Ascensore modello controllato da Arduino: 7 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

In questo Instructable ti mostrerò come ho costruito un ascensore giocattolo a due livelli, con porte scorrevoli funzionanti e un'auto che si muove su e giù su richiesta.

Il cuore dell'ascensore è un Arduino Uno (o in questo caso un Adafruit Metro), con l'Adafruit Motor Shield installato sopra di esso. Lo scudo rende molto più facile azionare i due servi necessari per aprire e chiudere le porte e il motore passo-passo che fa salire e scendere l'auto.

La struttura attuale è davvero la parte facile e può essere realizzata nel modo desiderato. La parte difficile è fare in modo che tutto si adatti all'interno e assicurarsi che le cose siano allineate correttamente.

Quindi, detto questo, veniamo al punto!

Forniture

• Arduino Uno (o equivalente)
• Scudo motore Adafruit
• Tavola delle prestazioni
• Intestazioni per Arduino e shield
• Servo a rotazione continua (2)
• Motore passo-passo NEMA 17
• Supporto per motore passo-passo
• Pannelli di fibra a media densità (MDF) da 1/2" e 1/4"
• Fogli di alluminio
• Barra di alluminio
• Aste in alluminio
• Canale a U in alluminio
• Asta d'acciaio
• Tubo in PVC (1/8" e 1/4")
• Cinghia di distribuzione da 10 mm
• pulegge da 10 mm
• pistola per colla a caldo
• viti
• lastre di plexiglas
• Campioni di pavimentazione
• Nastro adesivo
• fili
• Pulsanti su/giù
• Microinterruttori
• Attuatore lineare grande - i piani sono qui

Passaggio 1: le porte

Il primo problema che ho deciso di affrontare sono state le porte. Le porte dovevano muoversi avanti e indietro ed essere fissate in basso e in alto in modo che non svolazzassero.

Ho finito con l'uso di profili a U in alluminio, normalmente utilizzati come bordatura per le assi, lungo il fondo per tenere le porte in carreggiata. La parte superiore era un po' più complicata. Ho trovato online piani stampati in 3D per un attuatore lineare e ho pensato che sarebbero stati ottimi per chiudere la porta e aprirla. Ho realizzato le porte con piccoli pannelli in MDF e ho avvolto un foglio di alluminio attorno al pannello per dargli un aspetto metallico. (vedi foto)

Ho messo un'asta d'acciaio sulla parte superiore della porta e ho incollato a caldo un pezzo di tubo in PVC sulla parte superiore del pannello della porta. L'asta si adattava all'interno del tubo e consentiva alla porta di viaggiare avanti e indietro liberamente, mentre l'ottavo pollice inferiore circa della porta era all'interno del canale a U per mantenerla dritta.

Ho posizionato l'attuatore lineare sopra l'asta di acciaio e ho utilizzato più tubo in pvc e più colla a caldo per consentire all'attuatore di spostare la porta. L'attuatore lineare è progettato attorno a un servomotore di dimensioni hobby, quindi li ho aggiunti.

Passaggio 2: la struttura

Per prima cosa ho fatto uno schizzo di come volevo che fosse l'ascensore. Doveva avere 2 piani, con una macchina che va su e giù e porte che si aprono su ogni piano. Il prodotto finale ha deviato dallo schizzo iniziale, ma va bene così!

Successivamente ho costruito la struttura in pannelli di fibra a media densità (MDF), ho misurato i pavimenti e le aperture delle porte e ho ritagliato le forme con un seghetto alternativo e una sega a tazza. La base e la parte superiore sono un po' più grandi dell'edificio per dargli stabilità e fascino visivo. La struttura ha solo 3 lati, in quanto ho deciso di lasciare il retro aperto per poter guardare all'interno.

I pezzi laterali sono alti 24 pollici e larghi 12 pollici, e la parte superiore e inferiore sono quadrati 15 pollici, tutti realizzati con pannelli MDF da 1/2 . Le porte sono alte 6 pollici e larghe circa 4 pollici. Assicurati di lasciare abbastanza spazio per nascondere la porta di lato quando è aperta.

Ho anche aggiunto una piccola sporgenza di atterraggio per l'esterno del 2 ° piano.

Ho anche fatto un foro da 2 su ogni porta per una finestra o un indicatore da pavimento, fori per i pulsanti di chiamata accanto a ogni porta e un piccolo foro per un LED sopra ogni apertura della porta (che non ho finito per usare)

Ho dipinto il tutto di un colore blu metallizzato.

Passaggio 3: la macchina

L'auto dell'ascensore è stata realizzata in MDF e un pezzo di plexiglas per la parte posteriore, quindi puoi vedere le auto Matchbox o i ragazzi Lego che metti nell'ascensore. L'auto in sé è una scatola semplice, niente di eccezionale. L'ho dipinto e ci ho messo delle cartoline come poster. Si è rivelato un po' pesante, quindi non ero sicuro di come il motore lo avrebbe sollevato utilizzando il mio piano originale. Torneremo su questo.

La parte difficile della macchina era come sollevarla e impedirle di oscillare. Usando il collaudato metodo della colla a caldo e del pvc (ci tornerò anche su questo, non dimentichiamolo), ho inserito quattro tondini di alluminio che vanno dall'alto verso il basso della struttura, e li ho allineati con la macchina e il tubo che ho incollato ad ogni angolo. Ciò ha mantenuto l'ascensore in posizione mentre saliva e scendeva.

Le parti stampate in 3D sporgevano un po' dalla parete interna della struttura, quindi ho dovuto tenere la cabina dell'ascensore a un paio di centimetri dall'apertura della porta. Non volevo avere un mucchio di corpi nella parte inferiore del pozzo dell'ascensore delle minifig Lego che non si preoccupavano dell'enorme divario, quindi ho aggiunto una breve piattaforma all'interno della porta, che si avvicinava abbastanza al lato aperto della cabina dell'ascensore, che ha risolto il problema.

Passaggio 4: motore e contrappeso

Il problema successivo era come far salire e scendere la macchina. Ho acquistato un motore passo-passo NEMA-17 (che è la dimensione, non la potenza) da Adafruit e ho tentato di sollevare la cabina dell'ascensore usando una corda e una bobina stampata in 3D attaccata all'albero dello stepper per avvolgere la corda.

Non ha funzionato, quindi ho iniziato a pensare a come funziona un vero ascensore, con un contrappeso. In questo modo il motore non deve sollevare l'intero peso dell'auto, deve semplicemente avviare il movimento iniziale, che richiede una coppia molto inferiore. Ho imparato molto sulla coppia su questo progetto.

Ad ogni modo, la mia idea di contrappeso era solida e ho finito per utilizzare un sistema di cinghie e pulegge larghe 10 mm, simile a quello utilizzato per costruire una stampante 3D. L'auto pesava circa un chilogrammo (2 libbre) e il motore passo-passo era valutato in grado di sollevare 2 chilogrammi a un centimetro dal centro dell'albero. (Altri problemi di coppia) Quindi era a posto.

Un'estremità della cinghia è stata fissata alla parte superiore della cabina dell'ascensore (usando una piastra metallica avvitata), quindi la cinghia è salita direttamente su un ingranaggio dentato sul motore passo-passo, che è stato montato sul soffitto della struttura. La cinghia è quindi passata di 90 gradi attraverso la parte superiore della struttura fino a una seconda puleggia dentata, questa è stata fissata a un'altra asta di acciaio, montata su staffe. (vedi foto) Da lì la cintura ha preso un altro giro di 90 gradi verso il basso e questa è stata attaccata al contrappeso. (Ovviamente devi misurare tutti questi e posizionarli accuratamente per evitare ulteriore stress sulla cintura)

Il contrappeso era composto da quattro pezzi di pavimento in legno campione di Home Depot che ho avvitato e fissato insieme con nastro adesivo. La cintura è stata fissata al centro dei pezzi e anche la coda in eccesso è stata avvitata all'esterno. Ho posizionato 2 aste di acciaio per far viaggiare il contrappeso su e giù, usando i tubi in PVC incollati su entrambi i lati del fascio di contrappesi per montarlo.

Con tutti i pezzi strutturali a posto, è arrivato il momento di lavorare sull'elettronica.

Passaggio 5: interruttori ed elettronica

Il cervello di questo progetto è un Arduino Uno, con un Adafruit Motor Shield in cima. Lo scudo rende molto più semplice pilotare i due servomotori e il motore passo-passo, pur consentendo l'accesso alla maggior parte dei pin dell'Arduino. Il motore passo-passo richiede anche più dell'uscita 5V di Arduino e lo shield ti consente di aumentare la tensione al motore e ridurla per l'Arduino. Il motore prende fino a 12V, ma alla fine sono andato con un ingresso da 9V, dal momento che ho fritto un regolatore di tensione su un Arduino quando una delle porte si è bloccata.

Ho preso un'altra pagina dal modo in cui sono costruite le stampanti 3D e ho usato piccoli interruttori di contatto in tutti i punti in cui vuoi che le cose smettano di muoversi. Quindi, ho avuto un interruttore di contatto momentaneo in 6 posizioni. Hanno rilevato dov'era l'auto e qual era lo stato di ciascuna porta. Quando l'auto era in fondo alla struttura, stava premendo un interruttore sotto l'auto. Quando era in alto, veniva attivato un interruttore nella parte inferiore del contrappeso. Le porte colpivano anche un interruttore su entrambi i lati, quando era aperto o chiuso.

Per chiamare l'ascensore, ho messo dei pulsanti luminosi sulla parte anteriore della struttura. Questi sono fantastici pulsanti triangolari con LED all'interno in modo che si accendano quando vengono premuti (se li colleghi in quel modo).

Il codice effettivo per questo progetto non è troppo complesso. Il ciclo principale dello sketch Arduino controlla la pressione dei pulsanti su o giù. A seconda della posizione dell'auto, il programma risponde spostando l'auto, aprendo la portiera per alcuni secondi e chiudendo la portiera. Oppure, se la cabina è al piano dove è stato premuto il pulsante, si limita ad aprire la portiera, poi la chiude dopo 5 secondi.

C'era un sacco di risoluzione dei problemi, ma alla fine ho fatto funzionare tutto in modo affidabile. Il passaggio finale è stato un grosso pezzo di plexiglas sul retro con un foro praticato per l'accesso al jack di alimentazione.

Questo è stato un progetto davvero divertente e ho imparato molto. Quando lo stavo costruendo, stavo cercando ovunque progetti su qualcosa di simile, ma non riuscivo a trovare molto. Quindi speriamo che questo Instructable possa aiutare qualcuno che cerca di costruire un progetto simile.

Passaggio 6: pensieri conclusivi

Una cosa che aggiungerei a una seconda build sarebbe un modo per percepire se qualcosa sta bloccando la porta, come un vero ascensore. Penso che un qualche tipo di sensore di luce potrebbe funzionare, ma qualcuno più intelligente di me può capirlo.

Inoltre, questo era un progetto per un cliente e gliel'ho spedito tramite UPS. Tuttavia ho lasciato che UPS lo imballasse, il che si è rivelato un enorme errore. L'ascensore è arrivato con alcuni pezzi rotti, la cinghia è stata sganciata e una delle porte non funzionava. Ho lavorato con il cliente per farlo funzionare, ma alcuni dei miei tubi in PVC incollati a caldo si sono staccati e in futuro probabilmente cercherei di trovare una soluzione più elegante della colla a caldo. Inoltre, la prossima volta lo farò da solo! Spero che vi sia piaciuto questo Instructable. Scopri altri progetti su cascobaystudios.com

Grazie per aver letto e alla prossima volta!

Passaggio 7: codice

Il codice Arduino è nel file allegato. È un maledetto pasticcio, ma funziona!

Secondo classificato all'Arduino Contest 2020