegang tot de stroomaansluiting.

Dit was een heel leuk project en ik heb er veel van geleerd. Toen ik het aan het bouwen was, zocht ik overal naar plannen voor zoiets, maar ik kon niet veel vinden. Dus hopelijk kan deze Instructable iemand helpen die een soortgelijk project wil bouwen.

Stap 6: Gedachten afsluiten

Een ding dat ik aan een tweede build zou toevoegen, is een manier om te voelen of iets de deur blokkeert, zoals een echte lift. Ik denk dat een soort lichtsensor zou kunnen werken, maar iemand die slimmer is dan ik kan dat uitzoeken.

Dit was ook een project voor een klant en ik heb het met UPS naar hen verzonden. Ik heb het echter door UPS laten inpakken, wat een grote fout bleek te zijn. De lift arriveerde met afgebroken stukken, en de riem was ontkoppeld en een van de deuren werkte niet. Ik werkte samen met de klant om het aan de gang te krijgen, maar een deel van mijn warmgelijmde PVC-buis kwam los en in de toekomst zou ik waarschijnlijk proberen een elegantere oplossing te vinden dan hete lijm. En de volgende keer pak ik het zelf in! Ik hoop dat jullie genoten van dit Instructable. Bekijk meer projecten op cascobaystudios.com

Bedankt voor het lezen en ik zie je de volgende keer!

Stap 7: Coderen

Arduino-code staat in het bijgevoegde bestand. Het is een bloedige puinhoop, maar het werkt!

Tweede plaats in de Arduino-wedstrijd 2020