Modelo de elevador controlado por Arduino: 7 pasos (con imágenes)

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

En este Instructable, les mostraré cómo construí un elevador de juguete de dos niveles, con puertas corredizas que funcionan y un automóvil que se mueve hacia arriba y hacia abajo a pedido.

El corazón del ascensor es un Arduino Uno (o en este caso un Adafruit Metro), con el Adafruit Motor Shield instalado encima. El escudo facilita mucho la conducción de los dos servos necesarios para abrir y cerrar las puertas, y el motor paso a paso que sube y baja el coche.

La estructura real es realmente la parte fácil y se puede hacer de la forma que desee. La parte complicada es hacer que todo encaje en el interior y asegurarse de que todo esté alineado correctamente.

Entonces, dicho eso, ¡manos a la obra!

Suministros

• Arduino Uno (o equivalente)
• Escudo de motor Adafruit
• Tablero perfilado
• Encabezados para Arduino y shield
• Servos de rotación continua (2)
• Motor paso a paso NEMA 17
• Soporte de motor paso a paso
• Piezas de tablero de fibra de densidad media (MDF) de 1/2 "y 1/4"
• Hojas de aluminio
• Barra de aluminio
• Varillas de aluminio
• Canal en U de aluminio
• Barra de acero
• Tubería de PVC (1/8 "y 1/4")
• Correa de distribución de 10 mm
• Poleas de 10 mm
• pistola de silicona
• empulgueras
• hojas de plexiglás
• Muestras de suelos
• Cinta adhesiva
• Alambres
• Botones arriba / abajo
• Micro interruptores
• Actuador lineal grande: los planos están aquí

Paso 1: las puertas

El primer problema que decidí abordar fueron las puertas. Las puertas tenían que moverse hacia adelante y hacia atrás, y estar aseguradas en la parte inferior y superior para que no se movieran.

Terminé usando canales en U de aluminio, normalmente utilizados como borde para tablas, a lo largo de la parte inferior para mantener las puertas en el camino. La cima fue un poco más complicada. Encontré planos impresos en 3D para un actuador lineal en línea y pensé que serían excelentes para cerrar la puerta y abrirla. Hice las puertas con pequeños paneles de MDF y envolví algunas láminas de aluminio alrededor del panel para darle un aspecto metálico. (ver fotos)

Puse una varilla de acero en la parte superior de la puerta y pegué un trozo de tubo de PVC en la parte superior del panel de la puerta. La varilla encajaba dentro de la tubería y permitía que la puerta se moviera hacia adelante y hacia atrás libremente, mientras que la parte inferior de la puerta estaba dentro del canal en U para mantenerla recta.

Coloqué el actuador lineal sobre la varilla de acero y usé más tubería de pvc y más pegamento caliente para permitir que el actuador moviera la puerta. El actuador lineal está diseñado alrededor de un servomotor del tamaño de un hobby, así que los agregué.

Paso 2: la estructura

Primero hice un esbozo de cómo quería que se viera el ascensor. Tenía que tener 2 pisos, con un carro que sube y baja y puertas que se abren en cada piso. El producto final se desvió del boceto inicial, ¡pero está bien!

Luego construí la estructura a partir de tableros de fibra de densidad media (MDF), medí los pisos y las aberturas de las puertas y corté las formas con una sierra de calar y una sierra de perforación. La base y la parte superior son un poco más grandes que el edificio para darle estabilidad y atractivo visual. La estructura solo tiene 3 lados, ya que decidí dejar la parte trasera abierta para que puedas mirar dentro.

Las piezas laterales miden 24 pulgadas de alto y 12 pulgadas de ancho, y la parte superior e inferior son cuadradas de 15 pulgadas, todas hechas de paneles de MDF de 1/2 . Las puertas miden 6 pulgadas de alto y aproximadamente 4 pulgadas de ancho. Asegúrese de dejar suficiente espacio para que la puerta se oculte a un lado cuando esté abierta.

También agregué una pequeña repisa de aterrizaje para el exterior del segundo piso.

También hice un orificio de 2 sobre cada puerta para una ventana o un indicador de piso, orificios para los botones de llamada al lado de cada puerta y un pequeño orificio para un LED sobre cada abertura de la puerta (que no terminé usando)

Lo pinté todo de un color azul metálico.

Paso 3: el coche

La cabina del ascensor estaba hecha de MDF y una pieza de plexiglás para la parte trasera, por lo que puedes ver los coches Matchbox o los chicos de Lego que pones en el ascensor. El auto en sí es una caja simple, nada extravagante. Lo pinté y puse algunas postales dentro como carteles. Resultó un poco pesado, así que no estaba seguro de cómo el motor lo levantaría usando mi plan original. Volveremos a eso.

La parte difícil del automóvil era cómo levantarlo y evitar que se balanceara. Usando el método probado y verdadero de pegamento caliente y pvc (volveré a eso también, no me dejes olvidar), coloqué cuatro varillas de aluminio que iban desde la parte superior hasta la parte inferior de la estructura y las alineé con el auto y la tubería que pegué en cada esquina. Esto mantuvo el ascensor en su lugar mientras subía y bajaba.

Las piezas impresas en 3D sobresalían bastante de la pared interior de la estructura, por lo que tuve que mantener la cabina del ascensor a unos centímetros de la abertura de la puerta. No quería tener un montón de cuerpos en la parte inferior del hueco del ascensor de minifiguras de Lego a quienes no "les importaba el enorme espacio", así que agregué una plataforma corta dentro de la puerta, que se acercó bastante al lado abierto. de la cabina del ascensor, lo que solucionó el problema.

Paso 4: Motor y contrapeso

El siguiente problema fue cómo hacer que el automóvil subiera y bajara. Compré un motor paso a paso NEMA-17 (ese es el tamaño, no la potencia) de Adafruit e intenté levantar la cabina del ascensor con él usando una cuerda y un carrete impreso en 3D unido al eje del paso a paso para enrollar la cuerda.

Eso no funcionó, así que empecé a pensar en cómo funciona un ascensor real, con contrapeso. De esa manera, el motor no tiene que levantar todo el peso del automóvil, simplemente tiene que iniciar el movimiento inicial, que requiere mucho menos torque. Aprendí mucho sobre torque en este proyecto.

De todos modos, mi idea de contrapeso era sólida y terminé usando un sistema de correa y polea de 10 mm de ancho, similar al que se usa para construir una impresora 3D. El automóvil pesaba aproximadamente un kilogramo (2 libras) y el motor paso a paso se calificó como capaz de levantar 2 kilogramos a un centímetro del centro del eje. (Más problemas de torque) Así que estaba listo.

Un extremo de la correa se unió a la parte superior de la cabina del ascensor (usando una placa de metal atornillada), luego la correa subió directamente y se colocó en un engranaje dentado en el motor paso a paso, que estaba montado en el techo de la estructura. Luego, la correa pasó 90 grados a través de la parte superior de la estructura hasta una segunda polea dentada, esta se unió a otra varilla de acero, montada sobre soportes. (ver fotos) A partir de ahí, el cinturón dio otro giro de 90 grados hacia abajo y este se sujetó al contrapeso. (Obviamente, debe medir todos estos y colocarlos con precisión para evitar un estrés adicional en el cinturón)

El contrapeso estaba hecho de cuatro piezas de piso de madera de muestra de Home Depot que atornillé y pegué con cinta adhesiva. El cinturón se sujetó en medio de las piezas y el exceso de cola también se atornilló por fuera. Coloqué 2 varillas de acero para que el contrapeso se desplazara hacia arriba y hacia abajo, usando los tubos de PVC pegados a cada lado del paquete de contrapeso para montarlo.

Con todas las piezas estructurales en su lugar, llegó el momento de trabajar en la electrónica.

Paso 5: interruptores y electrónica

El cerebro de este proyecto es un Arduino Uno, con un Adafruit Motor Shield en la parte superior. El escudo hace que sea mucho más fácil conducir los dos servomotores y el motor paso a paso, al mismo tiempo que permite el acceso a la mayoría de los pines del Arduino. El motor paso a paso también requiere más que la salida de 5 V del Arduino, y el escudo le permite aumentar el voltaje del motor y reducirlo para el Arduino. El motor tarda hasta 12V, pero finalmente fui con una entrada de 9V, ya que frí un regulador de voltaje en un Arduino cuando una de las puertas se atascó.

Tomé otra página de la forma en que se construyen las impresoras 3D y utilicé pequeños interruptores de contacto en todos los puntos donde desea que las cosas dejen de moverse. Entonces, tuve un interruptor de contacto momentáneo en 6 ubicaciones. Detectaron dónde estaba el coche y cuál era el estado de cada puerta. Cuando el automóvil estaba en la parte inferior de la estructura, estaba presionando un interruptor debajo del automóvil. Cuando estaba en la parte superior, se activó un interruptor en la parte inferior del contrapeso. Las puertas también accionaban un interruptor a cada lado, cuando estaban abiertas o cerradas.

Para llamar al ascensor, puse botones iluminados en el frente de la estructura. Estos son botones triangulares geniales con LED en el interior para que se iluminen cuando se presionan (si los conecta de esa manera).

El código real de este proyecto no es demasiado complejo. El bucle principal del boceto de Arduino comprueba si se presionan los botones hacia arriba o hacia abajo. Dependiendo de la posición del automóvil, el programa responde moviendo el automóvil y luego abriendo la puerta durante unos segundos y cerrando la puerta. O, si el automóvil está en el piso donde se presionó el botón, simplemente abre la puerta y luego la cierra después de 5 segundos.

Hubo muchísimas soluciones de problemas, pero finalmente logré que todo funcionara de manera confiable. El último paso fue una gran pieza de plexiglás en la parte posterior con un agujero perforado para acceder al conector de alimentación.

Este fue un proyecto muy divertido y aprendí mucho. Cuando lo estaba construyendo, estaba buscando planes para algo como esto, pero no pude encontrar mucho. Entonces, con suerte, este Instructable puede ayudar a alguien que busque construir un proyecto similar.

Paso 6: Pensamientos finales

Una cosa que agregaría a una segunda construcción sería una forma de detectar si algo está bloqueando la puerta, como un ascensor real. Creo que algún tipo de sensor de luz podría funcionar, pero alguien más inteligente que yo puede darse cuenta de eso.

Además, este era un proyecto para un cliente y se lo envié usando UPS. Sin embargo, dejé que UPS lo empacara, lo que resultó ser un gran error. El ascensor llegó con algunos pedazos rotos, el cinturón estaba desacoplado y una de las puertas no funcionaba. Trabajé con el cliente para ponerlo en funcionamiento, pero parte de mi tubería de PVC encolada en caliente se desprendió, y en el futuro probablemente trataría de encontrar una solución más elegante que la cola caliente. Además, ¡la próxima vez lo empacaré yo mismo! Espero que hayan disfrutado de este Instructable. Vea más proyectos en cascobaystudios.com

Gracias por leer y nos vemos la próxima vez.

Paso 7: Código

El código de Arduino está en el archivo adjunto. Es un desastre sangriento, ¡pero funciona!

Finalista en el Concurso Arduino 2020