Elevación del motor paso a paso controlado por infrarrojos: 15 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Necesitaba automatizar el levantamiento de una imagen grande que oculta un televisor montado sobre una chimenea. La imagen está montada en un marco de acero deslizante personalizado que utiliza cuerdas, poleas y contrapesos para que se pueda levantar con la mano. Esto suena bien en teoría pero inconveniente en la práctica cuando solo desea ver la televisión durante unos minutos. Quería automatizar el levantamiento de la imagen con comandos de infrarrojos desde un Harmony Hub cada vez que se enciende el televisor.

Paso 1:

Así es como se levantó la imagen antes. Como puede ver, no había suficiente espacio para instalar un elevador de TV típico. Incluso si hubiera suficiente espacio, los elevadores de TV más altos anuncian que pueden levantar un televisor hasta 60 pulgadas, pero eso es engañoso ya que su recorrido máximo suele ser de solo 24 a 30 pulgadas y necesitaba mover la imagen 53 pulgadas. Investigué los actuadores lineales pero nuevamente no había suficiente espacio y no pude encontrar uno compacto con tanta elevación. También estaba el problema de averiguar cómo activarlo usando IR, ya que la mayoría usa un interruptor físico o un control remoto de RF.

Paso 2:

Necesitaba un mecanismo que fuera compacto, pudiera viajar 53 pulgadas y ser controlado por IR. Finalmente me decidí por usar un motor paso a paso grande con un tornillo de avance largo. Después de una búsqueda en línea encontré estos dos videos. Simplemente combiné los dos conceptos.

Paso 3:

Lista de partes

Motor paso a paso NEMA 23 de alto par

Amortiguador NEMA 23 https://smile.amazon.com/gp/product/B07LFG6X8R Me preocupaba que las vibraciones de alta frecuencia del motor paso a paso resonaran en el marco de metal y hicieran mucho ruido, así que usé un amortiguador. El paso a paso era un poco más ancho que el ángulo de hierro, por lo que un lado del paso a paso estaría sujeto con tornillos, tuercas y arandelas de guardabarros, por lo que tuve que usar este amortiguador de estilo que tiene cuatro orificios de montaje en cada extremo en lugar del habitual. dos.

Controlador de motor paso a paso 1.0-4.2A 20-50VDC

Fuente de alimentación sin ventilador de 24 V

Arduino

Microinterruptor https://smile.amazon.com/dp/B07KLZTHR9 o https://smile.amazon.com/dp/product/B07V6VGV9J según el alcance que necesite. Usé un interruptor de servicio pesado como este ya que lo estaba montando en un ángulo de hierro.

Diodo receptor de infrarrojos https://smile.amazon.com/dp/B00UO9VO8O Estos receptores Vishay son supuestamente los mejores.

Estuche Arduino transparente o ahumado https://smile.amazon.com/gp/product/B075SXLNPG Algo transparente que puede penetrar un intermitente de infrarrojos.

Tornillo y tuerca de avance Zyltech T8x8 ACME de 8 mm ("T8" = 8 mm de diámetro; "x8" = elevación de 8 mm por revolución) Necesitaba un tornillo de avance realmente largo, así que encontré este de 2000 mm (78 pulgadas ~ 6.5 pies) en ebay https: / /www.ebay.com/itm/323211448286 Afortunadamente, este fabricante incluye una tuerca de latón resistente con una brida ancha. La mayoría de las otras marcas tienen bridas estrechas con pequeños orificios de montaje tan cerca del eje que no dejan espacio para arandelas y contratuercas.

Acoplador de eje de 8 mm a 10 mm https://smile.amazon.com/gp/product/B07X4VHYTQ Asegúrese de utilizar un acoplador sólido de tipo abrazadera como este, ya que sujetan mucho más apretado que un tipo de tornillo de fijación y no dañan el eje o tornillo de avance.

Cualquier mando a distancia por infrarrojos

Cableado entre Arduino y Stepper Driver https://smile.amazon.com/dp/B07D58W66X Programé el Arduino usando pines adyacentes para poder usar un conector de cabezal ancho como este que no se suelte fácilmente.

Cable de 4 conductores entre Stepper Driver y Stepper

Cable de 2 conductores entre Arduino y microinterruptor

Conectores de terminal de estilo europeo

Paso 4:

Usé la biblioteca paso a paso AccelStepper para poder iniciar y detener el paso a paso gradualmente, ya que había bastante masa involucrada, pero aún necesitaba colocar el paso a paso en el encendido con un microinterruptor. Encontré este video y tutorial de YouTube que mostraba cómo ubicar el motor paso a paso usando el cambio de pin alto / bajo regular antes de entregar el control a AccelStepper para un movimiento más rápido.

Paso 5:

Usé un Arduino Uno y cables de puente para la fase de codificación y creación de prototipos.

Paso 6:

Antes de que pudiera escribir el boceto para el ascensor, necesitaba encontrar los códigos hexadecimales de infrarrojos para los botones del control remoto que iba a usar para subir y bajar, así que cargué el boceto adjunto a Arduino y abrí el monitor en serie para ver los códigos mientras Pulsé los botones del mando a distancia.

PD Este es mi primer proyecto de Arduino en Instructables. Por alguna razón, el código se distorsiona cuando utilizo la opción de formato de código o lo adjunto como texto sin formato, así que lo cargué con una extensión.c. Simplemente cámbiele el nombre con la extensión.ino de Arduino. O.txt si solo desea echarle un vistazo rápido.

Paso 7:

El código del ascensor en sí.

Paso 8:

Usé un Arduino Uno y cables de puente individuales para la fase de creación de prototipos, pero quería usar un cable de cabecera de 5 pines para evitar que los cables se suelten accidentalmente. La única placa Arduino de tamaño completo que pude encontrar sin pines de encabezado preinstalados fue una Arduino Leonardo de la tienda oficial de Arduino. El código es el mismo para ambos, excepto que hay un conflicto conocido entre el LED pin 13 de Leonardo y el receptor de infrarrojos, por lo que no pude hacer que el LED parpadeara para obtener una respuesta visual al recibir señales de infrarrojos como podría hacerlo con el Uno, pero eso no fue gran cosa.. Las únicas otras diferencias notables son que el Leonardo usa un conector micro USB y arranca mucho más rápido que el Uno. Doblé los cables del receptor de infrarrojos 90 grados y los soldé de forma permanente para encarar la parte superior de la carcasa donde planeaba colocar el intermitente de infrarrojos del Harmony Hub.

Paso 9:

Quería mantener todo lo más compacto posible, así que encontré esta pequeña caja de cable ajustable / soporte de módem https://smile.amazon.com/dp/B077T45BXR para sostener el Arduino, el controlador paso a paso y la fuente de alimentación. Usé velcro y cinta servo de silicona para evitar que todo se salga al apretar el soporte. Los terminales de paso, dirección y habilitación en el controlador paso a paso no comparten una tierra común y solo tenía un cable de tierra proveniente del Arduino, así que usé cables de puente (esos pequeños bucles negros) para conectar todos los terminales de tierra juntos en el paso a paso conductor. Ese pequeño cable desnudo que sobresale sin estar conectado a nada todavía es el cable positivo del microinterruptor. Básicamente, hay un paso, dirección, habilitación, microinterruptor y cable de tierra que proviene del Arduino.

Paso 10:

Instalar la tuerca ACME, el tornillo de avance y el motor paso a paso en sí no fue difícil, pero necesitaba MUCHA ayuda para quitar la imagen y los contrapesos para llegar al marco.

Paso 11:

Tuerca ACME instalada.

Paso 12:

Aquí hay un breve video de la parte de inicio del boceto. Es lento por diseño mientras busca el interruptor de límite. La búsqueda se inicia automáticamente cada vez que hay una pérdida de energía, por lo que el controlador paso a paso conoce la posición del paso a paso. Si sube el volumen en la marca de 12 segundos, puede escuchar el clic del microinterruptor cuando se presiona y volver a hacer clic cuando se suelta después de que el paso a paso se invierte.

Paso 13:

Y finalmente aquí está el ascensor en acción. Se necesitan 25 segundos para levantar la imagen 53 pulgadas.

Paso 14:

Componentes montados detrás del televisor.

Paso 15:

Aprendí un par de lecciones escribiendo y depurando el código. La primera es que el paso a paso comenzaría a buscar en el encendido incluso si el microinterruptor estaba desconectado, así que en su lugar conecté el Arduino al lado normalmente cerrado (NC) del interruptor y agregué un código para salir del boceto si el interruptor no está detectado, de lo contrario, el paso a paso nunca dejaría de buscar. Si usa el lado normalmente abierto (NO) del interruptor, entonces el Arduino no puede saber si el interruptor está abierto o simplemente no está conectado. La segunda lección que aprendí es que el controlador paso a paso usaría energía (potencia total o media dependiendo de la configuración del interruptor DIP en el controlador paso a paso) para mantener el controlador paso a paso en su lugar cuando no se está moviendo. Esto tiene sentido para las aplicaciones de impresión 3D y CNC, pero no necesitaba que se mantuviera en su lugar durante horas seguidas (Sugerencia: la retención a media potencia hace que el motor paso a paso no esté tan caliente, jajaja) ya que estaba usando un mecanismo de elevación relativamente equilibrado de forma neutral.. La solución es utilizar los pines ENA (habilitar) del controlador paso a paso. Conecté el ENA + del controlador paso a paso a un pin en el Arduino y el ENA- al suelo del Arduino y simplemente cambié el pin ENA + a ALTO (Encendido) para decirle al controlador paso a paso que apague la alimentación al paso a paso entre movimientos. Si estuviera usando esto para levantar un televisor pesado, primero intentaría usar una tuerca anti-retroceso para ver si eso era suficiente para sostenerlo antes de usar un paso a paso de encendido constante simplemente para ahorrar energía. ¡Espero que este Instructable haya sido útil para alguien! ¡Gracias por mirar!