Motorizuotos ištraukiamos vairasvirtės kūrimas: 10 žingsnių (su paveikslėliais)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

Ši motorizuota ištraukiama vairasvirtė yra nebrangus sprendimas žmonėms su neįgaliųjų vežimėliais, kuriems kyla sunkumų naudojant rankinius pasukamus vairasvirtės laikiklius. Tai ankstesnio ištraukiamo vairasvirtės projekto dizaino iteracija.

Projektą sudaro dvi dalys: mechaninė dalis (tvirtinimo konstrukcija, surinkimas ir tt) ir elektrinė dalis (grandinė, „Arduino“kodas ir kt.).

Motorizuotą ištraukiamą vairasvirtės modulį gali pagaminti ir atkartoti kiekvienas, vadovaudamasis čia pateiktomis instrukcijomis. Nereikia jokių išankstinių žinių apie grandines, „Arduino“ar „Solidworks“. Šiame projekte dalyvauja labai mažai litavimo, o litavimo instrukcijas rasite čia. Bus būtina atlikti pagrindines gręžimo/apdirbimo operacijas. Išsamūs projekto paaiškinimai pateikiami mechaninėje dalyje ir elektrinėje dalyje.

1 žingsnis: turinys

1. Turinys

2. Savybės ir funkcionalumas

   • Motorizuotas atitraukimo ir išplėtimo mechanizmas
   • Kairės/dešinės rankos režimas
   • Moduliarumas
   • Reguliuojamas sukimosi greitis

3. Paruošimas

   • Programinė įranga

     Arduino

   • Techninė įranga
     • Visų reikalingų dalių ir įrankių santrauka
     • „Arduino Nano“(3.0 versija)
     • Variklio vairuotojo lustas: L293D
     • Ištraukiami rezistoriai
     • Mygtukai ir jungikliai
     • Variklio pasirinkimas

   • Maitinimas iš elektrinių vežimėlių

     Naudojant USB prievadą

4. Mechaninė dalis

   • Gamyba
   • Ribinio jungiklio priedas
   • Surinkimas/išmontavimas
   • Variklio keitimas
   • Elektronikos korpusas

5. Elektros dalis

   • Grandinės

     • Schemos
     • Duonos lentos išdėstymas
   • Arduino kodas

6. Žingsnis po žingsnio instrukcijos

   Atsisiųskite instrukcijų PDF failą

7. Problemų sprendimas
8. Vaizdo dokumentacija
9. Nuorodos

2 žingsnis: Savybės ir funkcionalumas

Motorizuotas atitraukimo ir išplėtimo mechanizmas

Šis motorizuotas ištraukiamas vairasvirtės laikiklis leis neįgaliųjų vežimėlių naudotojams automatiškai atsitraukti arba ištiesti vairasvirtę. Priklausomai nuo pageidavimų, vartotojai gali paspausti du mygtukus (vieną įtraukimui ir vieną pratęsimui) arba vieną mygtuką (vieną mygtuką tiek atitraukimui, tiek pailginimui). Mygtukų išdėstymas yra lankstus ir gali keistis, kad atitiktų skirtingus vartotojo reikalavimus. Mygtukai yra prijungti prie grandinės per universalius mygtukų lizdus, todėl šioje demonstracijoje naudojamus mygtukus galima pakeisti bet kokiu universaliu mygtuku.

Kairės/dešinės rankos režimas

Šis produktas tinka tiek kairiarankiams, tiek dešiniarankiams. Technikas, montuojantis motorizuotą sistemą prie kliento vežimėlio, gali lengvai pakeisti režimą, perjungdamas jungiklį elektronikos dėžutėje. Nereikia keisti kodo.

Moduliarumas

Produktas yra saugus gedimams. Jei automatinis mechanizmas veikia pagal numatytuosius nustatymus arba jei sistema remontuojama, rankinis pasukimo mechanizmas neturės įtakos. Išsamus paprasto surinkimo ir išmontavimo proceso aprašymas pateikiamas vėliau instrukcijose.

Reguliuojamas sukimosi greitis

Automatinio mechanizmo sukimosi greitį galima reguliuoti modifikuojant „Arduino“kodą (instrukcijos pateikiamos vėlesniuose skyriuose). Saugumo sumetimais sukimosi greitis neturėtų būti per didelis, nes sistema negali suvokti, kas gali trukdyti, o tai gali sukelti nedidelius sužalojimus.

3 žingsnis: Paruošimas

Programinė įranga

Šiame projekte naudojama „Arduino“, todėl kompiuteryje turėsite įdiegti „Arduino IDE“. Programos atsisiuntimo nuoroda yra čia. Šiam produktui naudojamas „Arduino“kodas pateikiamas vėlesniame skyriuje.

Techninė įranga

Visų reikalingų dalių ir įrankių santrauka

Šioje lentelėje yra visos dalys ir įrankiai, reikalingi šiam projektui.

„Arduino Nano“(3.0 versija)

Šiame gaminyje naudojamas „Arduino Nano“(3.0 versija). Tačiau šią plokštę galite pakeisti kitomis „Arduino“plokštėmis, kuriose yra PWM kaiščių. Šiame projekte reikalingi PWM kaiščiai, nes mes naudosime „Arduino“(paveikslėlis) variklio tvarkyklės mikroschemai (L293D) valdyti, o lustą reikia valdyti naudojant PWM įvestis. „Arduino Nano“(3.0 versijos) PWM kaiščiai apima: D3 kaištį (6 kaištis), D5 kaištį (8 kaištis), D6 kaištį (9 kaištis), D9 kaištį (12 kaištį), D10 kaištį (13 kaištį), D11 kaištį (14 kaištis). Jei jus domina daugiau informacijos apie „Arduino Nano“, čia galite rasti jo kaiščio išdėstymą ir schemas.

Variklio vairuotojo lustas: L293D

L293D yra galingas nuolatinės srovės variklio tvarkyklės lustas, leidžiantis nuolatinės srovės varikliui suktis tiek pagal laikrodžio rodyklę, tiek prieš laikrodžio rodyklę.

Šiame projekte naudojami kaiščiai: Enable1, 2 pin (Pin 1), Input 1 (Pin 2), Output 1 (Pin 3), GND (4 Pin), 2 Output (6 Pin), Input 2 (Pin 7), Vcc 1 (8 kaištis), Vcc 2 (16 kaištis).

• Enable1, 2 pin (Pin 1): valdykite variklio greitį
• 1 įėjimas (2 kaištis): valdykite variklio kryptį
• 1 išėjimas (3 kaištis): prijunkite prie variklio, poliškumas nesvarbus
• GND (4 kaištis): prijunkite prie žemės
• 2 išėjimas (6 kaištis): prijunkite prie variklio, poliškumas nesvarbus
• 2 įėjimas (7 kaištis): valdykite variklio kryptį
• Vcc 1 (8 kaištis): įjunkite lusto vidinę grandinę, prijunkite prie 5 V
• Vcc 2 (16 kaištis): maitinkite nuolatinės srovės variklį, kinta priklausomai nuo variklio poreikio. Šiam projektui naudojamas variklis gali būti maitinamas 5 V.

Jei jus domina daugiau informacijos apie L293D, jo duomenų lapą galite pasiekti čia ir čia.

Ištraukiami rezistoriai

Kiekvienas mygtukas/jungiklis suporuotas su nuleidžiamu rezistoriumi. Čia yra nuleidžiami rezistoriai, kurie padės įsitikinti, kad „Arduino“skaitys pastovią vertę iš kaiščio. Jei nesuporuojate mūsų mygtukų/jungiklio su rezistoriumi, vertė, kurią Arduino nuskaito iš atitinkamo kaiščio, svyruos tarp 0 ir 1. Tokiu atveju mygtukai/jungiklis neveiks taip, kaip tikėtasi. Kadangi mes naudojame ištraukiamus rezistorius, rezistoriai bus prijungti tarp atitinkamo skaitmeninio kaiščio ir žemės, todėl mygtukai/jungiklis bus prijungti tarp „Arduino Nano“maitinimo kaiščio (+5 V) ir skaitmeninio kaiščio. Paspaudus mygtuką, „Arduino“skaitys 1 iš atitinkamo kaiščio. Šiame projekte naudojami trys 270 Ω rezistoriai.

Mygtukai/jungiklis

Šiame projekte mes įdiegiame 3,5 mm mygtuko lizdą (-us) ant duonos lentos, kad būtų lengva pakeisti mygtukus. Dviejų kontaktų jungiklis (norint įjungti kairės/dešinės rankos režimą) yra prijungtas tiesiai prie duonos lentos, nes daugumai motorinių vežimėlių naudotojų nereikės sąveikauti su jungikliu, o jungiklis skirtas asmeniui, padedančiam įdiegti visą mechanizmą.

Variklio pasirinkimas

Mes gavome keletą rankiniu būdu ištraukiamų stovų laikiklių iš skirtingų „Boston Home Inc.“vežimėlių. Buvo išbandytas ir apskaičiuotas jėgos ir sukimo momento kiekis, reikalingas visiems šiems mėginiams atsiimti. Patikrinus variklio specifikacijas, prieš tai parodytam vairasvirtės stovo laikikliui buvo pasirinktas nuolatinės srovės reduktorius, kaip instrukcijų demonstracinė versija, nes šiam vairasvirtės stovo tvirtinimui reikėjo didžiausio sukimo momento iš 4 turimų pavyzdžių. Norėsite patikrinti jėgos ir sukimo momento, reikalingo jūsų vairasvirtės rankai, + paties vairasvirtės mazgo svorį, kad įsitikintumėte, jog jis atitinka specifikaciją.

Maitinimas iš elektrinių vežimėlių

Dauguma elektrinių vežimėlių yra aprūpinti 24 V maitinimo šaltiniu. Šiam automatiniam ištraukiamam vairasvirtės gaminiui reikia 5 V įvesties. Kadangi gaminys skirtas gauti energiją iš neįgaliųjų vežimėlio maitinimo šaltinio, išorinio maitinimo šaltinio nereikia.

Naudojant USB prievadą

DC-DC 24V-5V Buck konverteris (Buck konverteris naudojamas įtampai sumažinti). Modulis su USB prievadu gali būti užsakytas internetu (tas, kurį naudojome, buvo užsakytas iš čia). Prijunkite „Buck“keitiklio įvestį prie 24 V maitinimo šaltinio (maitinimo prievadas prie maitinimo prievado, o įžeminimo prievadas - prie įžeminimo prievado), tada „Arduino Nano“plokštę galima prijungti prie „Buck“keitiklio modulio per USB prievadą.

4 žingsnis: mechaninė dalis

Visi matavimai ir matmenys buvo atlikti atsižvelgiant į konkrečią vairasvirtę, kurią naudojome šiam projektui. Jie gali skirtis priklausomai nuo rankos, ir mes pastebėsime svarbias kintamumo sritis.

Gamyba

Norint iš naujo sukurti mechaninę dalį, reikia pagaminti tris papildomas dalis (žr. Paveikslėlius). Išorinę vairasvirtės svirtį taip pat reikia modifikuoti, kad mechaniniai komponentai būtų pritvirtinti prie vairasvirtės laikiklio.

1. Viršutinis laikiklis
2. Apatinis laikiklis
3. Sukimo momento sukabinimo blokas
4. Išorinė ranka

Naudodami aliuminio L formos kampinį elementą (viršutinį ir apatinį laikiklius), aliuminio kvadratinį strypą (sukimo momento jungties bloką) ir esamą vairasvirtę (išorinę svirtį), vadovaukitės dalių brėžiniais ir (arba) 3D STL failais.

Ribinio jungiklio priedas Prieš prijungdami laidus, turite prilituoti prie ribinio jungiklio. Ribinio jungiklio padėtis yra lanksti tol, kol jungiklis uždarytas, kai ranka yra įtraukta, ir atidarytas, kai vairasvirtė yra įprastoje padėtyje. Išsamesnės informacijos ieškokite surinkimo 8 veiksme ir „external_arm“failuose.

Surinkimo metodas

Žiūrėkite kiekvieno žingsnio paveikslėlius.

1. Pritvirtinkite variklį prie variklio laikiklio, sulygiuodami skyles ir įsukdami 6 M-3 varžtus su plokščia galvute (ne visi 6 bus reikalingi, kad variklis liktų vietoje, bet įsukite kuo daugiau, kad užtikrintumėte maksimalų saugumą; būtinai naudokite varžtus tinkamą ilgį pagal laikiklio storį, kad nepažeistumėte variklio).
2. Sulygiuokite jungiamąją detalę žemiau išorinio strypo ir prisukite ½ colio #8-32 plokščiu varžtu. Jums gali tekti gręžti ir įstumti 8-32 skylę į ranką, kad sukabinimo detalė būtų prijungta prie rankos. *Tokiu atveju ranka pasisuka prieš laikrodžio rodyklę, todėl išorinė juosta (žiūrint iš neįgaliųjų vežimėlio naudotojo perspektyvos) yra kairėje. Dešiniarankiams vartotojams tai bus atvirkščiai.
3. Pritvirtinkite viršutinį laikiklį prie ištraukiamos rankos M-6 varžtu (laisvai).
4. Patraukite ištraukiamą ranką į ištiestą padėtį.
5. Pritvirtinkite variklio-variklio kronšteino mazgą prie ištraukiamos svirties, įkišdami variklio veleną į atitinkamą movos detalės angą. Kronšteino dalis turi įsiterpti tarp rankos ir viršutinio laikiklio, išlygindama skyles.
6. Naudokite varžtą ¼-20 ir veržlę, kad pritvirtintumėte abu laikiklius. Tada priveržkite viršutinio laikiklio M6 varžtą.
7. Įsitikinkite, kad laikiklis yra ištiestoje padėtyje, pritvirtinkite variklį prie movos 10-32 varžtais/s.
8. Prisukite galinį jungiklį 2 #2-56 varžtais (įsitikinkite, kad galinis jungiklis bus uždarytas visiškai išorinėje padėtyje - mūsų atveju peties varžtas jį užspaudžia).

*Pastaba dėl tvirtinimo varžtų tvirtinimo: tvirtinimo varžtai turi būti susieti su plokščia D veleno puse. Norėdami reguliuoti veleno kryptį, prijunkite variklį prie maitinimo šaltinio, kol plokščioji pusė bus norimoje padėtyje. Arba sukurkite grandinę, kaip nurodyta 4.1 skirsnyje „Elektros dalių grandinės“, ir pakeiskite laiką 52 kodo eilutėje, kaip nurodyta 4.2 skirsnyje „Elektrinės dalies„ Arduino “kodas“, kol jis bus norimoje padėtyje. Po surinkimo nepamirškite jį pakeisti!

Išardymas

Vykdykite surinkimo procedūrą atvirkštine kryptimi. Žiūrėkite žemiau, ar jūsų variklis sudegė ir jį reikia pakeisti.

Variklio keitimas

1. Atsukite varžtą, laikantį veleną prie movos.
2. Atsukite ¼-20 laikiklio tvirtinimo elementą ir fiksavimo veržlę.
3. Ištraukite variklio ir variklio laikiklio mazgą ir atsukite variklį, kad jį pakeistumėte.
4. Pritvirtinkite naują variklį prie laikiklio varžtais.
5. Įkiškite naują variklio veleną į jungties detalės angą, įkišdami laikiklį į vietą (jei reikia, atlaisvinkite viršutinį M6 varžtą).
6. Atsukite screw-20 varžtą ir fiksavimo veržlę, kad vėl pritvirtintumėte laikiklius (jei reikia, priveržkite viršutinį M6 varžtą).
7. Galiausiai, tvirtinimo varžtu pritvirtinkite veleną prie movos.

Elektronikos korpusas

1. Įdėkite į elektros dalį surinktą duonos lentos grandinę į elektronikos korpuso dėžutę, kaip parodyta paveikslėlyje.
2. Naudodami malūną ir (arba) gręžtuvą, sukurkite lizdus ir skyles jungtims („Arduino“USB prievadas, mygtukų lizdas ir perjungimo jungiklis).
3. Pavyzdį rasite aukščiau esančiame paveikslėlyje. Plyšių ir skylių padėtis priklausys nuo jūsų komponentų ir grandinės.

5 žingsnis: elektrinė dalis

Grandinės

Schemos

Grandinės schemos pateiktos šio skyriaus 1 paveiksle, ją taip pat galima rasti „Github“. 5V maitinimas bus tiekiamas iš elektrinio vežimėlio į „Arduino Nano“plokštę. „Arduino Nano“plokštė yra užkoduota taip, kad valdytų jungiklio elgseną ir nuolatinės srovės variklio judesį. Jei jus domina, grandinės konstrukcija ir laidai paaiškinami skyriuje Aparatūra (hipersaitas į aparatūros skyrių).

Duonos lentos išdėstymas

Duonos lentos laidų nuotrauka iš „Fritzing“arba grandinės yra parodyta šio skyriaus 2 paveiksle, o galutinės duonos lentos nuotrauka - 3 paveiksle.

Arduino kodas

Šiam produktui naudojamas kodas rodomas šone, jį galite atsisiųsti čia.

Norėdami įkelti kodą į arduino, atsisiųskite „Arduino IDE“į kompiuterį. Naudokite atsisiųstą kodą „Rhonda_v4_onebutton.ino“.

Kiekviena kodo eilutė turi kodo failo eilutės paaiškinimą.

Įkelkite kodą į „Arduino“(sąsaja parodyta čia):

1. Prijunkite „Arduino“prie kompiuterio naudodami USB jungtį

2. „Arduino“sąsajos įrankių skirtuke:

   • Nustatykite lentą į „Arduino Nano“
   • Nustatykite prievadą į USB prievadą
3. Paspauskite įkėlimo (→) mygtuką
4. Palaukite, kol sąsajoje bus parašyta „įkėlimas baigtas“.

Esamas greitis nustatytas maksimaliai 255 eilutėje 25 "analogWrite (motorPin, 255)", kad būtų galima sukti variklį, ir mažiausiai 0 eilutėje 36 "analogWrite (motorPin, 0)", norint sustabdyti variklį. Greičio diapazoną galima nustatyti nuo 0 iki 255, atsižvelgiant į variklio greitį.

Dabartinis sukimosi laikas yra nustatytas konkrečiam mūsų pasirinktam vairasvirtės stovo laikikliui, tačiau galite tiesiog pakeisti kodą (52 eilutė), kad pakeistumėte sukimosi laiką ir prisitaikytumėte prie konkrečios jūsų turimos vairasvirtės svirties. Arduino laikas yra mikrosekundėmis. Pavyzdžiui, jei norime, kad sukimosi laikas būtų 5 sekundės, „Arduino“turėtumėte nustatyti laiką „5000“.

6 veiksmas: žingsnis po žingsnio instrukcijų atsisiuntimas

7 veiksmas: trikčių šalinimas (atnaujinta 17.12.12)

1. Variklis neatsitraukia rankos.

   • Įsitikinkite, kad jungiklis nustatytas norima kryptimi
   • Patikrinkite, ar tvirtinimo varžtai yra priveržti
   • Patikrinkite, ar nėra mechaninių strigčių
   • Patikrinkite jungtis tarp variklio ir grandinės
   • Patikrinkite grandinės jungtis (bandymo grandinė su tik varikliu, neprijungta prie surinkimo)
   • Tam tikra jėga palaikykite vairasvirtę: jei ranka dabar atsitraukia su atrama, jūsų variklis nėra pakankamai galingas! Patikrinkite, ar naudojamas mygtukas veikia

2. Ranka juda per toli arba nepakankamai.

   Pakeiskite „Arduino“kodo laiką, kaip nurodyta „Arduino Code Read Me“

8 žingsnis: vaizdo dokumentacija

9 žingsnis: nuorodos

1. Išmokite ir susikurkite savo pigų L293D variklio tvarkyklę (išsamus L293D vadovas) https://just4electronics.wordpress.com/2015/08/28/learn-make-your-own-cheap-l293d-motor-drivera- full-guide-for-l293d/

10 veiksmas: atnaujinkite 18.05.14

• Naujos staklės, pagamintos iš plieno (palyginti su originaliu aliuminiu), didesnio aukščio, kad būtų išvengta sijos deformacijos
• Perjungtas į didesnio sukimo momento variklį (1497 uncijos colio)
• Atnaujintas nekompiliuotas kodas
• Išbandytas pataisytas prietaisas kliento vežimėlyje