Arduino-kontrollerad modellhiss: 7 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:38

I denna instruktionsbok ska jag visa dig hur jag byggde en leksakshiss i två nivåer, med fungerande skjutdörrar och en bil som rör sig upp och ner på begäran.

Hissens hjärta är en Arduino Uno (eller i detta fall en Adafruit Metro), med Adafruit Motor Shield installerad ovanpå den. Skölden gör det mycket lättare att köra de två servon som krävs för att öppna och stänga dörrarna, och stegmotorn som för bilen upp och ner.

Den faktiska strukturen är verkligen den enkla delen och kan göras hur du vill. Den knepiga delen är att få allt att passa inuti och att se till att saker och ting är rätt inställda.

Så, som sagt, låt oss komma till det!

Tillbehör

• Arduino Uno (eller motsvarande)
• Adafruit Motor Shield
• Perf styrelse
• Rubriker för Arduino och sköld
• Kontinuerliga rotationsservos (2)
• NEMA 17 stegmotor
• Stegmotorfäste
• Medium-density fiberboard (MDF) 1/2 "och 1/4" bitar
• Aluminiumplåtar
• Aluminiumstång
• Aluminiumstavar
• U-kanal i aluminium
• Stålstång
• PVC -rör (1/8 "och 1/4")
• 10 mm kuggrem
• 10 mm remskivor
• lim pistol
• skruvar
• plexiglasark
• Golvprover
• Silvertejp
• Trådar
• Upp/ner -knappar
• Mikrobrytare
• Stort linjärt ställdon - planer finns här

Steg 1: Dörrarna

Det första problemet jag bestämde mig för att ta itu med var dörrarna. Dörrarna var tvungna att röra sig fram och tillbaka och vara säkrade i botten och toppen så att de inte klaffade runt.

Jag avvecklade med u-kanaler av aluminium, som normalt används som kant för brädor, längs botten för att hålla dörrarna på rätt spår. Toppen var lite knepigare. Jag hittade 3D -tryckta planer för en linjär ställdon online och tänkte att de skulle vara bra för att trycka dörren stängd och dra upp den. Jag gjorde dörrarna av små MDF -paneler och svepte aluminiumfolie runt panelen för att ge den ett metalliskt utseende. (se bilder)

Jag satte en stålstav över ovansidan av dörren och varmlimmade en bit PVC -rör ovanpå dörrpanelen. Stången passade inuti röret och tillät dörren att färdas fram och tillbaka fritt, medan den nedre 8: e tumen på dörren var inne i u-kanalen för att hålla den rak.

Jag placerade det linjära ställdonet ovanför stålstången och använde mer PVC -rör och mer varmt lim för att låta ställdonet flytta dörren. Det linjära ställdonet är utformat kring en servomotor i hobbystorlek, så jag lade till dem.

Steg 2: Strukturen

Först gjorde jag en grov skiss över hur jag ville att hissen skulle se ut. Den måste ha 2 våningar, med en bil som går upp och ner och dörrar som öppnas på varje våning. Den slutliga produkten avvek från den första skissen, men det är OK!

Därefter byggde jag strukturen av fiberplatta (MDF), mätte golv och dörröppningar och klippte ut formerna med en sticksåg och en hålsåg. Basen och toppen är lite större än byggnaden för att ge den viss stabilitet och visuell attraktion. Strukturen har bara 3 sidor, eftersom jag bestämde mig för att lämna ryggen öppen så att du kan titta inuti.

Sidostyckena är 24 tum höga och 12 tum breda, och toppen och botten är 15 tum fyrkantiga, alla gjorda av 1/2 MDF -paneler. Dörrarna är 6 tum höga och cirka 4 tum breda. Se till att lämna tillräckligt med utrymme för att dörren ska döljas åt sidan när den är öppen.

Jag lade också till en liten landningsavsats för utanför andra våningen.

Jag gjorde också ett 2 hål över varje dörr för antingen ett fönster eller golvindikator, hål för samtalsknapparna bredvid varje dörr och ett litet hål för en LED ovanför varje dörröppning (som jag inte slutade använda)

Jag målade det hela en metallblå färg.

Steg 3: Bilen

Hissbilen var tillverkad av MDF och en bit plexiglas för baksidan, så att du kan se Matchbox -bilarna eller Lego -killarna du satte in i hissen. Bilen i sig är en enkel låda, inget för tjusigt. Jag målade det och lade några vykort inuti som affischer. Det blev lite tungt så jag var inte säker på hur motorn skulle lyfta upp det med min ursprungliga plan. Vi återkommer till det.

Det svåra med bilen var hur man lyfter upp den och hindrar den från att svänga runt. Med hjälp av det beprövade heta limet och pvc -metoden (jag kommer också tillbaka till det, låt mig inte glömma), jag satte i fyra aluminiumstavar som gick från toppen till botten av strukturen och ställde upp dem med bilen och röret limmade jag vid varje hörn. Detta höll hissen på plats när den gick upp och ner.

De 3D -tryckta delarna stack ut ganska mycket från strukturens innervägg, så jag var tvungen att hålla hissbilen tillbaka ett par centimeter från dörröppningen. Jag ville inte ha en hög med kroppar längst ner på hissaxeln från Lego minifigs som inte "brydde sig om det stora gapet", så jag lade till en kort plattform innanför dörren, som kom ganska nära den öppna sidan av hissbilen, vilket löste problemet.

Steg 4: Motor och motvikt

Nästa problem var hur man fick bilen att gå upp och ner. Jag köpte en NEMA-17 (det är storleken, inte kraften) stegmotor från Adafruit och försökte lyfta hissbilen med den med hjälp av en snöre och en 3D-tryckt spol som sitter fast vid stegets axel för att linda upp strängen.

Det fungerade inte, så jag började fundera på hur en riktig hiss fungerar, med en motvikt. På så sätt behöver motorn inte lyfta bilens fulla vikt, den måste bara starta den första rörelsen, vilket kräver mycket mindre vridmoment. Jag lärde mig mycket om vridmoment på detta projekt.

Hur som helst, min motviktside var solid och jag slutade med ett 10 mm brett bälte- och remskivsystem, liknande det som används för att bygga en 3D -skrivare. Bilen vägde cirka ett kilo (2 pund) och stegmotorn bedömdes kunna lyfta 2 kilo på en centimeter från axelns mitt. (Fler vridmomentproblem) Så det var bra att gå.

Ena änden av bältet var fäst på toppen av hissbilen (med hjälp av en nedskruvad metallplatta), sedan gick bältet rakt upp och på ett kugghjul på stegmotorn, som var monterat på taket i strukturen. Bältet gick sedan 90 grader över toppen av strukturen över till en andra tandad remskiva, detta fästes på en annan stålstång, monterad på konsoler. (se bilder) Därifrån tog bältet ytterligare 90 graders sväng rakt ner och detta fästes på motvikten. (Uppenbarligen måste du mäta alla dessa och placera dem korrekt för att undvika extra belastning på bältet)

Motvikten var gjord av fyra bitar av trägolv från Home Depot som jag skruvade ihop och tejpade ihop. Remmen klämdes fast i mitten av bitarna och den överflödiga svansen skruvades också på utsidan. Jag placerade 2 stålstavar för motvikten att resa upp och ner på, med hjälp av PVC -rören limmade på vardera sidan av motviktsbunten för att montera den.

Med alla konstruktionsdelar på plats var det dags att arbeta med elektroniken.

Steg 5: Brytare och elektronik

Hjärnan i detta projekt är en Arduino Uno, med en Adafruit Motor Shield ovanpå. Skyddet gör det mycket lättare att köra de två servomotorerna och stegmotorn, samtidigt som det fortfarande ger tillgång till de flesta stiften på Arduino. Stegmotorn kräver också mer än Arduinos 5V -utgång, och skölden låter dig öka spänningen till motorn och trappa ner den för Arduino. Motorn tar upp till 12V, men jag gick så småningom med en 9V -ingång, eftersom jag stekte en spänningsregulator på en Arduino när en av dörrarna fastnade.

Jag tog en annan sida från hur 3D -skrivare är byggda och använde små kontaktbrytare vid alla punkter där du vill att saker ska sluta röra sig. Så jag hade en tillfällig kontaktbrytare på 6 platser. De upptäckte var bilen var och vad statusen för varje dörr var. När bilen låg i botten av konstruktionen tryckte den på en strömbrytare under bilen. När den var överst aktiverades en omkopplare längst ner på motvikten. Dörrarna träffade också en strömbrytare på båda sidor, när den var öppen eller stängd.

För att ringa hissen satte jag upp tända knappar på framsidan av strukturen. Det här är häftiga triangulära knappar med lysdioder inuti så att de lyser när de trycks (om du kopplar dem på det sättet).

Den faktiska koden för detta projekt är inte alltför komplex. Huvudslingan i Arduino -skissen kontrollerar om knapparna trycks upp eller ner. Beroende på bilens position svarar programmet med att antingen flytta bilen och sedan öppna dörren i några sekunder och stänga dörren. Eller, om bilen är på golvet där knappen trycktes, öppnar den bara dörren och stänger den sedan efter 5 sekunder.

Det var mycket felsökning, men så småningom fick jag allt att fungera pålitligt. Det sista steget var en stor bit plexiglas på baksidan med ett hål borrat för åtkomst till strömuttaget.

Det här var ett riktigt roligt projekt och jag lärde mig mycket. När jag byggde det letade jag överallt efter planer på något sådant men jag kunde inte hitta mycket. Så förhoppningsvis kan denna instruktör hjälpa någon som vill bygga ett liknande projekt.

Steg 6: Avslutande tankar

En sak jag skulle lägga till i en andra byggnad skulle vara ett sätt att känna om något blockerar dörren, som en riktig hiss. Jag tror att någon slags ljussensor kan fungera, men någon smartare än jag kan räkna ut det.

Detta var också ett projekt för en klient, och jag skickade det till dem med UPS. Men jag lät UPS packa det vilket visade sig vara ett stort misstag. Hissen anlände med några bitar avbrutna och bältet kopplades ur och en av dörrarna fungerade inte. Jag arbetade med klienten för att få det igång, men några av mina varmlimmade PVC -rör lossnade, och i framtiden skulle jag nog försöka hitta en mer elegant lösning än varmt lim. Nästa gång packar jag det själv också! Jag hoppas att ni gillade detta Instructable. Kolla in fler projekt på cascobaystudios.com

Tack för att du läser så ses vi nästa gång!

Steg 7: Kod

Arduino -koden finns i den bifogade filen. Det är en jävla röra, men det fungerar!

Tvåa i Arduino Contest 2020