Motoriseeritud sissetõmmatava juhtkangi väljatöötamine: 10 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

See mootoriga sissetõmmatav juhtkang on odav lahendus ratastooli kasutajatele, kellel on raskusi käsitsi pööratavate juhtkangi kinnituste kasutamisel. See on disaini iteratsioon eelmisel sissetõmmataval juhtkangi projektil.

Projekt koosneb kahest osast: mehaanilisest osast (montaaži kujundus, kokkupanek jne) ja elektrilisest osast (vooluring, Arduino kood jne).

Mootoriga ülestõstetavat juhtkangi moodulit saab valmistada ja kopeerida igaüks, järgides siin esitatud juhiseid. Eelnevaid teadmisi vooluringide, Arduino või SolidWorksi kohta pole vaja. Selle projektiga on seotud väga vähe jootmist ja jootmise juhised leiate siit. Vajalik on juurdepääs põhilistele puurimis-/töötlustöödele. Kujunduse üksikasjalikke selgitusi käsitletakse mehaanilises osas ja elektrilises osas.

1. samm: sisu

1. Sisu

2. Omadused ja funktsionaalsus

   • Motoriseeritud tagasitõmbamis- ja pikendusmehhanism
   • Vasaku/parema käe režiim
   • Modulaarsus
   • Reguleeritav pöörlemiskiirus

3. Ettevalmistus

   • Tarkvara

     Arduino

   • Riistvara
     • Kõigi vajalike osade ja tööriistade kokkuvõte
     • Arduino Nano (versioon 3.0)
     • Mootori juhi kiip: L293D
     • Tõmmatavad takistid
     • Nupud ja lülitid
     • Mootori valik

   • Toide ratastoolidest

     USB -pordi kasutamine

4. Mehaaniline osa
   • Tootmine
   • Piirangulüliti kinnitus
   • Kokkupanek/demonteerimine
   • Mootori vahetus
   • Elektroonika korpus
5. Elektriline osa

   • Ahelad

     • Skeemid
     • Leivalaua paigutus
   • Arduino kood

6. Samm-sammult juhised

   Laadige alla juhiste PDF -fail

7. Tõrkeotsing
8. Videodokumentatsioon
9. Viited

2. samm: funktsioonid ja funktsionaalsus

Mootoriga tagasitõmbamis- ja pikendusmehhanism

See mootoriga sissetõmmatav juhtkangi kinnitus võimaldab ratastooliga liikuvatel juhtkangidel automaatselt sisse või välja tõmmata. Kasutajatel on sõltuvalt eelistustest võimalik vajutada kahte nuppu (üks sissetõmbamiseks ja teine pikendamiseks) või ühte nuppu (üks nupp nii tagasitõmbamiseks kui ka pikendamiseks). Nuppude paigutus on paindlik ja võib muutuda vastavalt erinevatele kasutaja vajadustele. Nupud on ahela külge kinnitatud universaalsete nupupesade kaudu, nii et selles demos kasutatavad nupud saab asendada mis tahes universaalse nupuga.

Vasaku/parema käe režiim

See toode sobib nii vasak- kui paremakäelistele kasutajatele. Tehnik, kes paigaldab mootoriga süsteemi kliendi ratastooli, saab režiimi hõlpsalt muuta, lülitades elektroonikakastis oleva lüliti. Koodis pole vaja muudatusi teha.

Modulaarsus

Toode on tõrkekindel. Kui automaatse mehhanismi vaikeseaded või süsteemi remont toimub, ei mõjuta see käsitsi pööratavat mehhanismi. Lihtsa monteerimis- ja lahtivõtmisprotsessi üksikasjalik kirjeldus on juhistes hiljem.

Reguleeritav pöörlemiskiirus

Automatiseeritud mehhanismi pöörlemiskiirust saab reguleerida Arduino koodi muutmisega (juhised on toodud hilisemates osades). Ohutusabinõuna ei tohiks pöörlemiskiirus olla liiga kiire, kuna süsteem ei suuda aimata, mis võib teid takistada, mis võib põhjustada kergeid vigastusi.

3. samm: Ettevalmistus

Tarkvara

Selles projektis kasutatakse Arduinot, seega peate oma arvutisse installima Arduino IDE. Rakenduse allalaadimise link on siin. Selle toote jaoks kasutatav Arduino kood on saadaval hilisemas jaotises.

Riistvara

Kõigi vajalike osade ja tööriistade kokkuvõte

See järgmine tabel sisaldab kõiki selle projekti jaoks vajalikke osi ja tööriistu.

Arduino Nano (versioon 3.0)

Selles tootes kasutatakse Arduino Nano (Rev 3.0). Selle plaadi saate aga asendada teiste PWM tihvte sisaldavate Arduino plaatidega. Selles projektis on vaja PWM -nööpnõelu, kuna kasutame mootori draiveri kiibi (L293D) juhtimiseks Arduinot (pilt) ja kiipi tuleb juhtida PWM -sisenditega. Arduino Nano (Rev 3.0) PWM -tihvtide hulka kuuluvad: D3 tihvt (tihvt 6), D5 tihvt (tihvt 8), D6 tihvt (tihvt 9), D9 tihvt (tihvt 12), D10 tihvt (tihvt 13), D11 tihvt (Tihvt 14). Kui olete huvitatud Arduino Nano kohta lisateavet, saate selle viipade paigutusele ja skeemidele viidata siin.

Mootori juhi kiip: L293D

L293D on võimas alalisvoolumootori juhtkiip, mis võimaldab alalisvoolumootori pöörlemist nii päripäeva kui ka vastupäeva.

Selles projektis kasutatavad tihvtid on järgmised: Enable1, 2 pin (Pin 1), Input 1 (Pin 2), Output 1 (Pin 3), GND (Pin 4), Output 2 (Pin 6), Input 2 (Pin 7), Vcc 1 (tihvt 8), Vcc 2 (tihvt 16).

• Luba1, 2 kontakti (tihvt 1): juhtige mootori kiirust
• Sisend 1 (tihvt 2): juhtige mootori suunda
• Väljund 1 (tihvt 3): ühendage mootoriga, polaarsus pole oluline
• GND (tihvt 4): ühendage maandusega
• Väljund 2 (tihvt 6): ühendage mootoriga, polaarsus pole oluline
• Sisend 2 (tihvt 7): juhtige mootori suunda
• Vcc 1 (tihvt 8): sisestage kiibi sisemine vooluahel, ühendage 5 V pingega
• Vcc 2 (tihvt 16): alalisvoolumootori toide, varieerub vastavalt mootori vajadusele. Selle projekti jaoks kasutatavat mootorit saab toita 5 V.

Kui olete huvitatud L293D kohta lisateavet, saate selle andmelehele juurdepääsu siit ja siit.

Tõmmatavad takistid

Iga nupp/lüliti on ühendatud tõmbetakistiga. Siin on tõmbetakistid, mis aitavad veenduda, et Arduino loeb tihvtilt konstantse väärtuse. Kui te ei ühenda meie nuppe/lülitit takistiga, siis väärtus, mille Arduino vastavalt tihvtilt loeb, hõljub vahemikus 0 kuni 1. Sellisel juhul ei tööta nupud/lüliti ootuspäraselt. Kuna kasutame tõmbetakistusi, ühendatakse takistid vastava digitaalse tihvti ja maapinna vahele, nii et nupud/lüliti ühendatakse Arduino Nano toitepistiku (+5V) ja digitaalse tihvti vahele. Nupu vajutamisel loeb Arduino vastavalt tihvtilt 1. Selles projektis kasutatakse kolme 270 Ω takistit.

Nupud/lüliti

Selles projektis kasutame leivalaual 3,5 mm nupuvahet (-nuppe), et nuppe oleks lihtne asendada. Kahe kontaktiga lüliti (vasak-/paremakäelise režiimi vahetamiseks) on juhtmega otse leivaplaadil, kuna enamik ratastooliga liiklejaid ei pea lülitiga suhtlema ja lüliti on mõeldud inimesele, kes aitab kogu mehhanismi paigaldada.

Mootori valik

Me saime The Boston Home Inc. -lt mõned käsitsi sissetõmmatavad aluse kinnitused erinevatest ratastoolidest. Kõigi nende proovide tagasitõmbamiseks vajalikku jõudu ja pöördemomenti testiti ja arvutati. Pärast mootori spetsifikatsioonide kontrollimist valiti juhiste demoks eespool näidatud juhtkangi aluse kinnituse jaoks alalisvooluülekandega mootor, kuna see juhtkangi aluse kinnitus nõudis kõige suuremat pöördemomenti meie nelja näidise hulgast. Soovite testida oma juhtkangi käe jaoks vajalikku jõudu ja pöördemomenti + juhtkangi enda kaalu, veendumaks, et see sobib spetsifikatsioonidega.

Toide ratastoolidest

Enamik elektrilisi ratastoole on varustatud 24 V toiteallikaga. See automaatne sissetõmmatav juhtkangi toode vajab 5 V sisendit. Kuna toode on ette nähtud toite saamiseks ratastooli toiteallikast, pole välist toiteallikat vaja.

USB -pordi kasutamine

Internetist saab tellida USB-pordiga mooduli DC-DC 24V-5V buck converter (pinge alandamiseks kasutatakse buck-muundurit.). Ühendage buck -muunduri sisend 24 V toiteallikaga (toiteport toiteporti ja maandusport maanduspordiga) ning seejärel saab Arduino Nano plaadi USB -pordi kaudu ühendada buck -muunduri mooduliga.

4. samm: mehaaniline osa

Kõik mõõtmised ja mõõtmed tehti, viidates konkreetsele juhtkangi õlale, mida me selle projekti jaoks kasutasime. Need võivad olenevalt käest erineda ja märgime ära olulised varieeruvusvaldkonnad.

Tootmine

Mehaanilise osa uuesti loomiseks tuleb valmistada kolm täiendavat osa (vt joonised). Juhtkangivarre välimine õlg vajab muutmist ka mehaaniliste komponentide kinnitamiseks juhtkangi kinnitusele.

1. Ülemine klamber
2. Alumine klamber
3. Pöördemomendi siduri plokk
4. Väline käsi

Kasutades alumiiniumist L-kujulist nurgakivi (ülemine ja alumine klamber), alumiiniumist ruudukujulist varrast (pöördemomendi siduriplokk) ja olemasolevat juhtkangi käepidet (välimine õlg), järgige osade jooniseid ja/või 3D-STL-faile.

Piirangulüliti kinnitamine Juhtmed tuleb enne kinnitamist jootma piirlüliti külge. Piirlüliti positsioneerimine on paindlik seni, kuni lüliti on suletud, kui käsi on sisse tõmmatud, ja avatud, kui juhtkang on tavaasendis. Vaadake üksikasju kokkupaneku 8. sammust ja ülaltoodud lingist "external_arm".

Kokkupanemise meetod

Vaadake iga sammu jooniseid.

1. Kinnitage mootor mootoriklambri külge, joondades augud ja keerates sisse 6 M-3 lamedapoolset kruvi (kõiki 6 ei ole vaja mootori paigal hoidmiseks, kuid maksimaalse turvalisuse tagamiseks keerake võimalikult palju sisse; kasutage kindlasti kruvisid õige pikkus vastavalt kronsteini paksusele, et vältida mootori kahjustamist).
2. Joondage haakeseade välimise varda alla ja keerake ½” #8-32 lameda kruviga oma kohale. Haakeseadise ühendamiseks õlaga peate võib-olla puurima ja koputama õlavarre 8-32 auku. *Sel juhul õõtsub õlg vastupäeva, nii et välimine riba (ratastooli kasutaja seisukohast) on vasakul. Paremakäeliste kasutajate puhul pööratakse see ümber.
3. Kinnitage ülemine sulg sissetõmmatava õla külge kruviga M-6 (lõdvalt).
4. Viige sissetõmmatav käsi pikendatud asendisse.
5. Kinnitage mootor-mootoriklambri alamkomplekt sissetõmmatava õla külge, sisestades mootori võlli haakeseadise vastavasse auku. Klambriosa peaks asetsema õla ja ülemise kronsteini vahele, joondades augud.
6. Kasutage kronsteini 20-20 ja lukustusmutrit kahe kronsteini kinnitamiseks. Seejärel keerake ülemise kronsteini kruvi M6 kinni.
7. Veendudes, et kinnitus on pikendatud asendis, kinnitage mootor haakeseadise külge kinnituskruvi 10-32 abil.
8. Keerake piirlüliti 2 #2-56 kruviga sisse (veenduge, et piirlüliti suletakse täielikult väljapoole - meie puhul surub õlapolt selle kinni).

*Märkus kinnituskruvide kinnitamise kohta: kinnituskruvid peavad ühenduma D-võlli lameda küljega. Võlli suuna reguleerimiseks ühendage mootor toiteallikaga, kuni lameda külg on soovitud asendis. Teise võimalusena seadistage vooluahel nii, nagu on kirjeldatud punktis 4.1 Elektriliste osade ahelad, ja muutke ajastust koodi 52 reas, nagu on näidatud jaotises 4.2 Elektrilise osa Arduino kood, kuni see on soovitud asendis. Ärge unustage seda pärast kokkupanekut tagasi vahetada!

Demonteerimine

Järgige kokkupanekut vastupidises suunas. Vaadake allpool, kas teie mootor põleb läbi ja vajab väljavahetamist.

Mootori vahetus

1. Eemaldage kinnituskruvi, mis hoiab võlli haakeseadise külge.
2. Keerake ¼-20 kronsteini kinnitus ja lukustusmutter lahti.
3. Tõmmake mootor-mootoriklambri alamkomplekt välja ja keerake mootor välja.
4. Kinnitage uus mootor kruvidega klambri külge.
5. Sisestage uus mootori võll haakeseadise avasse, lükates kronsteini oma kohale (vajadusel keerake ülemine M6 -kruvi lahti).
6. Kruvide en-20 ja lukustusmutri kruvide uuesti kinnitamiseks keerake (vajadusel pingutage ülemist kruvi M6).
7. Lõpuks kinnitage võll ühenduskruvi abil haakeseadise külge.

Elektroonika korpus

1. Asetage elektrilisse ossa kokkupandud leivaplaadi ahel elektroonika korpuse kasti, nagu pildil näidatud.
2. Looge veski ja/või puuri abil pistikute jaoks pesad ja augud (Arduino USB -port, nupupesa ja lülituslüliti).
3. Näite saamiseks vaadake ülaltoodud joonist. Pilu ja ava asukohad sõltuvad teie komponentidest ja vooluringist.

Samm: elektriline osa

Ahelad

Skeemid

Vooluahela skeemid on näidatud selle jaotise joonisel 1 ja see on saadaval ka Githubis. Ratastoolist tarnitakse 5 V toide Arduino Nano plaadile. Arduino Nano plaat on kodeeritud nii, et see kontrollib lüliti käitumist ja alalisvoolumootori liikumist. Huvi korral selgitatakse vooluahela konstruktsiooni ja juhtmestikku jaotises Riistvara (hüperlink riistvara sektsiooni).

Leivalaua paigutus

Leivaplaadi juhtmestiku pilt Fritzingist või vooluringist on näidatud selle jaotise joonisel 2 ja lõpliku leivaplaadi pilt on näidatud joonisel 3.

Arduino kood

Selle toote jaoks kasutatud kood on näidatud küljel ja saate selle siit alla laadida.

Koodi arduinosse üleslaadimiseks laadige arvutisse alla Arduino IDE. Kasutage allalaaditud koodi "Rhonda_v4_onebutton.ino".

Igal koodireal on koodifaili sees rida-realt seletus.

Laadige kood Arduinole üles (liides on näidatud siin):

1. Ühendage Arduino arvutiga USB -pistiku abil

2. Arduino liidese vahekaardil Tööriistad:

   • Seadke plaat asendisse „Arduino Nano”
   • Seadke port USB -porti
3. Vajutage üleslaadimise (→) nuppu
4. Oodake, kuni liideses on kiri "üleslaadimine on lõpule viidud".

Praegune kiirus on mootori pööramiseks seatud maksimaalselt 255 reale 25 "analogWrite (motorPin, 255)" ja mootori seiskamiseks miinimum 0 reale 36 "analogWrite (motorPin, 0)". Pöörlemisvahemikku saab seadistada vahemikus 0 kuni 255 vastavalt mootori pöörlemiskiirusele.

Praegune pöörlemisaeg on ajastatud konkreetse juhtkangi aluse kinnituse jaoks, mille me valisime, kuid saate lihtsalt muuta koodi (rida 52), et muuta pöörlemisaega ja kohanduda konkreetse juhtkangi käega. Arduinos on aeg mikrosekundites. Näiteks kui tahame, et pöörlemisaeg oleks 5 sekundit, siis peaksite Arduino seadistama aja väärtuseks „5000”.

Samm 6: samm-sammult juhiste allalaadimine

7. samm: tõrkeotsing (värskendatud 12.12.17)

1. Mootor ei tõmba kätt tagasi.

   • Veenduge, et lüliti on soovitud suunas
   • Kontrollige, kas kinnituskruvid on pingutatud
   • Kontrollige mehaanilisi ummistusi
   • Kontrollige mootori ja vooluahela ühendusi
   • Kontrollige vooluahela ühendusi (testiahel ainult mootoriga, montaažile kinnitamata)
   • Toetage juhtkangi mõne jõuga: kui käsi tõmbub nüüd toega tagasi, pole teie mootor piisavalt võimas! Kontrollige, kas kasutatud nupp töötab

2. Käsi liigub liiga kaugele või mitte piisavalt kaugele.

   Muutke Arduino koodi ajastust, nagu on kirjeldatud jaotises Arduino Code Read Me

8. samm: videodokumentatsioon

9. samm: viited

1. Õpi ja tee endale odav L293D mootorijuht (L293D täielik juhend) https://just4electronics.wordpress.com/2015/08/28/learn-make-your-own-cheap-l293d-motor-drivera- täielik-juhend-for-l293d/

10. toiming: värskendage 14.5.2018

• Masintöödeldud uued terasvarras (võrreldes originaal alumiiniumiga), suurema kõrgusega, et vältida tala läbipaindumist
• Lülitatud suurema pöördemomendiga mootorile (1497 untsi)
• Värskendati koodi, mida ei koostatud
• Testitud muudetud seade kliendi ratastoolis