Izvelkama motorizēta kursorsvira: 10 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:55

Šī motorizētā izvelkamā kursorsvira ir lēts risinājums elektriskajiem ratiņkrēslu lietotājiem, kuriem ir grūtības ar manuāli novirzāmiem kursorsviru stiprinājumiem. Tā ir dizaina atkārtojums iepriekšējā izvelkamā kursorsviras projektā.

Projekts sastāv no divām daļām: mehāniskās daļas (stiprinājuma dizains, montāža utt.) Un elektriskās daļas (shēmas, Arduino kods utt.).

Motorizētu ievelkamo kursorsviras moduli var izgatavot un atkārtot ikviens, ievērojot šeit sniegtos norādījumus. Nav vajadzīgas iepriekšējas zināšanas par ķēdēm, Arduino vai Solidworks. Šajā projektā ir iesaistīts ļoti maz lodēšanas, un lodēšanas instrukcijas var atrast šeit. Būs nepieciešama piekļuve pamata urbšanas/apstrādes darbībām. Sīkāki konstrukcijas skaidrojumi ir apskatīti mehāniskajā daļā un elektriskajā daļā.

1. darbība: saturs

1. Saturs

2. Īpašības un funkcionalitāte

   • Motorizēts ievilkšanas un pagarināšanas mehānisms
   • Kreisās/labās rokas režīms
   • Modularitāte
   • Regulējams rotācijas ātrums
3. Sagatavošana
   • Programmatūra

     Arduino

   • Aparatūra
     • Visu nepieciešamo detaļu un instrumentu kopsavilkums
     • Arduino Nano (3.0 versija)
     • Motora vadītāja mikroshēma: L293D
     • Nolaižamie rezistori
     • Pogas un slēdži
     • Motora izvēle

   • Barošana no elektriskajiem ratiņkrēsliem

     Izmantojot USB portu

4. Mehāniskā daļa
   • Ražošana
   • Ierobežojošā slēdža stiprinājums
   • Montāža/demontāža
   • Motora nomaiņa
   • Elektronikas korpuss
5. Elektriskā daļa

   • Ķēdes

     • Shēmas
     • Maizes dēļa izkārtojums
   • Arduino kods

6. Soli pa solim instrukcijas

   Lejupielādējiet instrukciju PDF failu

7. Traucējummeklēšana
8. Video dokumentācija
9. Atsauces

2. darbība: funkcijas un funkcionalitāte

Motorizēts ievilkšanas un pagarināšanas mehānisms

Šis motorizētais izvelkamais kursorsviras stiprinājums ļaus ratiņkrēslu lietotājiem automātiski ievilkt vai pagarināt kursorsviru. Lietotājiem ir iespēja nospiest divas pogas (vienu ievilkšanai un otru pagarināšanai) vai vienu pogu (vienu pogu gan ievilkšanai, gan pagarināšanai) atkarībā no viņu vēlmēm. Pogu izvietojums ir elastīgs un var mainīties, lai tas atbilstu dažādām lietotāju prasībām. Pogas ir pievienotas ķēdei, izmantojot universālos pogu ligzdas, tāpēc šajā demonstrācijā izmantotās pogas var aizstāt ar jebkuru universālu pogu.

Kreisās/labās rokas režīms

Šis produkts ir piemērots gan kreiso, gan labo roku lietotājiem. Tehniķis, kas instalē motorizēto sistēmu klienta elektriskajā ratiņkrēslā, var viegli mainīt režīmu, pārslēdzot slēdzi elektronikas kastē. Kodā nav jāveic nekādas izmaiņas.

Modularitāte

Produkts ir drošs pret bojājumiem. Ja automātiskā mehānisma noklusējuma iestatījumi vai sistēma tiek remontēta, manuālais pagriešanas mehānisms netiks ietekmēts. Detalizēts vienkāršā montāžas un demontāžas procesa apraksts ir iekļauts instrukcijās.

Regulējams rotācijas ātrums

Automatizētā mehānisma rotācijas ātrumu var regulēt, mainot Arduino kodu (instrukcijas ir sniegtas turpmākajās sadaļās). Drošības nolūkos rotācijas ātrumam nevajadzētu būt pārāk ātram, jo sistēma nevar nojaust, kas varētu būt ceļā, un tas varētu izraisīt vieglus savainojumus.

3. solis: Sagatavošana

Programmatūra

Šajā projektā tiek izmantota Arduino, tāpēc datorā būs jāinstalē Arduino IDE. Saite lietojumprogrammas lejupielādei ir šeit. Šim produktam izmantotais Arduino kods ir pieejams vēlākā sadaļā.

Aparatūra

Visu nepieciešamo detaļu un instrumentu kopsavilkums

Šajā tabulā ir visas šim projektam nepieciešamās detaļas un rīki.

Arduino Nano (3.0 versija)

Šajā izstrādājumā tiek izmantots Arduino Nano (Rev 3.0). Tomēr šo dēli var aizstāt ar citām Arduino plāksnēm, kas satur PWM tapas. Šajā projektā ir nepieciešamas PWM tapas, jo mēs izmantosim Arduino (attēls), lai kontrolētu motora draivera mikroshēmu (L293D), un mikroshēma ir jākontrolē ar PWM ieejām. Arduino Nano (Rev 3.0) PWM tapās ietilpst: D3 tapa (6. tapa), D5 tapa (8. tapa), D6 tapa (9. tapa), D9 tapa (12. tapa), D10 tapa (13. tapa), D11 tapa (14. tapa). Ja jūs interesē sīkāka informācija par Arduino Nano, tā tapu izkārtojumu un shēmas var skatīt šeit.

Motora vadītāja mikroshēma: L293D

L293D ir jaudīga līdzstrāvas motora draivera mikroshēma, kas ļauj līdzstrāvas motoram griezties gan pulksteņrādītāja virzienā, gan pretēji pulksteņrādītāja virzienam.

Šajā projektā izmantotās tapas ir šādas: iespējot 7), Vcc 1 (8. tapa), Vcc 2 (16. tapa).

• Enable1, 2 pin (Pin 1): kontrolējiet motora ātrumu
• 1. ievade (2. tapa): kontrolējiet motora virzienu
• 1. izeja (3. tapa): pievienojiet motoram, polaritātei nav nozīmes
• GND (4. tapa): pievienojiet zemei
• 2. izeja (6. tapa): pievienojiet motoram, polaritātei nav nozīmes
• 2. ievade (7. tapa): kontrolējiet motora virzienu
• Vcc 1 (8. tapa): barojiet mikroshēmas iekšējo ķēdi, pievienojiet 5 V.
• Vcc 2 (16. tapa): baro līdzstrāvas motoru, mainās atkarībā no motora prasības. Šim projektam izmantoto motoru var darbināt ar 5 V.

Ja jūs interesē sīkāka informācija par L293D, tā datu lapai var piekļūt šeit un šeit.

Nolaižamie rezistori

Katra poga/slēdzis ir savienota pārī ar nolaižamo rezistoru. Nolaižamie rezistori ir šeit, lai palīdzētu pārliecināties, ka Arduino nolasīs nemainīgu vērtību no tapas. Ja nesavienosiet mūsu pogas/slēdzi pārī ar rezistoru, vērtība, ko Arduino nolasa no atbilstošās tapas, mainīsies no 0 līdz 1. Šajā gadījumā pogas/slēdzis nedarbosies, kā paredzēts. Tā kā mēs izmantojam nolaižamos rezistorus, rezistori tiks pieslēgti starp atbilstošo digitālo tapu un zemi, tāpēc pogas/slēdzis tiks pieslēgti starp strāvas tapu (+5 V) un Arduino Nano digitālo tapu. Nospiežot pogu, Arduino nolasīs 1 no atbilstošās tapas. Šajā projektā tiek izmantoti trīs 270 Ω rezistori.

Pogas/slēdzis

Šajā projektā mēs ieviešam 3,5 mm pogas ligzdu (-us) uz maizes dēļa, lai viegli nomainītu pogas. Divu kontaktu slēdzis (kreisās/labās rokas režīma pārslēgšanai) ir pieslēgts tieši pie maizes dēļa, jo lielākajai daļai elektrisko ratiņkrēslu lietotāju nevajadzēs mijiedarboties ar slēdzi, un slēdzis ir paredzēts personai, kas palīdz uzstādīt visu mehānismu.

Motora izvēle

Mēs ieguvām dažus manuāli izvelkamus statīvu stiprinājumus no dažādiem spēka ratiņkrēsliem no The Boston Home Inc. Tika pārbaudīts un aprēķināts spēks un griezes moments, kas vajadzīgs visu šo paraugu ievilkšanai. Pārbaudot motora specifikācijas, kursorsviru statīva stiprinājumam, kas parādīts iepriekš, tika izvēlēts līdzstrāvas motors ar instrukciju demonstrāciju, jo šim kursorsviras statīva stiprinājumam bija vajadzīgs lielākais griezes moments starp četriem mūsu paraugiem. Jūs vēlaties pārbaudīt spēku un griezes momentu, kas nepieciešams jūsu kursorsviras rokai + paša kursorsviras komplekta svaru, lai pārliecinātos, ka tas atbilst specifikācijām.

Barošana no elektriskajiem ratiņkrēsliem

Lielākā daļa ratiņkrēslu ir aprīkoti ar 24 V barošanas avotu. Šim automātiskajam izvelkamam kursorsviras izstrādājumam ir nepieciešama 5 V ieeja. Tā kā izstrādājums ir paredzēts enerģijas saņemšanai no ratiņkrēsla barošanas avota, ārējs barošanas avots nav nepieciešams.

Izmantojot USB portu

DC-DC 24V-5V buck pārveidotājs (Sprieguma samazināšanai tiek izmantots buck pārveidotājs.) Moduli ar USB portu var pasūtīt tiešsaistē (tas, ko izmantojām, tika pasūtīts no šejienes). Pievienojiet buck pārveidotāja ieeju 24 V barošanas avotam (barošanas ports ar strāvas portu un zemes ports ar zemes portu), un pēc tam Arduino Nano plati var savienot ar buck pārveidotāja moduli, izmantojot USB portu.

4. solis: mehāniskā daļa

Visi mērījumi un izmēri tika veikti, atsaucoties uz konkrēto kursorsviru, ko izmantojām šim projektam. Tie var atšķirties atkarībā no rokas, un mēs atzīmēsim svarīgas mainīguma jomas.

Ražošana

Lai no jauna izveidotu mehānisko daļu, ir jāizgatavo trīs papildu detaļas (sk. Attēlus). Arī vadības sviras ārējā roka ir jāmaina, lai mehāniskās detaļas piestiprinātu pie kursorsviras stiprinājuma.

1. Augšējais kronšteins
2. Apakšējais kronšteins
3. Griezes momenta savienotāja bloks
4. Ārējā roka

Izmantojot alumīnija L formas leņķa krājumu (augšējā un apakšējā kronšteini), alumīnija kvadrātveida stieņa krājumu (griezes momenta savienotāja bloks) un esošo kursorsviras sviru (ārējo roku), ievērojiet detaļu rasējumus un/vai 3D STL failus.

Ierobežojošā slēdža stiprinājumsVadi ir jāpielodē pie gala slēdža pirms piestiprināšanas. Ierobežojošā slēdža pozicionēšana ir elastīga, kamēr slēdzis ir aizvērts, kad roka ir ievilkta, un atvērts, kad kursorsvira atrodas normālā stāvoklī. Sīkāku informāciju skatiet montāžas 8. solī un iepriekš norādītajos "external_arm" failos.

Montāžas metode

Skatiet katra soļa skaitļus.

1. Piestipriniet motoru pie motora kronšteina, izlīdzinot caurumus un ieskrūvējot 6 M-3 plakanās skrūves (ne visas 6 būs vajadzīgas, lai motors paliktu vietā, bet ieskrūvējiet pēc iespējas vairāk, lai nodrošinātu maksimālu drošību; noteikti izmantojiet skrūves pareizu garumu atbilstoši kronšteina biezumam, lai novērstu motora bojājumus).
2. Izlīdziniet sakabes detaļu zem ārējā stieņa un ieskrūvējiet vietā ar ½” #8-32 plakano skrūvi. Lai savienotu sakabes detaļu ar rokturi, var būt nepieciešams urbt un piesitiet rokai 8-32 caurumu. *Šajā gadījumā roka šūpojas pretēji pulksteņrādītāja virzienam, tāpēc ārējais stienis (ratiņkrēsla lietotāja skatījumā) atrodas kreisajā pusē. Labročiem lietotājiem tas tiks mainīts.
3. Pievienojiet augšējo kronšteinu pie izvelkamās rokas ar M-6 skrūvi (brīvi).
4. Novietojiet izvelkamo roku izstieptā stāvoklī.
5. Piestipriniet motora-motora kronšteina apakškomplektu pie izvelkamas rokas, ievietojot motora vārpstu attiecīgajā atverē uz sakabes detaļas. Kronšteina daļai jāatrodas starp roku un augšējo kronšteinu, izlīdzinot caurumus.
6. Izmantojiet screw-20 skrūvi un fiksējošo uzgriezni, lai kopā piestiprinātu abus kronšteinus. Pēc tam pievelciet augšējā kronšteina M6 skrūvi.
7. Pārliecinoties, ka stiprinājums ir izstieptā stāvoklī, piestipriniet motoru pie sakabes ar 10-32 skrūvi/s.
8. Ieskrūvējiet gala slēdzi ar 2 #2-56 skrūvēm (pārliecinieties, ka gala slēdzis tiks aizvērts pilnībā uz āru - mūsu gadījumā plecu skrūve to nospiež).

*Piezīme par skrūvju piestiprināšanu: skrūvēm jābūt saskarē ar D-vārpstas plakano pusi. Lai noregulētu vārpstas virzienu, pievienojiet motoru strāvas padevei, līdz plakanā puse ir vēlamajā pozīcijā. Alternatīvi, iestatiet ķēdi, kā norādīts 4.1. Elektrisko daļu shēmās, un mainiet laiku koda 52. rindā, kā norādīts 4.2. Arduino elektriskās daļas kodā, līdz tā ir vēlamajā pozīcijā. Pēc montāžas neaizmirstiet to nomainīt!

Demontāža

Izpildiet montāžas procedūru pretējā virzienā. Skatiet tālāk, vai jūsu motors izdeg un vai tas ir jāmaina.

Motora nomaiņa

1. Noņemiet skrūvi, kas tur vārpstu pie sakabes detaļas.
2. Atskrūvējiet ¼-20 kronšteina stiprinājumu un fiksācijas uzgriezni.
3. Izvelciet motora-motora kronšteina apakškomplektu un atskrūvējiet motoru nomaiņai.
4. Pievienojiet jaunu motoru kronšteinam ar skrūvēm.
5. Ievietojiet jaunu motora vārpstu savienojuma detaļas atverē, iebīdot kronšteinu vietā (ja nepieciešams, atskrūvējiet augšējo M6 skrūvi).
6. Pieskrūvējiet screw-20 skrūvi un bloķēšanas uzgriezni, lai atkal nostiprinātu kronšteinus (ja nepieciešams, pievelciet augšējo M6 skrūvi).
7. Visbeidzot, nostipriniet vārpstu pie sakabes ar skrūvi.

Elektronikas korpuss

1. Ievietojiet maizes dēļa ķēdi, kas samontēta elektriskajā daļā, elektronikas korpusa kastē, kā parādīts attēlā.
2. Izmantojot dzirnavas un/vai urbi, izveidojiet spraugas un caurumus savienotājiem (Arduino USB ports, pogu ligzda un pārslēgšanas slēdzis).
3. Piemēru skatiet iepriekš attēlā. Slotu un caurumu pozīcijas būs atkarīgas no jūsu komponentiem un ķēdes.

5. solis: elektriskā daļa

Ķēdes

Shēmas

Ķēdes shēmas ir parādītas šīs sadaļas 1. attēlā, un tā ir pieejama arī vietnē Github. 5V jauda tiks piegādāta no elektriskā ratiņkrēsla uz Arduino Nano plāksni. Arduino Nano plate ir kodēta tā, lai tā kontrolētu slēdža darbību un līdzstrāvas motora kustību. Ja jūs interesē, shēmas dizains un elektroinstalācija ir izskaidrota sadaļā Aparatūra (hipersaite uz aparatūras sadaļu).

Maizes dēļa izkārtojums

Maizes dēļa elektroinstalācijas attēls no Fritzing vai shēmas ir parādīts šīs sadaļas 2. attēlā, un galīgās maizes dēļa attēls ir parādīts 3. attēlā.

Arduino kods

Šim produktam izmantotais kods ir parādīts sānos, un to varat lejupielādēt šeit.

Lai augšupielādētu kodu arduino, datorā lejupielādējiet Arduino IDE. Izmantojiet lejupielādēto kodu "Rhonda_v4_onebutton.ino".

Katrai koda rindai koda failā ir paskaidrojums pa rindām.

Augšupielādējiet kodu Arduino (saskarne ir parādīta šeit):

1. Pievienojiet Arduino datoram, izmantojot USB savienotāju

2. Arduino saskarnes cilnē Rīki:

   • Iestatiet dēli uz “Arduino Nano”
   • Iestatiet portu uz USB portu
3. Nospiediet augšupielādes (→) pogu
4. Pagaidiet, līdz saskarne uzraksta “augšupielāde pabeigta”.

Pašreizējais ātrums ir iestatīts maksimāli 255 rindā 25 "analogWrite (motorPin, 255)", lai rotētu motoru, un minimālais 0 rindā 36 "analogWrite (motorPin, 0)", lai apturētu motoru. Ātruma diapazonu var iestatīt no 0 līdz 255 atbilstoši motora apgriezienu skaitam.

Pašreizējais rotācijas laiks ir noteikts mūsu izvēlētajam kursorsviru statīva stiprinājumam, taču jūs varat vienkārši mainīt kodu (52. rinda), lai mainītu rotācijas laiku un pielāgotos konkrētajai kursorsviras rokai. Arduino laiks ir mikrosekundēs. Piemēram, ja mēs vēlamies, lai rotācijas laiks būtu 5 sekundes, tad Arduino vajadzētu iestatīt laiku “5000”.

6. darbība. Lejupielādējiet soli pa solim instrukcijas

7. darbība. Problēmu novēršana (atjaunināts 12.12.17.)

1. Motors neatvelk roku.

   • Pārliecinieties, vai slēdzis ir iestatīts vēlamajā virzienā
   • Pārbaudiet, vai skrūves ir pievilktas
   • Pārbaudiet, vai nav mehānisku iestrēgumu
   • Pārbaudiet savienojumus starp motoru un ķēdi
   • Pārbaudiet ķēdes savienojumus (testa ķēde ar tikai motoru, nepiestiprināta pie montāžas)
   • Ar zināmu spēku atbalstiet kursorsviru: ja roka tagad ievelkas ar atbalstu, jūsu motors nav pietiekami spēcīgs! Pārbaudiet, vai izmantotā poga darbojas

2. Rokas kustas pārāk tālu vai nepietiekami tālu.

   Mainiet Arduino koda laiku, kā norādīts Arduino kodā Read Me

8. darbība: video dokumentācija

9. solis: atsauces

1. Uzziniet un izveidojiet savu lēto L293D motora draiveri (pilnīga rokasgrāmata L293D) https://just4electronics.wordpress.com/2015/08/28/learn-make-your-own-cheap-l293d-motor-drivera- full-guide-for-l293d/

10. darbība. ATJAUNINĀT 14.05.18

• Mehāniski apstrādāti jauni stieņi no tērauda (salīdzinājumā ar oriģinālo alumīniju) ar lielāku augstumu, lai novērstu sijas novirzi no slodzes
• Pārslēgts uz lielāku griezes momentu (1497 unces collas)
• Atjaunināts kods, kas netika apkopots
• Pārbaudīta ierīce klienta ratiņkrēslā