Elevador de motor de passo controlado por IR: 15 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Eu precisava automatizar o levantamento de uma grande imagem que esconde uma TV montada sobre uma lareira. A imagem é montada em uma estrutura de aço deslizante personalizada que usa cordas, polias e contrapesos para que possa ser levantada com a mão. Isso parece bom em teoria, mas inconveniente na prática, quando você deseja apenas assistir à TV por alguns minutos. Eu queria automatizar o levantamento da imagem com comandos IV de um Hub Harmony sempre que a TV fosse ligada.

Passo 1:

Aqui está como a imagem foi levantada antes. Como você pode ver, não havia espaço suficiente para instalar um elevador de TV típico. Mesmo se houvesse espaço suficiente, os elevadores de TV mais altos anunciam que podem levantar uma TV de até 60 polegadas, mas isso é enganoso, pois seu curso máximo é geralmente de apenas 24 a 30 polegadas e eu precisava mover a imagem 53 polegadas. Eu investiguei os atuadores lineares, mas novamente não havia espaço suficiente e não consegui encontrar um compacto com tanto elevador. Também havia o problema de descobrir como acioná-lo usando IR, já que a maioria usa um interruptor físico ou remoto RF.

Passo 2:

Eu precisava de um mecanismo que fosse compacto, pudesse viajar 53 polegadas e ser controlado por infravermelho. Eu finalmente decidi usar um grande motor de passo com um parafuso de avanço longo. Depois de uma pesquisa online, encontrei esses dois vídeos. Simplesmente combinei os dois conceitos.

Etapa 3:

Lista de peças

Motor de passo NEMA 23 de alto torque

NEMA 23 Amortecedor https://smile.amazon.com/gp/product/B07LFG6X8R Eu estava preocupado que as vibrações de alta frequência do motor de passo ressoassem na estrutura de metal e fizessem muito barulho, então usei um amortecedor. O stepper era um pouco mais largo que o ângulo de ferro, então um lado do stepper seria preso com parafusos, porcas e arruelas de proteção, então tive que usar este estilo de amortecedor que tem quatro orifícios de montagem em cada extremidade em vez do usual dois.

Stepper Motor Driver 1.0-4.2A 20-50VDC

Fonte de alimentação 24 V sem ventoinha

Arduino

Micro switch https://smile.amazon.com/dp/B07KLZTHR9 ou https://smile.amazon.com/dp/product/B07V6VGV9J dependendo de quanto alcance você precisa. Usei um interruptor de serviço pesado como este, já que o estava montando em um ferro angular.

Diodo receptor IR https://smile.amazon.com/dp/B00UO9VO8O Esses receptores Vishay são supostamente os melhores.

Caixa Arduino transparente ou fumê https://smile.amazon.com/gp/product/B075SXLNPG Algo transparente que um pisca-pisca IV pode penetrar.

Zyltech 8 mm T8x8 ACME Parafuso e Porca ("T8" = 8 mm de diâmetro; "x8" = 8 mm de elevação por revolução) Eu precisava de um parafuso de avanço realmente longo, então encontrei este de 2.000 mm (78 polegadas ~ 6,5 pés) no ebay https: / /www.ebay.com/itm/323211448286 Felizmente, este fabricante inclui uma porca de latão reforçada com um flange largo. A maioria das outras marcas tem flanges estreitos com pequenos orifícios de montagem tão próximos do eixo que não deixam espaço para arruelas e contraporcas.

Acoplador de eixo de 8 mm a 10 mm https://smile.amazon.com/gp/product/B07X4VHYTQ Certifique-se de usar um acoplador sólido, tipo braçadeira como este, pois eles seguram muito mais do que um tipo de parafuso de fixação e não danificam o eixo ou parafuso de avanço.

Qualquer controle remoto IR

Fiação entre o Arduino e o driver de passo https://smile.amazon.com/dp/B07D58W66X Eu programei o Arduino usando pinos adjacentes para que eu pudesse usar um conector de cabeçalho largo como este que não se solta facilmente.

Fio de 4 condutores entre Stepper Driver e Stepper

Fio de 2 condutores entre o Arduino e o micro switch

Conectores de terminal estilo euro

Passo 4:

Eu usei a biblioteca de stepper AccelStepper para que eu pudesse iniciar e parar o stepper gradualmente, já que havia um pouco de massa envolvida, mas eu ainda precisava localizar o stepper na inicialização usando um micro switch. Eu encontrei este vídeo e tutorial do YouTube que mostrou como inicializar o stepper usando a alternância normal de pino alto / baixo antes de passar o controle para o AccelStepper para um movimento mais rápido.

Etapa 5:

Usei um Arduino Uno e fios de jumper para a fase de codificação e prototipagem.

Etapa 6:

Antes que eu pudesse escrever o esboço para o elevador, eu precisava encontrar os códigos hexadecimais IR para os botões no controle remoto que eu usaria para cima e para baixo, então carreguei o esboço em anexo para o Arduino e abri o monitor serial para ver os códigos enquanto Pressionei botões no controle remoto.

P. S. Este é meu primeiro projeto Arduino no Instructables. Por algum motivo, o código fica truncado quando uso a opção de formato de código ou o anexo como texto simples, então eu o carreguei com uma extensão.c. Basta renomeá-lo com a extensão.ino do Arduino. Ou.txt se você quiser apenas dar uma olhada rápida nele.

Etapa 7:

O código do próprio elevador.

Etapa 8:

Usei um Arduino Uno e fios de jumper individuais para a fase de prototipagem, mas queria usar um cabo principal de 5 pinos para evitar que os fios se soltassem acidentalmente. A única placa Arduino em tamanho real que consegui encontrar sem os pinos de cabeçalho pré-instalados foi um Arduino Leonardo da loja oficial do Arduino. O código é o mesmo para ambos, exceto que há um conflito conhecido entre o pino 13 do Leonardo LED e o receptor de infravermelho, então eu não consegui fazer o LED piscar para obter feedback visual ao receber sinais de infravermelho como fazia com o Uno, mas não foi nada demais. As únicas outras diferenças notáveis são que o Leonardo usa um conector micro USB e inicializa muito mais rápido do que o Uno. Dobrei os cabos do receptor IR 90 graus e os soldei permanentemente para ficar de frente para o topo do case onde planejava colocar o pisca-pisca IR do Hub Harmony.

Etapa 9:

Eu queria manter tudo o mais compacto possível, então encontrei esta pequena caixa de cabo ajustável / montagem de modem https://smile.amazon.com/dp/B077T45BXR para conter o Arduino, o driver de passo e a fonte de alimentação. Usei velcro e fita de silicone para evitar que tudo escorregasse ao apertar a montagem. Os terminais de passo, direção e ativação no driver de passo não compartilham um aterramento comum e eu só tinha um fio terra vindo do Arduino, então usei fios de jumper (aqueles pequenos laços pretos) para conectar todos os terminais de terra juntos no passo motorista. Esse pequeno fio desencapado saindo não conectado a nada ainda é o fio positivo para o micro switch. Basicamente, há uma etapa, direção, habilitação, microinterruptor e fio de aterramento vindo do Arduino.

Etapa 10:

Instalar a porca ACME, o parafuso de avanço e o motor de passo em si não foi difícil, mas precisei de MUITA ajuda para remover a imagem e os contrapesos para chegar ao quadro.

Etapa 11:

Porca ACME instalada.

Etapa 12:

Aqui está um pequeno vídeo da parte inicial do esboço. É lento por design enquanto procura o interruptor de limite. O homing começa automaticamente após cada vez que houver uma perda de potência, para que o motorista de passo saiba a posição do passo. Se você aumentar o volume na marca de 12 segundos, poderá ouvir o clique do micro switch quando for pressionado e clique novamente quando for liberado após a reversão do stepper.

Etapa 13:

E, finalmente, aqui está o elevador em ação. Demora 25 segundos para levantar a imagem 53 polegadas.

Etapa 14:

Componentes montados atrás da TV.

Etapa 15:

Aprendi algumas lições escrevendo e depurando o código. A primeira é que o stepper começaria a homing na inicialização, mesmo se o micro switch fosse desconectado, então eu conectei o Arduino ao lado normalmente fechado (NC) do switch e adicionei algum código para sair do esboço se o switch não estiver detectado, caso contrário, o stepper nunca iria parar de homing. Se você usar o lado normalmente aberto (NÃO) do switch, o Arduino não poderá dizer se o switch está aberto ou simplesmente não conectado. A segunda lição que aprendi é que o driver de passo usaria energia (potência total ou metade, dependendo da configuração de uma chave DIP no driver de passo) para manter o driver de passo no lugar quando ele não está se movendo. Isso faz sentido para aplicações de impressão CNC e 3D, mas eu não precisava mantê-lo no lugar por horas seguidas (Dica: segurar a meia potência faz com que o motor de passo não seja tão quente lol) já que eu estava usando um mecanismo de levantamento equilibrado de forma relativamente neutra. A solução é usar os pinos ENA (habilitar) do driver de passo. Eu conectei o ENA + do driver de passo a um pino no Arduino e o ENA- ao aterramento do Arduino e simplesmente mudei o pino ENA + para HIGH (On) para dizer ao driver de passo para desligar o motor de passo entre os movimentos. Se eu estivesse usando isso para levantar uma TV pesada, primeiro tentaria usar uma porca anti-folga para ver se isso era suficiente para segurá-la antes de usar um stepper constantemente alimentado simplesmente para economizar energia. Espero que este Instructable tenha sido útil para alguém! Obrigado por olhar!