Ascensore con motore passo-passo controllato da infrarossi: 15 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Avevo bisogno di automatizzare il sollevamento di un'immagine grande che nasconde una TV montata sopra un caminetto. L'immagine è montata su un telaio in acciaio scorrevole personalizzato che utilizza funi, pulegge e contrappesi in modo che possa essere sollevato a mano. Questo suona bene in teoria ma scomodo in pratica quando vuoi solo guardare la TV per pochi minuti. Volevo automatizzare il sollevamento dell'immagine con i comandi IR da un Harmony Hub ogni volta che si accende la TV.

Passo 1:

Ecco come l'immagine è stata sollevata prima. Come puoi vedere non c'era abbastanza spazio per installare un tipico ascensore TV. Anche se ci fosse abbastanza spazio, i sollevatori TV più alti pubblicizzano che possono sollevare un televisore fino a 60 pollici, ma ciò è fuorviante poiché la loro corsa massima è di solito solo da 24 a 30 pollici e avevo bisogno di spostare l'immagine di 53 pollici. Ho studiato gli attuatori lineari, ma ancora una volta non c'era abbastanza spazio e non sono riuscito a trovarne uno compatto con così tanta portanza. Inoltre c'era il problema di capire come attivarlo usando IR poiché la maggior parte usa un interruttore fisico o un telecomando RF.

Passo 2:

Avevo bisogno di un meccanismo che fosse compatto, che potesse viaggiare di 53 pollici ed essere controllato dall'IR. Alla fine ho deciso di usare un grande motore passo-passo con una vite lunga. Dopo una ricerca online ho trovato questi due video. Ho semplicemente combinato i due concetti.

Passaggio 3:

Elenco delle parti

Motore passo-passo NEMA 23 a coppia elevata

Smorzatore NEMA 23 https://smile.amazon.com/gp/product/B07LFG6X8R Ero preoccupato che le vibrazioni ad alta frequenza del motore passo-passo avrebbero risuonato sul telaio metallico e avrebbero fatto molto rumore, quindi ho usato uno smorzatore. Lo stepper era appena un po' più largo del ferro angolare, quindi un lato dello stepper sarebbe stato effettivamente fissato con viti, dadi e rondelle per parafango, quindi ho dovuto usare questo ammortizzatore di stile che ha quattro fori di montaggio su ciascuna estremità invece del solito Due.

Driver per motore passo-passo 1.0-4.2A 20-50VDC

Alimentatore 24V senza ventola

Arduino

Microinterruttore https://smile.amazon.com/dp/B07KLZTHR9 o https://smile.amazon.com/dp/product/B07V6VGV9J a seconda della portata necessaria. Ho usato un interruttore per impieghi gravosi come questo poiché lo stavo montando su un ferro ad angolo.

Diodo ricevitore IR https://smile.amazon.com/dp/B00UO9VO8O Questi ricevitori Vishay sono presumibilmente i migliori.

Custodia Arduino trasparente o fumè https://smile.amazon.com/gp/product/B075SXLNPG Qualcosa di trasparente che un lampeggiatore IR può penetrare.

Vite e dado Zyltech T8x8 ACME da 8 mm ("T8" = 8 mm di diametro; "x8" = 8 mm di sollevamento per giro) Avevo bisogno di una vite di comando molto lunga, quindi ho trovato questa da 2000 mm (78 pollici ~ 6,5 piedi) su ebay https:/ /www.ebay.com/itm/323211448286 Fortunatamente questo produttore include un dado in ottone per impieghi gravosi con una flangia larga. La maggior parte delle altre marche ha flange strette con piccoli fori di montaggio così vicini all'albero da non lasciare spazio per rondelle e controdadi.

Accoppiatore dell'albero da 8 mm a 10 mm https://smile.amazon.com/gp/product/B07X4VHYTQ Assicurarsi di utilizzare un accoppiatore solido a morsetto come questo poiché si tiene molto più stretto di un tipo a vite e non danneggia il albero o vite di comando.

Qualsiasi telecomando IR

Cablaggio tra Arduino e Stepper Driver https://smile.amazon.com/dp/B07D58W66X Ho programmato Arduino utilizzando pin adiacenti in modo da poter utilizzare un connettore di intestazione largo come questo che non si allenta facilmente.

Cavo a 4 conduttori tra Stepper Driver e Stepper

Cavo a 2 conduttori tra Arduino e Micro switch

Connettori terminali in stile europeo

Passaggio 4:

Ho usato la libreria di stepper AccelStepper in modo da poter avviare e arrestare lo stepper gradualmente poiché c'era un po' di massa coinvolta, ma avevo ancora bisogno di posizionare lo stepper all'accensione utilizzando un microinterruttore. Ho trovato questo video e tutorial di YouTube che mostrava come mettere a casa lo stepper usando la normale commutazione dei pin alto/basso prima di passare il controllo ad AccelStepper per il movimento più veloce.

Passaggio 5:

Ho usato un Arduino Uno e dei jumper per la fase di codifica e prototipazione.

Passaggio 6:

Prima di poter scrivere lo schizzo per l'ascensore avevo bisogno di trovare i codici esadecimali IR per i pulsanti sul telecomando che avrei usato per l'alto e il basso, quindi ho caricato lo schizzo allegato su Arduino e ho aperto il monitor seriale per visualizzare i codici mentre Ho premuto i pulsanti sul telecomando.

P. S. Questo è il mio primo progetto Arduino su Instructables. Per qualche motivo il codice viene confuso quando utilizzo l'opzione del formato del codice o lo allego come testo normale, quindi l'ho caricato con un'estensione.c. Basta rinominarlo con l'estensione.ino di Arduino. O.txt se vuoi solo dargli un'occhiata veloce.

Passaggio 7:

Il codice dell'ascensore stesso.

Passaggio 8:

Ho usato un Arduino Uno e singoli cavi di collegamento per la fase di prototipazione, ma volevo utilizzare un cavo di intestazione a 5 pin per evitare che i cavi si staccassero accidentalmente. L'unica scheda Arduino di dimensioni standard che ho trovato senza pin di intestazione preinstallati era un Arduino Leonardo dal negozio ufficiale di Arduino. Il codice è lo stesso per entrambi, tranne per il conflitto noto tra il LED del pin 13 di Leonardo e il ricevitore IR, quindi non sono riuscito a far lampeggiare il LED per il feedback visivo durante la ricezione di segnali IR come avrei potuto fare con Uno, ma non era un problema. Le uniche altre differenze notevoli sono che il Leonardo utilizza un connettore micro USB e si avvia molto più velocemente dell'Uno. Ho piegato i cavi del ricevitore IR di 90 gradi e l'ho saldato in modo permanente per affrontare la parte superiore del case dove avevo pianificato di attaccare il flasher IR dell'Harmony Hub.

Passaggio 9:

Volevo mantenere tutto il più compatto possibile, quindi ho trovato questo piccolo cavo regolabile/supporto modem https://smile.amazon.com/dp/B077T45BXR per contenere l'Arduino, il driver stepper e l'alimentatore. Ho usato del nastro adesivo in velcro e silicone per evitare che tutto scivolasse fuori quando si serrava il supporto. I terminali di passo, direzione e abilitazione sul driver dello stepper non condividono una massa comune e avevo solo un filo di terra proveniente dall'Arduino, quindi ho usato i cavi dei ponticelli (quei piccoli anelli neri) per collegare tutti i terminali di terra insieme sullo stepper autista. Quel piccolo filo scoperto che fuoriesce non è ancora collegato a nulla è il filo positivo per il microinterruttore. Fondamentalmente c'è un passo, direzione, abilitazione, microinterruttore e filo di terra proveniente da Arduino.

Passaggio 10:

L'installazione del dado ACME, della madrevite e del motore passo-passo in sé non è stato difficile, ma ho avuto bisogno di MOLTO aiuto per rimuovere l'immagine e i contrappesi per raggiungere il telaio.

Passaggio 11:

Dado ACME installato.

Passaggio 12:

Ecco un breve video della porzione di homing dello sketch. È lento per progettazione mentre cerca il finecorsa. L'homing si avvia automaticamente ogni volta che si verifica una perdita di potenza, in modo che il driver dello stepper conosca la posizione dello stepper. Se alzi il volume al segno dei 12 secondi, puoi sentire il clic del microinterruttore quando viene premuto e fare nuovamente clic quando viene rilasciato dopo che lo stepper si è invertito.

Passaggio 13:

Ed ecco finalmente l'ascensore in azione. Ci vogliono 25 secondi per sollevare l'immagine di 53 pollici.

Passaggio 14:

Componenti montati dietro il televisore.

Passaggio 15:

Ho imparato un paio di lezioni scrivendo e facendo il debug del codice. Il primo è che lo stepper inizierebbe a fare riferimento all'accensione anche se il microinterruttore fosse scollegato, quindi ho invece collegato Arduino al lato normalmente chiuso (NC) dell'interruttore e ho aggiunto del codice per uscire dallo schizzo se l'interruttore non lo è rilevato, altrimenti lo stepper non si fermerebbe mai. Se si utilizza il lato normalmente aperto (NO) dell'interruttore, Arduino non può dire se l'interruttore è aperto o semplicemente non collegato. La seconda lezione che ho imparato è che il driver dello stepper utilizzerà la potenza (piena o metà della potenza a seconda dell'impostazione del DIP switch sul driver dello stepper) per mantenere il driver dello stepper in posizione quando non si muove. Questo ha senso per le applicazioni di stampa CNC e 3D, ma non ne avevo bisogno per rimanere in posizione per ore alla volta (suggerimento: la tenuta a metà potenza rende il motore passo-passo non così caldo lol) poiché stavo usando un meccanismo di sollevamento relativamente bilanciato. La soluzione è usare i pin ENA (enable) del driver stepper. Ho collegato l'ENA+ del driver dello stepper a un pin sull'Arduino e l'ENA- alla massa dell'Arduino e ho semplicemente spostato il pin ENA+ su HIGH (On) per dire al driver dello stepper di spegnere lo stepper tra una mossa e l'altra. Se lo stessi usando per sollevare una TV pesante, proverei prima a utilizzare un dado anti-gioco per vedere se è sufficiente per reggerlo prima di utilizzare uno stepper costantemente alimentato semplicemente per risparmiare energia. Spero che questo Instructable sia stato utile a qualcuno! Grazie per aver guardato!