Motoros visszahúzható joystick kifejlesztése: 10 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Ez a motoros, visszahúzható joystick olcsó megoldás azoknak az elektromos kerekesszékkel közlekedőknek, akiknek nehézséget okoz a kézzel elfordítható joystick-rögzítések használata. Ez egy tervezési iteráció egy korábbi visszahúzható joystick projektnél.

A projekt két részből áll: egy mechanikus részből (szerelés tervezés, összeszerelés stb.) És egy elektromos részből (áramkör, Arduino kód stb.).

A motoros visszahúzható joystick modult bárki elkészítheti és lemásolhatja az itt található utasítások követésével. Nincs szükség előzetes ismeretekre az áramkörökről, az Arduino -ról vagy a Solidworks -ről. Nagyon kevés forrasztás vesz részt ebben a projektben, és a forrasztási utasítások itt találhatók. Szükséges lesz az alapvető fúrási/megmunkálási műveletekhez való hozzáférés. A tervezés részletes magyarázatát a Mechanikus rész és az Elektromos rész c.

1. lépés: Tartalom

1. Tartalom

2. Jellemzők és funkcionalitás

   • Motoros visszahúzó és kiterjesztő mechanizmus
   • Bal/Jobbkezes mód
   • Modularitás
   • Állítható forgási sebesség

3. Készítmény

   • Szoftver

     Arduino

   • Hardver

     • Összefoglaló az összes szükséges alkatrészről és eszközről
     • Arduino Nano (3.0 verzió)
     • Motor meghajtó chip: L293D
     • Lehúzható ellenállások
     • Gombok és kapcsolók
     • Motor kiválasztása

   • Tápellátás elektromos kerekesszékekből

     USB port használata

4. Mechanikus alkatrész

   • Gyártás
   • Végállás kapcsoló
   • Összeszerelés/szétszerelés
   • Motor csere
   • Elektronikai ház

5. Elektromos alkatrész

   • Áramkörök

     • Vázlatok
     • Breadboard elrendezés
   • Arduino kód

6. Lépésről lépésre Utasítások

   Töltse le az Utasítások PDF fájlját

7. Hibaelhárítás
8. Videódokumentáció
9. Hivatkozások

2. lépés: Jellemzők és funkcionalitás

Motoros visszahúzó és kiterjesztő mechanizmus

Ez a motoros, visszahúzható joystick -tartó lehetővé teszi a kerekesszékkel közlekedők számára, hogy automatikusan be- vagy kihúzzák a joystickot. A felhasználóknak lehetőségük van két gomb megnyomására (az egyik a visszahúzáshoz, a másik a kihúzáshoz) vagy az egyik gombhoz (egyetlen gomb a be- és kihúzáshoz), tetszésük szerint. A gombok elhelyezése rugalmas, és a különböző felhasználói igényeknek megfelelően módosítható. A gombok univerzális gombjavítókon keresztül vannak az áramkörhöz rögzítve, így a bemutatóban használt gombok bármely univerzális gombbal helyettesíthetők.

Bal/Jobbkezes mód

Ez a termék bal- és jobbkezes felhasználók számára egyaránt alkalmas. A motoros rendszert a kliens motoros kerekesszékére telepítő szakember könnyen megváltoztathatja az üzemmódot az elektronika dobozában található kapcsoló átkapcsolásával. A kódon nem kell változtatni.

Modularitás

A termék hibamentes. Ha az automatizált mechanizmus alapértelmezett vagy a rendszert javítják, a kézi elforduló mechanizmust ez nem érinti. Az egyszerű összeszerelési és szétszerelési folyamat részletes leírását az útmutató későbbi része tartalmazza.

Állítható forgási sebesség

Az automatizált mechanizmus forgási sebessége az Arduino kód módosításával állítható be (az utasítások a későbbi szakaszokban találhatók). Biztonsági óvintézkedésként a forgás sebessége nem lehet túl gyors, mivel a rendszer nem érzékeli, hogy mi lehet az útja, ami kisebb sérülést okozhat.

3. lépés: Előkészítés

Szoftver

Ebben a projektben az Arduino -t használják, ezért telepítenie kell az Arduino IDE -t a számítógépére. Az alkalmazás letöltésének linkje itt található. A termékhez használt Arduino kód egy későbbi részben érhető el.

Hardver

Összefoglaló az összes szükséges alkatrészről és eszközről

Ez a táblázat tartalmazza a projekthez szükséges összes alkatrészt és eszközt.

Arduino Nano (3.0 verzió)

Arduino Nano (Rev 3.0) használatos ebben a termékben. Ezt a táblát azonban lecserélheti más PWM csapokat tartalmazó Arduino táblákra. Ebben a projektben PWM csapokra van szükség, mivel az Arduino -t (kép) használjuk a motorvezérlő chip (L293D) vezérlésére, és a chipet PWM bemenetekkel kell vezérelni. Az Arduino Nano (Rev 3.0) PWM csapjai: 14. csap). Ha további részletekre kíváncsi az Arduino Nano -ról, itt megtalálhatja a csapok elrendezését és a rajzokat.

Motor meghajtó chip: L293D

Az L293D egy nagyteljesítményű egyenáramú motor -meghajtó chip, amely lehetővé teszi az egyenáramú motor forgását az óramutató járásával megegyező és az óramutató járásával ellentétes irányban.

A projektben használt csapok a következők: Engedélyezés1, 2 tű (1. tű), Bemenet 1 (Tű: 2), Kimenet 1 (Tű: 3), GND (Tű: 4), Kimenet 2 (Tű: 6), Bemenet 2 (Tű) 7), Vcc 1 (8. pin), Vcc 2 (16. pin).

• Enable1, 2 pin (Pin 1): szabályozza a motor fordulatszámát
• 1. bemenet (2. tű): szabályozza a motor irányát
• 1. kimenet (3. tű): csatlakoztassa a motorhoz, a polaritás nem számít
• GND (4. tű): csatlakoztassa a földhöz
• 2. kimenet (6. tű): csatlakoztassa a motorhoz, a polaritás nem számít
• 2. bemenet (7. tű): szabályozza a motor irányát
• Vcc 1 (8. tű): táplálja a chip belső áramkörét, csatlakoztassa 5 V -ra
• Vcc 2 (16. tüske): táplálja az egyenáramú motort, a motorigénytől függően változik. A projekthez használt motort 5 V -ról lehet táplálni.

Ha további részletekre kíváncsi az L293D -ről, az adatlapja itt és itt érhető el.

Lehúzható ellenállások

Minden gomb/kapcsoló lehúzható ellenállással van párosítva. A lehúzható ellenállások segítenek megbizonyosodni arról, hogy az Arduino állandó értéket olvas ki a csapból. Ha nem párosítja a gombjainkat/kapcsolóinkat egy ellenállással, akkor az Arduino által a megfelelő csapból kiolvasott érték 0 és 1 között lebeg. Ebben az esetben a gombok/kapcsolók nem a várt módon fognak működni. Mivel lehúzható ellenállásokat használunk, az ellenállások a megfelelő digitális tű és a föld közé vannak kötve, így a gombok/kapcsoló az Arduino Nano tápcsapja (+5V) és a digitális tű között lesznek. Amikor megnyomja a gombot, az Arduino 1 -et olvas ki a megfelelő tűből. Ebben a projektben három 270 Ω ellenállást használnak.

Gombok/kapcsoló

Ebben a projektben 3,5 mm -es gombos jack (eke) t építünk be a kenyértáblára a gombok egyszerű cseréje érdekében. A kétpólusú kapcsoló (a bal-/jobbkezes üzemmód váltásához) közvetlenül a kenyérsütő fedélzetre van kötve, mivel a legtöbb kerekesszékes felhasználónak nem kell együttműködnie a kapcsolóval, és a kapcsolót annak a személynek tervezték, aki segít az egész mechanizmus telepítésében.

Motor kiválasztása

A The Boston Home Inc. -től beszereztünk néhány kézzel behúzható állványtartót különböző kerekesszékes kerekesszékekből. Az összes minta visszahúzásához szükséges erőt és nyomatékot megvizsgáltuk és kiszámítottuk. A motor specifikációinak ellenőrzése után egyenáramú hajtóműves motort választottunk a korábban bemutatott joystick állványra, mint az utasítások bemutatóját, mivel ez a joystick állvány rögzítés igényelte a legnagyobb nyomatékot a 4 minta között. Meg kell vizsgálnia a joystick karjához szükséges erőt és nyomatékot + a joystick szerelvény súlyát, hogy megbizonyosodjon arról, hogy illeszkedik a specifikációhoz.

Tápellátás elektromos kerekesszékekből

A legtöbb kerekesszék 24V -os tápegységgel van felszerelve. Ez az automatikus visszahúzható joystick termék 5 V -os bemenetet igényel. Mivel a terméket úgy tervezték, hogy a kerekesszékes tápegységből kapjon áramot, nincs szükség külső tápegységre.

USB port használata

Egy DC-DC 24V-5V buck konverter (Buck konvertert használnak a feszültség levezetésére.) USB porttal rendelkező modul online rendelhető (az általunk használtat innen rendelték). Csatlakoztassa a bak konverter bemenetét a 24 V -os tápegységhez (tápport a tápporthoz, és a földi port a földi porthoz), majd az Arduino Nano kártya csatlakoztatható a bak konverter modulhoz az USB porton keresztül.

4. lépés: Mechanikus alkatrész

Minden mérést és méretet az adott projekthez használt joystick karra vonatkoztatva végeztünk. Ezek a karoktól függően változhatnak, és figyelembe vesszük a változékonyság fontos területeit.

Gyártás

Három további alkatrészt kell legyártani a mechanikus rész újbóli létrehozásához (lásd az ábrákat). A joystick kar külső karja is módosítást igényel, hogy a mechanikus alkatrészeket a joystick tartóhoz rögzítse.

1. Felső konzol
2. Alsó zárójel
3. Nyomatékcsatoló blokk
4. Külső kar

Alumínium L alakú szögállvány (felső és alsó konzol), alumínium négyszögletes rúd (nyomatékcsatoló blokk) és a meglévő joystick kar (külső kar) használatával kövesse az alkatrészrajzokat és/vagy a 3D STL fájlokat.

Végálláskapcsoló -rögzítésA huzalokat a végálláskapcsolóra kell forrasztani a rögzítés előtt. A végálláskapcsoló pozícionálása mindaddig rugalmas, amíg a kapcsoló zárva van, ha a kar be van húzva, és nyitva van, ha a joystick normál helyzetben van. Részletekért lásd az összeszerelés 8. lépését és a fenti "külső_kar" fájlokat.

Összeszerelési módszer

Lásd az egyes lépésekhez tartozó ábrákat.

1. Csatlakoztassa a motort a motor konzoljához a lyukak igazításával és 6 M-3 laposfejű csavar becsavarásával (nem mind a 6 szükséges a motor helyben tartásához, de csavarja be a lehető legtöbbet a maximális biztonság érdekében; ügyeljen arra, hogy a megfelelő hossz a konzol vastagságának megfelelően, hogy elkerülje a motor károsodását).
2. Illessze a csatlakozódarabot a külső rúd alá, és csavarja be a helyére egy ½” #8-32 laposfejű csavarral. Előfordulhat, hogy meg kell fúrnia és meg kell ütnie egy 8-32 lyukat a karba, hogy a kuplungdarabot a karhoz csatlakoztassa. *Ebben az esetben a kar az óramutató járásával ellentétes irányba forog, így a külső rúd (az elektromos kerekesszékes szemszögéből) a bal oldalon található. Jobbkezes felhasználók esetében ez megfordul.
3. Rögzítse a felső konzolt a visszahúzható karhoz az M-6 csavarral (lazán).
4. Állítsa a visszahúzható kart nyújtott helyzetbe.
5. Rögzítse a motor-motor konzol részegységet a visszahúzható karhoz úgy, hogy a motor tengelyét a csatlakozódarab megfelelő furatába helyezi. A konzolrésznek be kell illeszkednie a kar és a felső konzol közé, igazítva a lyukakat.
6. Használja a ¼-20 csavart és egy rögzítőanyát a két tartó rögzítéséhez. Ezután húzza meg az M6 csavart a felső konzolon.
7. Győződjön meg arról, hogy a rögzítőelem kinyújtott helyzetben van, és rögzítse a motort a tengelykapcsolóhoz a 10-32 rögzítőcsavarral.
8. Csavarja be a végálláskapcsolót 2 #2-56 csavarral (győződjön meg arról, hogy a végálláskapcsoló teljesen kifelé van zárva - esetünkben a vállcsavar lenyomja).

*Megjegyzés a rögzítőcsavarok rögzítéséhez: a rögzítőcsavaroknak illeszkedniük kell a D-tengely lapos oldalához. A tengely irányának beállításához csatlakoztassa a motort az áramforráshoz, amíg a lapos oldal a kívánt helyzetbe nem kerül. Alternatív megoldásként állítsa be az áramkört az alábbi 4.1 Elektromos alkatrészáramkörökben leírtak szerint, és változtassa meg az időzítést a kód 52. sorában, a 4.2 Elektromos alkatrész Arduino kódban leírtak szerint, amíg a kívánt helyzetbe nem kerül. Ne felejtse el visszacserélni az összeszerelés után!

Szétszerelés

Kövesse az összeszerelési eljárást fordított irányban. Lásd alább, ha a motorja kiég, és cserére szorul.

Motor csere

1. Távolítsa el a tengelyt a tengelykapcsolóhoz rögzítő rögzítőcsavart.
2. Csavarja le a ¼-20 konzol rögzítőelemét és az anyát.
3. Húzza ki a motor-motor konzol alszerelvényt, és csavarja ki a motort csere érdekében.
4. Csavarokkal rögzítse az új motort a konzolhoz.
5. Helyezze be az új motortengelyt a tengelykapcsoló furatába, és illessze be a tartót a helyére (szükség esetén lazítsa meg a felső M6 csavart).
6. Csavarja ki a ¼-20 csavart és a rögzítőanyát, hogy ismét rögzítse a konzolokat (szükség esetén húzza meg a felső M6 csavart).
7. Végül rögzítse a tengelyt a tengelykapcsolóhoz a rögzítőcsavarral.

Elektronikai ház

1. Helyezze az elektromos részbe szerelt kenyérlaplap áramkört az elektronika házának dobozába, az ábrán látható módon.
2. Egy maró és/vagy fúró segítségével hozzon létre nyílásokat és lyukakat a csatlakozókhoz (Arduino USB -port, gomb jack és váltókapcsoló).
3. Példaként lásd a fenti ábrát. A rés és a lyuk helyzete az alkatrészektől és az áramkörtől függ.

5. lépés: Elektromos alkatrész

Áramkörök

Vázlatok

Az áramkör vázlatait az 1. ábra mutatja ebben a szakaszban, és a Githubon is elérhető. 5 V -os tápellátást biztosít a kerekesszékből az Arduino Nano tábla. Az Arduino Nano kártya úgy van kódolva, hogy szabályozza a kapcsolók viselkedését és az egyenáramú motor mozgását. Az áramkör kialakítását és bekötését a Hardver részben (hiperhivatkozás a hardverrészhez) ismertetjük, ha érdekli.

Breadboard elrendezés

A Fritzing vagy az áramkör kenyérsütő lemezének bekötési képe a 2. ábrán látható ebben a szakaszban, a végső kenyérsütő lemez képe pedig a 3. ábrán.

Arduino kód

A termékhez használt kód az oldalon látható, és letöltheti innen.

A kód feltöltéséhez az arduino -hoz töltse le az Arduino IDE -t a számítógépre. Használja a letöltött "Rhonda_v4_onebutton.ino" kódot.

Minden kódsornak magyarázata van a kódfájlban soronként.

Töltse fel a kódot az Arduino -ba (a kezelőfelület itt látható):

1. Csatlakoztassa az Arduino -t a számítógéphez az USB -csatlakozó segítségével

2. Az Arduino felület Eszközök fülén:

   • Állítsa a táblát „Arduino Nano” -ra
   • Állítsa a portot az USB -portra
3. Nyomja meg a feltöltés (→) gombot
4. Várjon, amíg a kezelőfelületen a "feltöltés befejeződött" felirat olvasható.

Az aktuális fordulatszám a 25 "-es maximális 255 -ös értékre van beállítva a 25" analWrite (motorPin, 255) "sorban a motor forgatásához, és minimum 0 a 36" -es sorban az analogWrite (motorPin, 0) "a motor leállításához. A fordulatszám -tartomány 0 és 255 között állítható be a motor fordulatszámának megfelelően.

Az aktuális forgási idő a kiválasztott joystick állványra van időzítve, de egyszerűen módosíthatja a kódot (52. sor), hogy megváltoztassa a forgási időt és alkalmazkodjon az adott joystick karhoz. Az idő mikroszekundumokban van Arduino -ban. Például, ha azt akarjuk, hogy a forgási idő 5 másodperc legyen, akkor az időt „5000” -ra kell állítani az Arduino -ban.

6. lépés: Lépésről-lépésre utasítások letöltése

7. lépés: Hibaelhárítás (Frissítve 12.12.17.)

1. A motor nem húzza vissza a karját.

   • Győződjön meg arról, hogy a kapcsoló a kívánt irányba van állítva
   • Ellenőrizze, hogy a rögzítőcsavarok meg vannak-e húzva
   • Ellenőrizze, nincs -e mechanikai elakadás
   • Ellenőrizze a motor és az áramkör közötti csatlakozásokat
   • Ellenőrizze az áramköri csatlakozásokat (tesztkör csak motorral, nincs szerelve a szereléshez)
   • Támogassa a joystickot némi erővel: ha a kar most visszahúzódik, akkor a motorja nem elég erős! Ellenőrizze, hogy a használt gomb működőképes -e

2. A kar túl messzire vagy nem eléggé mozog.

   Módosítsa az Arduino kód időzítését az Arduino Code Read Me című részben leírtak szerint

8. lépés: Videódokumentáció

9. lépés: Hivatkozások

1. Ismerje meg és készítse el saját olcsó L293D motoros illesztőprogramját (teljes útmutató az L293D-hez) https://just4electronics.wordpress.com/2015/08/28/learn-make-your-own-cheap-l293d-motor-drivera- teljes-útmutató-for-l293d/

10. lépés: FRISSÍTÉS 5/14/18

• Megmunkált új karok acélból (az eredeti alumíniumhoz képest), nagyobb magassággal, hogy megakadályozzák a gerenda elhajlását
• Nagyobb nyomatékú motorra kapcsolva (1497 oz)
• Frissített kód, amelyet nem fordítottak le
• Tesztelt, felülvizsgált eszköz az ügyfél kerekesszékén