Arduino-gesteuerter Modellaufzug - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

In diesem Instructable zeige ich Ihnen, wie ich einen zweistöckigen Spielzeugaufzug mit funktionierenden Schiebetüren und einem Auto gebaut habe, das sich bei Bedarf auf und ab bewegt.

Das Herzstück des Aufzugs ist ein Arduino Uno (oder in diesem Fall eine Adafruit Metro), auf dem das Adafruit Motor Shield installiert ist. Der Schild erleichtert das Ansteuern der beiden Servos, die zum Öffnen und Schließen der Türen erforderlich sind, und des Schrittmotors, der das Auto auf und ab bewegt.

Die eigentliche Struktur ist wirklich der einfache Teil und kann beliebig gestaltet werden. Der schwierige Teil besteht darin, alles hineinzupassen und sicherzustellen, dass die Dinge richtig ausgerichtet sind.

Also, das heißt, kommen wir dazu!

Lieferungen

• Arduino Uno (oder gleichwertig)
• Adafruit Motorschild
• Perfboard
• Header für Arduino und Shield
• Kontinuierliche Rotationsservos (2)
• NEMA 17 Schrittmotor
• Schrittmotorhalterung
• Mitteldichte Faserplatten (MDF) 1/2" und 1/4" Stücke
• Aluminiumbleche
• Aluminiumstange
• Aluminiumstangen
• U-Kanal aus Aluminium
• Stahlstange
• PVC-Rohr (1/8" und 1/4")
• 10mm Zahnriemen
• 10mm Riemenscheiben
• Heißklebepistole
• Schrauben
• Plexiglasplatten
• Bodenbelagsmuster
• Klebeband
• Drähte
• Auf/Ab-Tasten
• Mikroschalter
• Großer Linearantrieb - Pläne sind hier

Schritt 1: Die Türen

Das erste Problem, das ich angehen wollte, waren die Türen. Die Türen mussten sich hin und her bewegen und unten und oben gesichert sein, damit sie nicht herumflattern.

Ich wickelte mit Aluminium-U-Kanälen, die normalerweise als Kanten für Bretter verwendet werden, entlang der Unterseite auf, um die Türen in der Spur zu halten. Das Oberteil war etwas kniffliger. Ich habe online 3D-gedruckte Pläne für einen Linearantrieb gefunden und dachte, diese wären großartig, um die Tür zu schließen und aufzuziehen. Ich machte die Türen aus kleinen MDF-Platten und wickelte einige Aluminiumbleche um die Platte, um ihr einen Metalllook zu verleihen. (siehe Fotos)

Ich legte eine Stahlstange über die Oberseite der Tür und klebte ein Stück PVC-Rohr auf die Oberseite der Türverkleidung. Die Stange passte in das Rohr und ermöglichte es der Tür, sich frei vor und zurück zu bewegen, während sich die unteren 8 Zoll oder so der Tür innerhalb des U-Kanals befand, um sie gerade zu halten.

Ich platzierte den Linearantrieb über der Stahlstange und verwendete mehr PVC-Rohr und mehr Heißkleber, damit der Antrieb die Tür bewegen konnte. Der Linearaktuator ist um einen Servomotor in Hobbygröße herum konstruiert, also habe ich diese hinzugefügt.

Schritt 2: Die Struktur

Zuerst machte ich eine grobe Skizze, wie der Aufzug aussehen sollte. Es musste 2 Stockwerke haben, mit einem Auto, das auf und ab fährt und Türen, die sich auf jedem Stockwerk öffnen. Das Endprodukt weicht von der ursprünglichen Skizze ab, aber das ist in Ordnung!

Als nächstes baute ich die Struktur aus mitteldichten Faserplatten (MDF), maß die Böden und Türöffnungen aus und schneide die Formen mit einer Stichsäge und einer Lochsäge aus. Der Sockel und die Oberseite sind etwas größer als das Gebäude, um ihm eine gewisse Stabilität und optische Attraktivität zu verleihen. Die Struktur hat nur 3 Seiten, da ich beschlossen habe, die Rückseite offen zu lassen, damit Sie hineinschauen können.

Die Seitenteile sind 24 Zoll hoch und 12 Zoll breit, und die Ober- und Unterseite sind 15 Zoll im Quadrat, alle aus 1/2 MDF-Platten. Die Türen sind 6 Zoll hoch und etwa 10 Zoll breit. Achten Sie darauf, genügend Platz zu lassen um die Tür im geöffneten Zustand seitlich zu verstecken.

Ich habe auch eine kleine Landungsleiste für außerhalb des 2. Stocks hinzugefügt.

Ich habe auch ein 2 Loch über jeder Tür für entweder eine Fenster- oder Bodenanzeige gemacht, Löcher für die Ruftasten neben jeder Tür und ein kleines Loch für eine LED über jeder Türöffnung (die ich nicht verwendet habe)

Ich habe das Ganze in einem metallischen Blau lackiert.

Schritt 3: Das Auto

Die Aufzugskabine wurde aus MDF und einem Stück Plexiglas für die Rückseite hergestellt, sodass Sie die Matchbox-Autos oder Lego-Typen sehen können, die Sie in den Aufzug gesteckt haben. Das Auto selbst ist eine einfache Kiste, nichts Besonderes. Ich habe es gemalt und einige Postkarten als Poster hineingelegt. Es stellte sich heraus, dass es ziemlich schwer war, also war ich mir nicht sicher, wie der Motor es mit meinem ursprünglichen Plan anheben würde. Wir kommen darauf zurück.

Das Schwierige an dem Auto war, es anzuheben und zu verhindern, dass es herumschwingt. Mit der bewährten Heißkleber- und PVC-Methode (ich komme auch darauf zurück, lass es mich nicht vergessen) habe ich vier Aluminiumstangen von oben nach unten in die Struktur eingelegt und sie mit aufgereiht das Auto und das Rohr habe ich an jeder Ecke geklebt. Dies hielt den Aufzug an Ort und Stelle, während er auf und ab fuhr.

Die 3D-gedruckten Teile ragten ziemlich weit aus der Innenwand der Struktur heraus, sodass ich die Aufzugskabine ein paar Zentimeter von der Türöffnung entfernt halten musste. Ich wollte keinen Leichenhaufen am unteren Ende des Aufzugsschachts von Lego-Minifiguren haben, die "die riesige Lücke nicht störten", also fügte ich eine kurze Plattform in der Tür hinzu, die ziemlich nah an der offenen Seite war der Aufzugskabine, die das Problem löste.

Schritt 4: Motor und Gegengewicht

Das nächste Problem war, wie man das Auto auf und ab bewegt. Ich kaufte einen NEMA-17-Schrittmotor (das ist die Größe, nicht die Leistung) von Adafruit und versuchte, die Aufzugskabine mit etwas Schnur und einem 3D-gedruckten Spulending an der Welle des Schrittmotors anzuheben, um die Schnur aufzuwickeln.

Das hat nicht funktioniert, also dachte ich darüber nach, wie ein echter Aufzug mit einem Gegengewicht funktioniert. So muss der Motor nicht das volle Gewicht des Autos heben, sondern muss lediglich die Anfahrbewegung starten, was deutlich weniger Drehmoment erfordert. Ich habe bei diesem Projekt viel über Drehmoment gelernt.

Wie auch immer, meine Idee mit dem Gegengewicht war solide und ich habe ein 10 mm breites Riemen- und Riemenscheibensystem verwendet, ähnlich wie beim Bau eines 3D-Druckers. Das Auto wog ungefähr ein Kilogramm (2 Pfund) und der Schrittmotor wurde als in der Lage, 2 Kilogramm bei einem Zentimeter von der Mitte des Schachtes zu heben. (Mehr Drehmomentprobleme) Das war also gut zu gehen.

Ein Ende des Riemens wurde oben an der Aufzugskabine befestigt (mit einer verschraubten Metallplatte), dann ging der Riemen gerade nach oben und auf ein Zahnrad am Schrittmotor, der an der Decke der Struktur montiert war. Der Riemen ging dann um 90 Grad über die Oberseite der Struktur zu einer zweiten Zahnriemenscheibe, die an einer anderen Stahlstange befestigt war, die auf Halterungen montiert war. (siehe Bilder) Von dort machte das Band eine weitere 90-Grad-Kurve gerade nach unten und wurde am Gegengewicht befestigt. (Natürlich müssen Sie alle diese messen und genau platzieren, um eine zusätzliche Belastung des Riemens zu vermeiden)

Das Gegengewicht bestand aus vier Stück Musterholzboden von Home Depot, die ich zusammengeschraubt und mit Klebeband verklebt habe. Der Gürtel wurde in der Mitte der Stücke geklemmt und der überstehende Schwanz wurde auch außen verschraubt. Ich platzierte 2 Stahlstangen für das Gegengewicht, um auf und ab zu fahren, und benutzte die PVC-Rohre, die auf beiden Seiten des Gegengewichtsbündels geklebt sind, um es zu montieren.

Nachdem alle Strukturteile vorhanden waren, war es an der Zeit, an der Elektronik zu arbeiten.

Schritt 5: Schalter und Elektronik

Das Gehirn dieses Projekts ist ein Arduino Uno mit einem Adafruit Motor Shield oben drauf. Das Schild macht es viel einfacher, die beiden Servomotoren und den Schrittmotor anzutreiben, während es immer noch den Zugriff auf die meisten Pins des Arduino ermöglicht. Der Schrittmotor benötigt auch mehr als den 5-V-Ausgang des Arduino, und mit dem Shield können Sie die Spannung zum Motor erhöhen und für den Arduino verringern. Der Motor nimmt bis zu 12 V auf, aber ich ging schließlich mit einem 9-V-Eingang, da ich einen Spannungsregler an einem Arduino gebraten habe, als eine der Türen stecken blieb.

Ich habe eine andere Seite von der Art und Weise genommen, wie 3D-Drucker gebaut werden, und an allen Stellen, an denen die Dinge aufhören sollen, kleine Kontaktschalter verwendet. Ich hatte also an 6 Stellen einen kurzzeitigen Kontaktschalter. Sie erkannten, wo sich das Auto befand und welchen Status jede Tür hatte. Als sich das Auto unten in der Struktur befand, drückte es einen Schalter unter dem Auto. Oben war ein Schalter unten am Gegengewicht aktiviert. Die Türen schlugen auch auf beiden Seiten auf einen Schalter, wenn sie geöffnet oder geschlossen war.

Um den Aufzug zu rufen, habe ich beleuchtete Knöpfe an der Vorderseite des Gebäudes angebracht. Dies sind coole dreieckige Tasten mit LEDs im Inneren, die beim Drücken aufleuchten (wenn Sie sie so verdrahten).

Der eigentliche Code für dieses Projekt ist nicht zu komplex. Die Hauptschleife der Arduino-Skizze prüft, ob die Taste nach oben oder unten gedrückt wird. Abhängig von der Position des Fahrzeugs reagiert das Programm entweder mit dem Bewegen des Fahrzeugs, dem Öffnen der Tür für einige Sekunden und dem Schließen der Tür. Oder, wenn sich die Kabine auf der Etage befindet, auf der der Knopf gedrückt wurde, öffnet sie einfach die Tür und schließt sie nach 5 Sekunden.

Es gab viele, viele Fehlerbehebungen, aber schließlich habe ich alles zuverlässig zum Laufen gebracht. Der letzte Schritt war ein großes Stück Plexiglas auf der Rückseite mit einem Loch, das für den Zugang zur Steckdose gebohrt wurde.

Das war ein wirklich lustiges Projekt und ich habe viel gelernt. Als ich es baute, suchte ich überall nach Plänen für so etwas, aber ich konnte nicht viel finden. Hoffentlich kann dieses Instructable jemandem helfen, der ein ähnliches Projekt erstellen möchte.

Schritt 6: Gedanken zum Schluss

Eine Sache, die ich einem zweiten Build hinzufügen würde, wäre eine Möglichkeit zu erkennen, ob etwas die Tür blockiert, wie ein echter Aufzug. Ich denke, eine Art Lichtsensor könnte funktionieren, aber jemand, der schlauer ist als ich, kann das herausfinden.

Dies war auch ein Projekt für einen Kunden, und ich habe es mit UPS an sie geschickt. Ich ließ es jedoch von UPS verpacken, was sich als großer Fehler herausstellte. Der Aufzug kam mit einigen abgebrochenen Teilen an, und der Riemen war gelöst und eine der Türen funktionierte nicht. Ich arbeitete mit dem Kunden zusammen, um es zum Laufen zu bringen, aber ein Teil meiner heißgeklebten PVC-Rohre löste sich, und in Zukunft würde ich wahrscheinlich versuchen, eine elegantere Lösung als Heißkleber zu finden. Außerdem packe ich es das nächste Mal selbst ein! Ich hoffe, Sie haben dieses Instructable genossen. Weitere Projekte finden Sie unter cascobaystudios.com

Danke fürs Lesen und bis zum nächsten Mal!

Schritt 7: Code

Arduino-Code ist in der angehängten Datei. Es ist ein verdammtes Durcheinander, aber es funktioniert!

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