GRawler - Limpador de telhado de vidro: 13 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Este é o meu maior e mais difícil projeto até agora. O objetivo era construir uma máquina para limpar meu telhado de vidro. Um grande desafio é o declive acentuado de 25%. As primeiras tentativas falharam em desviar completamente da pista. O rastreador deslizou, os motores ou engrenagens falharam. Depois de várias tentativas, decidi pelo acionamento atual. Os motores de passo são de grande ajuda, pois uma distância definida pode ser percorrida e o rastreador pode ficar parado sem rolar para trás. A máquina consiste essencialmente de um acionador de lagarta, uma escova giratória com limpador na frente, um tanque de água com bomba e o sistema eletrônico de controle. Muitas peças também foram criadas com a impressora 3D. A largura da esteira depende da superfície do vidro e pode ser determinada pelo comprimento dos perfis metálicos.

Etapa 1: Lista de Peças

Perfis metálicos para o quadro:

• Haste de metal redonda de alumínio de 1 m de 10 mm
• pedaço de haste de metal redondo de alumínio de 6 mm
• Tubo quadrado de alumínio de 2m 10x10mm
• Perfil de alumínio L de 2m 45x30mm

Haste roscada:

• 3m M8 com muitas porcas e arruelas
• 1m M6"
• 1m M5"
• 0,2m M3

Parafusos:

• 12x M3x12 (para motores e engrenagem)
• 6x M3x50 (para rodas motrizes) com porcas
• M5x30
• M6x30
• M4x30

Rolamentos:

6pcs. 5x16x5

Eletrônico:

• Bomba de água micro submersível
• Arduino Pro Mini (ATmega32U4 5 V 16 MHz)
• 2 pçs. Motor de passo NEMA 17
• 2 unidades Driver A4988 Stepper
• Módulo Arduino Relay
• Motor elétrico escovado 550
• Servo padrão (ou versão de metal melhor com mais torque)

• Tábua de ensaio universal estanhada com furo

• Cabeçalhos de pinos masculino / feminino padrão 2,54
• L7805
• LiPo 3.7V 4000-6000mAh
• LiPo 11.1V 2200mAh
• Filtro de cabo de núcleo de ferrite
• Módulo BT HC-06
• tampas, 3x100µF, 10nF, 100nF
• resistor, 1K, 22K, 33K, 2x4,7K
• Fusíveis. 10A para bateria do motor do escovador, 5A para bateria "GRawler"

De outros:

• caixa de plástico para peças eletrônicas, aproximadamente 200x100x50mm
• Escova de radiador extra longa (800 mm)
• vasilha de plástico 2l
• Tubo aquário / lagoa de 1,5 m OD: 0,375 ou 3/8 ou 9,5 mm; ID: 0,250 ou 1/4 ou 6,4 mm
• Lagarta / esteira de plástico
• lâmina de limpeza longa (mínimo 700 mm) do caminhão
• muitas abraçadeiras para cabos
• fita isolante
• tubo encolhendo

Ferramentas:

• pistola de cola quente
• broca de bancada
• broca 1-10mm
• impressora 3d
• pequenas chaves
• chaves de fenda
• estação de solda
• vários alicates
• serra
• Arquivo

Etapa 2: peças impressas em 3D

Muitas peças são feitas com minha impressora 3D, configurações comuns:

• Diâmetro do bico 0,4
• altura da camada 0,3
• infill 30-40%, escolha mais para as engrenagens
• Material: PLA com cama térmica

Etapa 3: o pincel

Para a escova rotativa utilizo uma escova de radiador extra longa, certifique-se de que a escova real tem um comprimento mínimo de 700mm, depois de pesquisar um pouco nas webstores encontrei a certa. Corte a alça e deixe o eixo projetar 20 mm em ambos os lados.

A haste da minha escova tem um diâmetro de 5mm, isso se encaixa perfeitamente nos rolamentos das partes laterais.

Para evitar o escorregamento do eixo, utilizo um pequeno tubo de alumínio com tubo retrátil, o outro lado é fixado pela engrenagem.

Dica: Se as cerdas forem muito longas, a rotação ficará muito lenta / desligada.

Neste caso, basta encurtá-los com um cortador de cabelo elétrico, como eu fiz:-)

Etapa 4: Enquadramento

Pense com antecedência na largura que o rastreador deve ter ou na largura das pistas para se mover. O comprimento dos perfis e das hastes roscadas depende disso, utilizo 700mm.

Certifique-se de que os perfis mergulham 1-2 mm nos painéis laterais

Através dos painéis laterais e dos perfis, as hastes roscadas (M6 ou M8) são inseridas e aparafusadas por fora.

Etapa 5: caixa de engrenagens para escova

A caixa de engrenagens da escova é composta por 4 engrenagens.

Para uma maior suavidade, a engrenagem dupla é fixada com um pedaço de tubo de latão (diâmetro 8mm) e parafuso M6.

A outra engrenagem é fixada com parafuso M4 e contraporca.

A engrenagem da escova é fixada com dois parafusos M3, não se esqueça de colocar primeiro as porcas na engrenagem.

O motor é fixado por parafusos M3 na parte lateral.

Etapa 6: Tanque, bomba e tubulação de Pvc

Decidi usar uma bomba submersível, então só preciso de um pedaço de tubo de pvc e a bomba desaparece no tanque.

Eu faço furos no topo do tanque para o tubo e o cabo.

IMPORTANTE: O motor da bomba não tem supressão de interferências, isso vai deixar o GRrawler louco:-) use uma tampa (10nF) paralela e um anel de ferrite para o cabo.

Depois de medir o comprimento necessário da mangueira, marque a parte que desaparece na caixa da escova. Agora você faz pequenos orifícios (1,5 mm) na mangueira a uma distância de 30-40 mm. É importante que os furos estejam em uma linha. Fixe a mangueira com cola quente na caixa da escova e feche a extremidade aberta da mangueira (eu uso uma braçadeira de mangueira)

Etapa 7: O limpador

A lâmina de borracha é retirada de uma lâmina de limpador de tela (as grandes de caminhões). Então tirei um perfil de tubo quadrado com um pequeno recesso (veja a imagem) para fixar a lâmina. Coloquei um pequeno tubo de alumínio em cada extremidade para obter a função de uma dobradiça em conjunto com um parafuso.

A alavanca impressa é fixada com um parafuso. Uma haste rosqueada (M3) fornece a conexão entre o limpador e o servo.

O servo é aparafusado no topo da caixa da escova, dois suportes impressos são necessários.

Etapa 8: O Caterpillar Drive

Para a locomoção, usamos um motor de lagarta clássico. As esteiras de borracha aderem perfeitamente aos painéis de vidro úmido.

As correntes são guiadas por duas polias. A polia motriz maior com a engrenagem consiste em quatro partes que se unem com três parafusos / porcas M3x50. Os menores consistem em duas partes idênticas com dois rolamentos de esferas rodando em uma haste roscada. As polias de transmissão funcionam em um perfil de tubo de latão ou alumínio com um diâmetro de 10 mm.

Para evitar escorregões, um pedaço de tubo retrátil é preso ao eixo. Devido ao baixo número de rotações, isso é completamente suficiente.

Finalmente, alinhe as polias paralelas entre si e ao quadro.

Etapa 9: Eletrônico

A parte eletrônica pode ser soldada a uma placa de ensaio. Consulte o esquema em anexo para obter detalhes.

Também anexei o arquivo eagle sch se você quiser fazer seu próprio pcb.

Para proteger os eletrônicos da umidade, tudo, incluindo as baterias, pode ser embutido em uma caixa de pvc.

A fonte de alimentação é realizada por dois LiPos separados para o motor da escova que precisa de alta corrente e outro para o restante.

Use fusíveis para ambos os circuitos, LiPos pode gerar corrente extremamente alta!

Para obter a corrente certa em seus motores de passo, é muito importante ajustar os drivers do A4988.

Achei um instrutível muito bom aqui.

Etapa 10: Arduino

Para o controle do GRawler, optei pela micro versão do Arduino Leonardo. Este possui um controlador USB integrado e pode assim programar facilmente. O número de pinos IO é suficiente para nossos objetivos. Para instalar o IDE e escolher a placa certa, use este guia.

Depois disso, você pode baixar o esboço em anexo.

Mudanças a serem feitas no Código:

Os valores para cima / para baixo para o servo devem ser encontrados experimentalmente e podem ser editados na parte superior do código:

# define ServoDown 40 // use o valor 30-60 # define ServoUp 50 / / use o valor 30-60

O código NÃO será executado em outros Arduinos que não usam o ATmega32U4. Estes usam temporizadores diferentes.

Etapa 11: Controle BT

Para controlar remotamente o nosso pequeno crawler utilizo um módulo BT e a App "Joystick BT commander". Para não ter que reinventar a roda, existe também um guia.

E um guia para o módulo BT, use a taxa de transmissão de 115200bps. O código de emparelhamento é "1234".

O aplicativo vem com 6 botões (só precisamos de 3) e um joystick. Use as preferências para configurar os rótulos dos botões, 1. Escova ligado / desligado

2. Motores ligados / desligados

3. Limpador para cima / para baixo

Desmarque a caixa "voltar ao centro"

e marque "conexão automática"

Anexei algumas capturas de tela do meu telefone para obter detalhes.

Etapa 12: Obtenha uma visão clara

Agora é hora do show para limpar o telhado.

• Coloque o GRawler no telhado
• Encha um pouco de água (quente é melhor!)
• Ligar
• ativar motores
• ativar o pincel
• Ir para cima
• no topo, dirija para trás
• e desligue o limpador

E claro, divirta-se !!!

Etapa 13: atualizações

2018/05/24:

Para rastreamento automático, instalei microinterruptores em cada lado. A conexão já é considerada no diagrama de circuito e no software. Quando um interruptor é acionado, o motor oposto desacelera.

Primeiro prêmio no concurso Spotless