Raspberry Pi gecontroleerde schaarlift - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Waarom een schaarlift? Waarom niet! Het is cool en een leuk project om te bouwen. De echte reden voor mij is om de camera's op mijn Great Mojave Rover Project te verhogen. Ik wil dat de camera's boven de rover uitsteken en beelden van de omgeving vastleggen. Maar ik moest de camera's laten zakken terwijl de rover rijdt.

Eerst probeerde ik een robotarm, maar die bleek te zwaar en ontblootte de servo's. Toen ik op een dag onderweg was, zag ik iets dat ik honderden keren eerder heb gezien, een schaarlift. Die nacht ging ik op zoek naar een schaarlift die een schroefaandrijving zou gebruiken, een bout van 5/16 "x 5 1/2" om de camera's omhoog en omlaag te brengen. Ik was verbaasd over hoe cool het was om de camera's tot een paar voet (25") te zien optillen met iets meer dan 4" veerweg en om te zien hoeveel gewicht het zou tillen. Als bijkomend voordeel gebruikt het slechts één servo.

Wanneer deze geweldige en prachtige schaarlift werkt, zal de Raspberry Pi de LX-16A-servo inschakelen om de lift omhoog en omlaag te brengen met behulp van Python 3-code. Eindschakelaars vertellen de Pi wanneer uw schaarlift de boven- en onderkant heeft bereikt en signaleert de servo om te stoppen met draaien.

Mijn volgende avontuur voor de lift is om hem buiten te plaatsen voor een uitgebreide zonnetest. Aangedreven door zonnecellen en 18650-batterijen zal de schaarhoogwerker één keer per uur omhoog gaan, foto's maken en vervolgens laten zakken. Maar dat is een andere Instructable later als ik dat eenmaal werkend heb. Daarna monteren op de Rover.

Ik heb dit Instructable verdeeld in drie hoofdonderdelen om te helpen bij het bouw- en afstemmingsproces:

1. Basis (stappen 2 - 7)
2. Elektronica (stappen 8 - 12)
3. Eindmontage schaar (stappen 13 - 16)

Ik hoop dat je geniet van mijn eerste hardnekkige en je schaarlift.

Stap 1: Haal de spullen die je nodig hebt

Voor dit project heb je heel wat spullen nodig. Als je net als ik bent en geniet van 3D-printen en dingen bouwen, heb je misschien al het meeste hiervan. Zorg ervoor dat je McMaster-Carr bekijkt voor de schroeven, daar zijn veel goedkoper als je ze per honderd koopt. Je kunt ook sets bestellen bij Amazon.

Gereedschap nodig:

• 5,5 mm ringsleutelset
• 2,5, 2,0 mm hex-drivers Het is de moeite waard om een goede set hiervan te hebben.
• Boor met 1/8” boor Deze boor set heb ik.
• Grafiet smeermiddel
• Soldeerbout
• Soldeer Ik dacht dat ik slecht was in solderen totdat ik goed soldeer kreeg.
• Sander (beste schuurmachine ter wereld)
• 3D-printer Ik heb de XYZ Da Vinci Pro 1.0 en ben er heel blij mee.

Mechanische onderdelen:

• Gelegeerde stalen dop- of bolkopschroeven: Zorg ervoor dat u meer bestelt dan u nodig heeft, want mijn tellingen kloppen mogelijk niet!

  (1) M3 x 10 mm knopkop (krijgen van McMaster-Carr)(2) M3 x 12 mm knopkop (krijgen van McMaster-Carr) (4) M3 x 10 mm (krijgen van McMaster-Carr) (6) M3 x 12 mm (krijgen van McMaster-Carr) (4) M3 x 16 mm (krijgen van McMaster-Carr) (34) M3 x 20 mm (krijgen van McMaster-Carr) (2) M3 x 25 mm Button Head (krijgen van McMaster-Carr) (8) M3 x 30 mm (krijgen van McMaster-Carr) (4) M3 x 45 mm (krijgen van McMaster-Carr) (30) M3 nylon borgmoeren (krijgen van McMaster-Carr) (54) M3-ringen (krijgen van McMaster-Carr)

• (48) 3x6x2mm Lagers Het zal werken zonder deze lagers, maar het maakt het zeker mooier.
• (1) 8x22x7mm lagers Je kunt er ook een stelen van een fidget-spinner
• 3D-geprinte onderdelen U kunt deze downloaden van Thingverse-onderdelen(2) Breedte 20 mm x 20 mm x 190 mm(1) Begrenzers (1) Motorschroefbevestiging (1) Platformrails (1) Platform (1) Achterschroefbevestiging (1) Schuifregelaar (1) Binnenste schaar Onder (4) Binnenste schaar (1 set) Buitenste schaar (1) Servomontage voor (1) Servomontage achter (1 set) Afstandhouders
• (2) 5/16 "moer (Home Depot)
• (1) 5/16" x 5 - 1/2" bout (Home Depot) U kunt desgewenst ook een 5/16" draadstang gebruiken.

Elektrisch:

• Raspberry Pi, ik gebruik een 3 model B+ elke Pi-versie zal werken. Dit is een mooie kit.
• (1) Lewansoul LX-16a Serial Bus Servo, ik heb de mijne voor minder dan $ 20,00 per stuk. (je moet hiervoor Amazon of Banggood zoeken, de link verandert steeds)
• (1) Lewansoul Seriële Bus Debug Board.
• (1) Metalen servohoorn
• (2) Eindschakelaars
• Siliconen draden Deze zijn geweldig, je kunt ze strippen met je vingernagels (als je niet op je vingernagels bijt)
• Batterijen om Servo van stroom te voorzien, ik gebruik 4 AA NiMh-batterijen van Ikea.

Verbruiksartikelen:

• Q-tips
• Microvezeldoek
• Pleisters (hopelijk niet)

Stap 2: De basis

Het is veel gemakkelijker om dit in fasen te bouwen, laten we beginnen met de basis. Daarna gaan we over naar de elektronica en uiteindelijk monteren we de schaar. Het is in verschillende kleuren gedrukt omdat ik de PLA en PETG heb gebruikt die ik had.

Als je dat nog niet hebt gedaan, print dan je onderdelen uit. Het kostte mijn printer een paar dagen om alle onderdelen af te drukken.

U kunt de onderdelen hier vinden:

Belangrijke veiligheidstips (originele Ghostbusters-referentie, Google het)

• Neem de tijd en laat je niet gek maken door de M3-schroeven te vast aan te draaien, de plastic strips gemakkelijk. Als je het gat stript, moet je het onderdeel mogelijk opnieuw bedrukken of wat gorillalijm gebruiken (het bruine spul) en de binnenkant van het gat lichtjes bedekken met een tandenstoker en het een nacht volledig laten drogen voor gebruik.
• Zet de ringen "mooie kant" naar boven, het ziet er beter uit.
• Neem de tijd, anders moet u het misschien opnieuw afdrukken.
• Druk de Scissor-onderdelen als laatste af, want dit is het laatste onderdeel om te bouwen.

Daar gaan we.

A. Begin met het printen van alle onderdelen (zie de onderdelenlijst).

B. Schuur het onderdeel glad en knip het vieze spul weg.

Stap 3: Eindschakelaar monteren

A. Buig de gemeenschappelijke kabel (degene die al aan de zijkant van de schakelaar is gebogen), zodat deze vlak zit en soldeer een draad op de eindschakelaar. Er is niet genoeg ruimte om de servo te monteren als u deze stap vergeet.

Opmerking: dit is het enige soldeerwerk dat u in dit deel van de build hoeft te doen.

B. Boor door (4) 1/8” gaten in de Servo Mount, zie de paarse pijlen in de bovenstaande foto. Door te boren kunnen de bouten er vrij doorheen gaan en de Servo Mount later op de rails vastzetten.

C. Bevestig tot slot de eindschakelaar zoals afgebeeld aan de servomontage met (2) M3 x 16 mm schroeven.

Stap 4: Lagere motorschroefbevestiging

A. Boor door (5) 1/8 gaten in de onderste motorschroefbevestiging, zie de paarse pijlen in de bovenstaande foto.

B. Bevestig vervolgens de onderste Moto-schroefbevestiging aan de metalen servohoorn met (4) M3 x 12 mm bolkopschroeven.

C. Bevestig tot slot de onderste motorschroefbevestiging aan de servo met behulp van (1) M3 x 10 mm schroef.

Stap 5: Monteer de servo en bout

A. Boor door (4) gaten van 1/8 in de achterste servobevestiging zoals weergegeven in de bovenstaande foto waar de paarse pijlen aangeven.

B. Boor door (2) 1/8 gaten in de schroefbevestiging waar aangegeven door de paarse pijlen in de bovenstaande foto. Opmerking: de jouwe kan iets korter zijn, afhankelijk van de versie die je hebt afgedrukt.

C. Monteer de Servo op de Servo Mount. Mogelijk moet u dit een beetje inkorten om een goede pasvorm te krijgen. Het zal een beetje los zitten. Gebruik vervolgens (4) M3 x 45 mm schroeven en ringen om de achterste servo op de voorste servomontage te monteren. De servo zal heen en weer schommelen, maar niet heen en weer.

D. Steek de 5/16" x 5 - 1/2" bout in de bovenste schroefbevestiging; het moet een goede pasvorm zijn. Mogelijk moet u de opening een beetje inkorten om hem passend te krijgen.

E. Gebruik (2) M3 x 16 mm bouten en ringen om de twee helften van de schroefbevestigingen aan te sluiten.

F. Uw assemblage zou eruit moeten zien als de laatste foto.

Stap 6: schuifregelaar en achterste montage

Nu is het tijd om de schuifregelaar en de achterste schroefbevestiging te bevestigen.

A. Steek (2) 5/16 bouten in de schuiven. De bouten moeten een beetje speling hebben naar voren en naar achteren. Zonder speling zal de schroef zich binden terwijl hij in beweging is.

B. Schroef de schuif een paar centimeter op de 5/16 bout.

C. Boor door (4) 1/8 gaten in de achterste schroeflagerkap zoals aangegeven met de paarse pijlen op de foto.

D. Steek het 8 mm x 22 mm x 7 mm lager in de achterste schroefbevestiging en bevestig de lagerkap met (4) M3 x 12 mm bouten en ringen.

E. Bevestig (1) eindschakelaar met (2) M3 x 16 mm bouten

F. Schuif de 5/16 bout in het lager. Opmerking: hier zal veel speling zijn. U kunt een stuk isolatietape of krimpkous gebruiken om de hoeveelheid speling te verminderen. Meet de benodigde hoeveelheid in De volgende stap.

Stap 7: Afwerking van de onderste montage

Nu u de gemotoriseerde montage hebt voltooid, is het tijd om deze op de rails te monteren. De rails maken deel uit van The Great Mojave Rover Project en lijken misschien overdreven. Ik ben van plan de schaarhoogwerker in de rover te integreren en het railontwerp stelt me in staat dit later te doen.

A. Schuur één kant van elke rail glad. Je hoeft geen bosje te schuren, net genoeg om de oneffenheden glad te strijken.

B. Schroef eerst de achterste schroefbevestiging vast met (4) M3 x 30 mm bouten en ringen. Dit moet vlak aan het einde van de rails zitten.

C. Steek de 5/16 bout in het lager, met de servobevestiging in het 4e gat (laat 3 lege gaten over) meet waar u de tape of krimpkous wilt hebben. Bevestig de tape of krimpkous en plaats het geheel terug.

D. Schroef de servo-eenheid op de rails bij het 4e gat (laat er 3 leeg) met (4) M3 x 30 mm bouten en ringen. Houd er rekening mee dat uw servo-montage een beetje anders kan zijn, ik heb opnieuw ontworpen voor een langere 5/16 bout. Laat nog steeds 3 gaten leeg.

Je zou nu de gemotoriseerde assemblage klaar moeten hebben om de schroeven van de eindschakelaar te bevestigen en je Raspberry Pi de schuifregelaar heen en weer te laten bewegen.

Stap 8: Eindschakelaarafstellers

Twee afstellers van eindschakelaars schakelen de schakelaars in waar u wilt dat de schuif stopt. U wilt bolkopschroeven gebruiken op de twee plaatsen waar de bevestigingsbout erboven passeert voor speling. Ook zijn beide 3D-geprinte onderdelen van de eindschakelaarafsteller hetzelfde.

A. Boor (2) 1/8 geworpen gaten in elk van de eindschakelaars.

B. Plaats de bolkopschroeven in de borgveren.

C. Steek de limietschroef in elke borgveer, (1) M3 x 20 mm, de andere is (1) M3 x 40 mm.

D. Bevestig de Limit Switch Engagers aan de slider. Gebruik de langere schroef (40 mm) aan de servozijde.

Opmerking: ik heb borgmoeren aan mijn langere borgmoer bevestigd omdat ik het gat eruit heb gehaald.

Stap 9: De Pi aansluiten

De software hiervoor is eenvoudig, je hoeft alleen maar de lift omhoog en omlaag te brengen. Je kunt de code bewerken om alles te doen wat je maar wilt, veel plezier.

Ik ga ervan uit dat je al weet hoe je het besturingssysteem op je Raspberry Pi kunt laden en hoe je een eenvoudig Python 3-programma kunt schrijven, een Hello World-voorbeeld zou prima zijn.

Hier is een goede plek om te beginnen, maar er zijn een heleboel bronnen om aan de slag te gaan.

• Je Pi instellen.
• Uw eerste Python-programma uitvoeren.

Stap 10: Bedrading van uw onderste montage

Voor een klein project als dit gebruik ik liever het Pimoroni Pico HAT Hacker board boven een breadboard. Je kunt alles gebruiken, maar ik hou van dit kleine apparaat. Ik heb aan beide zijden van de HAT op 40-pins vrouwelijke headers gesoldeerd, waardoor ik aan beide kanten kan gebruiken (zie de tweede foto).

Waarschuwing: ik heb een paar Raspberry Pi's opgeblazen terwijl ik dit doe terwijl de Pi is ingeschakeld. Zorg ervoor dat je rood is + en zwart is gemalen of -, het Servo Debug Board heeft geen ingebouwde beveiliging.

A. Sluit de zwarte draad aan op de gemeenschappelijke aansluitingen op elke schakelaar en de aarde op de Pi. (Pen 6)

B. Sluit de groene draad aan op de onderste eindschakelaar (zie 1e foto) en vervolgens op GPIO 23 (pen 16)

C. Sluit de gele draad aan op de bovenste eindschakelaar (zie 1e foto) en vervolgens op GPIO 22 (pen 15)

D. Sluit het Servo Debug-bord aan op de USB-poort op de Pi.

E. Sluit de servo aan op het servo-foutopsporingsbord met behulp van de kabel die bij de LX-16A-servo is geleverd

F. Sluit de voeding aan op het Servo Debug Board. Gebruik de Pi niet om het servobord van stroom te voorzien, gebruik een externe batterijbron. Ik heb 4 AA-batterijen gebruikt.

Stap 11: Het Python-programma laden en uitvoeren

Nogmaals, ik ga ervan uit dat je weet hoe je de terminal moet starten en weet hoe je een Python3-programma moet starten.

A. Start de terminal

B. We moeten een paar bibliotheken van GitHub klonen. De eerste is de PyLX16A van Ethan Lipson, de andere is de Scissor Lift-code van BIMThoughts' GitHub

cdgit-kloon https://github.com/swimingduck/PyLX-16A.gitgit-kloon https://github.com/BIMThoughts/ScissorLift.gitcd ScissorLiftcp../PyLX-16A/lx16a.py.

De bovenstaande opdracht doet het volgende:

cd verandert de map in uw thuismap

git clone downloadt de codebestanden van GitHub naar een map met de naam van de repository.

cd ScissorLift verandert de map naar waar de ScissorLift-code zich bevindt

cp../PyLX-16A/lx16a.py. kopieert de bibliotheek die nodig is voor de servo-opdrachten.

C. U moet uw Pi hebben aangesloten op de motoreenheid en het foutopsporingsbord aangesloten op de USB en de servo.

D. typ het volgende om de schakelaartest uit te voeren.

CD

cd ScissorLift python3 SwitchTest.py

Het programma begint te zeggen "naar beneden gaan".

Zet de schakelaar verder van de servo af en het programma zal reageren met "omhoog gaan". Schakel nu de schakelaar in die zich het dichtst bij de servo bevindt en het programma stopt.

Probleemoplossen:

Als dat niet lukt, controleer dan nogmaals je bedrading, ik heb de fout gemaakt om de gele draad de eerste keer aan de verkeerde schakelaarverbinding te solderen en het zou stoppen na het inschakelen van de eerste schakelaar.

Stap 12: Motortest

Nu de schakelaars werken, is het tijd om de motorassemblage te testen.

Je hebt de code al gedownload. Laten we beginnen.

A. Zorg ervoor dat je servo is aangesloten op het Debug Board, elke plug zal het doen, zolang hij maar goed past.

B. Typ het volgende vanuit de Terminal:

cdcd ScissorLift python3 MotorTest.py

Je schuifregelaar begint te bewegen en wanneer hij eerst naar de servo gaat, zal hij, wanneer de eindschakelaar wordt ingeschakeld, in de andere richting gaan en stoppen wanneer hij de andere eindschakelaar bereikt.

Als je hoort dat het begint te binden, koppel je de servo los van het foutopsporingsbord en druk je op ctrl-c om het programma te stoppen en te bepalen waarom het bindt.

Probleemoplossen:

Binding in het midden van de dia:

A. Moeren bewegen niet vrij in de schuif.

B. De schroefbevestiging is niet gecentreerd.

C. Het lager is niet gratis.

Binding aan het einde van de schuif wordt veroorzaakt doordat de schakelaars niet bedraad zijn of de bevestigingsschroeven moeten worden afgesteld.

NS. Servo blijft bewegen na het indrukken van ctrl-c, koppel de servodraad los van het debug-bord. Dat zal de servo resetten.

Stap 13: Montage van een schaar

Nu komen we eindelijk op het punt waar we de schaar kunnen monteren. Er zijn drie hoofdcomponenten van de schaar.

1. Scissor Outer (de eerste foto, lijkt op een blauwe ijslollystok)
2. Schaar binnen (tweede foto grijs)
3. Binnenkant schaar (tweede foto blauw)

Het verschil tussen de Scissor Inner en de Scissor Inner Bottom is de plaatsing van de lagers, zoals weergegeven aan de rechterkant van de foto. Bekijk de video daar is het makkelijker om het uit te leggen.

A. Steek de lagers in elk van de schaarstukken. Mogelijk moet u een bout, ring en moer gebruiken om de ring in de sleuf te drukken. Als je de gleuf breekt, is het goed dat je lijm kunt gebruiken om het te repareren.

B. Gebruik grafietglijmiddel en een wattenstaafje om de niet-dragende zijkanten van de schaar te bedekken.

C. Gebruik een M3 x 20 mm schroef, sluitring en een borgmoer. Begin met de binnenste bodem en verbind de buitenste schaar met de middelste verbindingen. (zie foto)

D. Sluit een andere buitenste schaar aan op het uiteinde van de onderste schaar waar het lager aan de binnenkant zit. Verbind vervolgens een andere binnenschaar met het midden.

E. Ga door met het bevestigen van de binnen- en buitenschaar totdat de schaar op is.

Stap 14: De schaar aan de basis bevestigen

Gebruik (2) M3 x 20 mm met een (2) ringen en 3D-geprinte ruimtes om de schaareenheid aan te sluiten op de servobevestiging van de basis.

Gebruik (2) M3 x 12 mm om de schaareenheid op de schuifregelaar aan te sluiten.

Behalve het platform heb je een werkende schaarhoogwerker.

Stap 15: schaartest uitvoeren

Sluit je schaarlift weer aan op de Raspberry Pi, als je dat nog niet hebt gedaan.

A. Voer MotorTest.py opnieuw uit vanaf de terminal op uw Raspberry Pi en zie uw schaarhoogwerker in actie.

Houd in de gaten:

• Elke binding
• Speling van de limietaangrijpingsschroeven
• Als het vastloopt of er iets gebeurt, koppel dan eerst de servo los van het debug-bord.

Stap 16: Het platform bevestigen

Hopelijk heb je inmiddels door hoe je het op het platform kunt zetten.

A. Bepaal of u het platform wilt gebruiken.

B. Bevestig de platformrails aan de buitenkant van de bovenkant van de schaar. Aan de kant waar je de spacer nodig hebt, heb je een M3 x 25 mm schroef en 2 ringen nodig. Gebruik aan de andere kant een M3 x 20mm schroef met 1 ring en 1 borgmoer.

C. Gebruik M3 x 12 mm schroeven en ringen om de bovenkant van het platform aan de rails te bevestigen.

Stap 17: Bedankt

Bedankt dat je zo ver bent gekomen, hopelijk heb je een werkende schaarlift waarvan je niet weet wat je ermee moet doen, of misschien heb je een schaarlift waarvan je een geweldig idee hebt hoe je hem moet gebruiken.

Hoe dan ook, ik hoop dat je een geweldige tijd hebt gehad en iets hebt geleerd.

Tweede plaats in de eerste keer auteur