Membangunkan Joystick Ditarik Bermotor: 10 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Joystick ditarik bermotor ini adalah penyelesaian kos rendah untuk pengguna kerusi roda berkuasa yang mengalami kesukaran menggunakan mounting joystick swing-away manual. Ini adalah lelaran reka bentuk pada projek kayu bedik yang boleh ditarik sebelumnya.

Projek ini terdiri daripada dua bahagian: bahagian mekanikal (reka bentuk pemasangan, pemasangan dll) dan bahagian elektrik (litar, kod Arduino dll).

Modul kayu bedik yang boleh ditarik balik bermotor boleh dibuat dan ditiru oleh sesiapa sahaja dengan mengikuti arahan yang diberikan di sini. Tidak diperlukan pengetahuan sebelumnya mengenai litar atau Arduino atau Solidworks. Pematerian sangat sedikit yang terlibat dalam projek ini, dan arahan pematerian boleh didapati di sini. Akses ke operasi penggerudian / pemesinan asas diperlukan. Penjelasan terperinci mengenai reka bentuk dibahas dalam Bahagian Mekanikal dan Bahagian Elektrik.

Langkah 1: Kandungan

1. Kandungan

2. Ciri dan Fungsi

   • Mekanisme Penarikan dan Panjangkan Bermotor
   • Mod Kiri / Tangan Kanan
   • Modulariti
   • Kelajuan Putaran Boleh Laras

3. Persiapan

   • Perisian

     Arduino

   • Perkakasan

     • Ringkasan Semua Bahagian dan Alat Yang Diperlukan
     • Arduino Nano (Rev 3.0)
     • Cip Pemandu Motor: L293D
     • Perintang Pull-down
     • Butang dan Suis
     • Pemilihan Motor
   • Bertenaga dari Kerusi Roda Daya

     Menggunakan port USB

4. Bahagian Mekanikal

   • Pembuatan
   • Lekapan Suis Had
   • Perhimpunan / Pembongkaran
   • Penggantian Motor
   • Perumahan Elektronik

5. Bahagian Elektrik

   • Litar

     • Skematik
     • Tata Letak Papan Roti
   • Kod Arduino

6. Arahan langkah demi langkah

   Muat turun fail Arahan PDF

7. Penyelesaian masalah
8. Dokumentasi Video
9. Rujukan

Langkah 2: Ciri dan Fungsi

Mekanisme Penarikan dan Panjangkan Bermotor

Pemasangan kayu bedik yang boleh ditarik bermotor ini akan membolehkan pengguna kerusi roda kuasa menarik atau memanjangkan kayu bedik mereka secara automatik. Pengguna mempunyai pilihan untuk menekan dua butang (satu untuk menarik balik dan satu untuk memanjangkan) atau satu butang (satu butang untuk menarik dan memanjangkan) bergantung pada pilihan mereka. Peletakan butang fleksibel dan boleh berubah untuk memenuhi keperluan pengguna yang berbeza. Butang dilampirkan ke litar melalui bicu butang universal, jadi butang yang digunakan dalam demo ini dapat diganti dengan butang universal mana pun.

Mod Kiri / Tangan Kanan

Produk ini sesuai untuk pengguna kiri dan kanan. Juruteknik yang memasang sistem bermotor ke kerusi roda kuasa pelanggan dapat menukar mod dengan mudah dengan menukar suis di kotak elektronik. Tidak perlu dilakukan pengubahsuaian pada kod tersebut.

Modulariti

Produk tidak selamat. Sekiranya mekanisme automatik lalai atau jika sistem sedang diperbaiki, mekanisme perpindahan manual tidak akan terjejas. Penerangan terperinci mengenai proses pemasangan dan pembongkaran yang sederhana disertakan kemudian dalam arahan.

Kelajuan Putaran Boleh Laras

Kelajuan putaran mekanisme automatik dapat disesuaikan dengan mengubah kod Arduino (arahan diberikan di bahagian kemudian). Sebagai langkah keselamatan, kecepatan putaran tidak boleh terlalu cepat, kerana sistem tidak dapat merasakan apa yang mungkin terjadi, yang dapat menyebabkan cedera ringan.

Langkah 3: Persiapan

Perisian

Dalam projek ini, Arduino digunakan, jadi anda perlu memasang Arduino IDE pada komputer anda. Pautan untuk memuat turun aplikasi ada di sini. Kod Arduino yang digunakan untuk produk ini boleh didapati di bahagian kemudian.

Perkakasan

Ringkasan Semua Bahagian dan Alat Yang Diperlukan

Jadual berikut mengandungi semua bahagian dan alat yang diperlukan untuk projek ini.

Arduino Nano (Rev 3.0)

Arduino Nano (Rev 3.0) digunakan dalam produk ini. Walau bagaimanapun, anda boleh mengganti papan ini dengan papan Arduino lain yang mengandungi pin PWM. Pin PWM diperlukan dalam projek ini, kerana kami akan menggunakan Arduino (gambar) untuk mengawal cip pemandu motor (L293D), dan cip tersebut perlu dikendalikan oleh input PWM. Pin PWM Arduino Nano (Rev 3.0) merangkumi: Pin D3 (Pin 6), pin D5 (Pin 8), pin D6 (Pin 9), pin D9 (Pin 12), pin D10 (Pin 13), pin D11 (Pin 14). Sekiranya anda berminat dengan perincian lebih lanjut mengenai Arduino Nano, susun atur pin dan skema boleh dirujuk di sini.

Cip Pemandu Motor: L293D

L293D adalah cip pemacu motor DC yang kuat yang membolehkan motor DC berputar baik mengikut arah jam dan arah lawan jam.

Pin yang digunakan dalam projek ini termasuk: Enable1, 2 pin (Pin 1), Input 1 (Pin 2), Output 1 (Pin 3), GND (Pin 4), Output 2 (Pin 6), Input 2 (Pin 7), Vcc 1 (Pin 8), Vcc 2 (Pin 16).

• Aktifkan 1, 2 pin (Pin 1): mengawal kelajuan motor
• Input 1 (Pin 2): mengawal arah motor
• Keluaran 1 (Pin 3): sambungkan ke motor, kekutuban tidak penting
• GND (Pin 4): sambungkan ke tanah
• Keluaran 2 (Pin 6): sambungkan ke motor, kekutuban tidak penting
• Input 2 (Pin 7): mengawal arah motor
• Vcc 1 (Pin 8): kuasa litar dalaman cip, sambungkan ke 5 V
• Vcc 2 (Pin 16): menghidupkan motor DC, berbeza dengan keperluan motor. Motor yang digunakan untuk projek ini dapat dihidupkan pada 5 V.

Sekiranya anda berminat dengan perincian lebih lanjut mengenai L293D, lembar datanya dapat diakses di sini dan di sini.

Perintang Pull-down

Setiap butang / suis dipasangkan dengan perintang tarik ke bawah. Perintang penarik ada di sini untuk membantu memastikan bahawa Arduino akan membaca nilai tetap dari pin. Sekiranya anda tidak memasangkan butang / suis kami dengan perintang, nilai yang dibaca oleh Arduino dari pin yang sesuai akan melayang antara 0 dan 1. Dalam kes ini, butang / suis tidak akan berfungsi seperti yang diharapkan. Oleh kerana kita menggunakan perintang tarik, perintang akan disambungkan antara pin digital dan tanah yang sesuai, jadi butang / suis akan disambungkan antara pin kuasa (+ 5V) dan pin digital pada Arduino Nano. Apabila butang ditekan, Arduino akan membaca 1 dari pin yang sesuai. Tiga perintang 270 Ω digunakan dalam projek ini.

Butang / Suis

Dalam projek ini, kami melaksanakan jack butang 3.5mm pada papan roti untuk penggantian butang yang mudah. Suis dua pin (untuk menukar mod kiri / kanan) disambungkan terus di papan roti kerana kebanyakan pengguna kerusi roda kuasa tidak perlu berinteraksi dengan suis dan suis direka untuk orang yang membantu memasang keseluruhan mekanisme.

Pemilihan Motor

Kami memperoleh beberapa pemasangan dudukan yang dapat ditarik secara manual dari kerusi roda kuasa yang berbeza dari The Boston Home Inc. Jumlah daya dan tork yang diperlukan untuk menarik balik semua sampel ini diuji dan dikira. Setelah memeriksa spesifikasi motor, motor gear DC dipilih untuk mountstick joystick yang ditunjukkan sebelumnya sebagai demo untuk petunjuknya, kerana mounting joystick itu memerlukan tork paling banyak di antara 4 sampel yang kami ada. Anda ingin menguji jumlah daya dan tork yang diperlukan untuk lengan kayu bedik anda + berat pemasangan kayu bedik itu sendiri untuk memastikannya sesuai dengan spesifikasi.

Bertenaga dari Kerusi Roda Daya

Kebanyakan kerusi roda kuasa dilengkapi dengan bekalan kuasa 24V. Produk kayu bedik yang boleh ditarik automatik ini memerlukan input 5V. Oleh kerana produk ini dirancang untuk menerima kuasa dari bekalan kuasa kerusi roda, tidak diperlukan bekalan kuasa luaran.

Menggunakan port USB

Penukar buck DC-DC 24V-ke-5V (Penukar buck digunakan untuk menurunkan voltan.) Modul dengan port USB boleh dipesan secara dalam talian (yang kami gunakan dipesan dari sini). Sambungkan input penukar buck ke bekalan kuasa 24V (port kuasa ke port kuasa, dan port tanah ke port tanah), dan papan Arduino Nano kemudian dapat disambungkan ke modul penukar buck melalui port USB.

Langkah 4: Bahagian Mekanikal

Semua ukuran dan dimensi dibuat dengan merujuk pada lengan kayu bedik tertentu yang kami gunakan untuk projek ini. Ini mungkin berbeza-beza bergantung pada lengan dan kita akan perhatikan bidang perubahan yang penting.

Pembuatan

Terdapat tiga bahagian tambahan yang perlu dibuat untuk membuat semula bahagian mekanikal (Lihat gambar). Bahagian luar lengan kayu bedik juga memerlukan pengubahsuaian untuk memasang komponen mekanikal ke pelekap kayu bedik.

1. Kurung Atas
2. Kurungan Bawah
3. Blok Gandingan Tork
4. Lengan Luar

Dengan menggunakan Stok Sudut berbentuk Aluminium (kurungan atas dan bawah), Aluminium Square Bar Stock (blok torsi pengganding), dan lengan kayu bedik yang ada (lengan luar), ikuti gambar bahagian dan / atau fail STL 3D.

Limit Switch AttachmentWires harus disolder ke had suis sebelum pemasangan. Posisi suis had fleksibel selagi suis ditutup ketika lengan ditarik dan terbuka ketika kayu bedik berada dalam kedudukan normal. Lihat fail Assembly 8 dan "external_arm" yang dipautkan di atas untuk maklumat lanjut.

Kaedah Pemasangan

Lihat angka untuk setiap langkah.

1. Pasang motor ke braket motor dengan menyelaraskan lubang dan pasangkan skru 6 M-3 flathead (tidak semua 6 diperlukan untuk mengekalkan motor di tempatnya tetapi sekrup sebanyak mungkin untuk keselamatan maksimum; pastikan untuk menggunakan skru panjang yang betul mengikut ketebalan pendakap untuk mengelakkan kerosakan pada motor).
2. Sejajarkan bahagian gandingan di bawah bar luar dan skru ke tempatnya dengan skru flathead ½”# 8-32. Anda mungkin perlu menggerudi dan mengetuk lubang 8-32 ke dalam lengan untuk menghubungkan bahagian gandingan ke lengan. * Dalam kes ini, lengan berayun ke arah lawan jam, sehingga bar luar (dari sudut pandang pengguna kerusi roda kuasa) berada di sebelah kiri. Untuk pengguna tangan kanan, ini akan diterbalikkan.
3. Pasang pendakap atas ke lengan yang boleh ditarik dengan skru M-6 (longgar).
4. Bawa lengan yang boleh ditarik ke kedudukan memanjang.
5. Pasang sub-unit pendakap motor-motor ke lengan yang dapat ditarik dengan memasukkan batang motor ke dalam lubang yang sesuai pada bahagian gandingan. Bahagian pendakap harus masuk di antara lengan dan pendakap atas, sejajar lubang.
6. Gunakan skru ¼-20 dan kunci pengunci untuk mengikat kedua pendakap bersama. Kemudian, ketatkan skru M6 pada pendakap atas.
7. Pastikan pemasangan berada dalam kedudukan yang dilanjutkan, pasangkan motor ke gandingan dengan set-skru / s 10-32.
8. Skru pada had had dengan skru 2 # 2-56 (pastikan suis had akan ditutup pada kedudukan sepenuhnya keluar - dalam kes kami, selak bahu menekannya ditutup).

* Catatan untuk memasang skru set: sekrup set mesti bersambung dengan sisi rata D-poros. Untuk menyesuaikan arah poros, pasangkan motor ke bekalan kuasa sehingga sisi rata berada pada kedudukan yang diinginkan. Sebagai alternatif, atur litar seperti yang digariskan di 4.1 Litar Bahagian Elektrik di bawah dan ubah timing pada baris 52 kod seperti yang ditunjukkan dalam 4.2 Kod Arduino Bahagian Elektrik sehingga berada di posisi yang diinginkan. Ingatlah untuk menukarnya semula selepas pemasangan!

Pembongkaran

Ikuti prosedur pemasangan ke arah terbalik. Lihat di bawah jika motor anda habis dan perlu diganti.

Penggantian Motor

1. Tanggalkan skru set yang memegang batang ke bahagian gandingan.
2. Buka pengikat pendakap ¼-20 dan penutup kunci.
3. Tarik sub unit pendakap motor-motor keluar dan buka motor untuk diganti.
4. Pasang motor baru ke pendakap dengan skru.
5. Masukkan batang motor baru ke dalam lubang pada bahagian gandingan, masukkan braket ke tempatnya (longgarkan skru M6 atas jika diperlukan).
6. Skru skru ¼-20 dan kunci pengunci untuk mengikat kembali pendakap (ketatkan skru M6 atas jika perlu).
7. Akhirnya, pasangkan poros ke gandingan dengan set-screw.

Perumahan Elektronik

1. Letakkan rangkaian papan roti yang dipasang di Bahagian Elektrik ke dalam kotak perumahan elektronik seperti yang ditunjukkan dalam gambar.
2. Menggunakan kilang dan / atau gerudi, buat slot dan lubang untuk penyambung (port USB Arduino, soket butang, dan suis togol).
3. Lihat rajah di atas untuk contoh. Kedudukan slot dan lubang akan bergantung pada komponen dan litar anda.

Langkah 5: Bahagian Elektrik

Litar

Skematik

Skema litar ditunjukkan pada Gambar 1 di bahagian ini, dan juga terdapat di Github. Kuasa 5V akan dibekalkan dari kerusi roda kuasa ke papan Arduino Nano. Papan Arduino Nano dikodkan sehingga akan mengawal tingkah laku suis dan pergerakan motor DC. Reka bentuk dan pendawaian litar dijelaskan di bahagian Perkakasan (pautan ke bahagian perkakasan), jika anda berminat.

Tata Letak Papan Roti

Gambar pendawaian papan roti dari Fritzing atau litar ditunjukkan dalam Rajah 2 di bahagian ini, dan gambar papan roti akhir ditunjukkan pada Gambar 3.

Kod Arduino

Kod yang digunakan untuk produk ini ditunjukkan di sebelah, dan anda boleh memuat turunnya di sini.

Untuk memuat naik kod ke arduino, muat turun Arduino IDE di komputer. Gunakan kod "Rhonda_v4_onebutton.ino" yang telah anda muat turun.

Setiap baris kod mempunyai penjelasan baris demi baris di dalam fail kod.

Muat naik Kod ke Arduino dengan (antara muka ditunjukkan di sini):

1. Sambungkan Arduino ke komputer menggunakan penyambung USB

2. Dari Tab Alat pada Arduino Interface:

   • Tetapkan Papan ke "Arduino Nano"
   • Tetapkan Port ke Port USB
3. Tekan butang muat naik (→)
4. Tunggu sehingga antara muka berbunyi "muat naik selesai."

Kelajuan semasa ditetapkan pada maksimum 255 dalam baris 25 "analogWrite (motorPin, 255)" untuk memutar motor, dan minimum 0 dalam baris 36 "analogWrite (motorPin, 0)" untuk menghentikan motor. Julat kelajuan dapat diatur antara 0 hingga 255 sesuai dengan kelajuan motor.

Waktu putaran semasa dijadualkan untuk pemasangan tongkat joystick tertentu yang kami pilih, tetapi anda hanya boleh mengubah kod (baris 52) untuk mengubah masa putaran dan menyesuaikan diri dengan lengan kayu bedik tertentu yang anda miliki. Masanya dalam mikrodetik di Arduino. Sebagai contoh, jika kita mahu waktu putaran menjadi 5 saat, maka anda harus menetapkan waktu menjadi "5000" di Arduino.

Langkah 6: Muat turun Arahan Langkah demi Langkah

Langkah 7: Penyelesaian Masalah (Dikemas kini 12/12/17)

1. Motor tidak menarik lengan.

   • Pastikan suis diatur ke arah yang diingini
   • Periksa untuk memastikan skru set diketatkan
   • Periksa sebarang kerosakan mekanikal
   • Periksa sambungan antara motor dan litar
   • Periksa sambungan litar (litar ujian dengan hanya motor, tidak terpasang ke pemasangan)
   • Sokong kayu bedik dengan kekuatan: jika lengan sekarang menarik dengan sokongan, motor anda tidak cukup kuat! Periksa sama ada butang yang anda gunakan berfungsi

2. Lengan bergerak terlalu jauh atau tidak cukup jauh.

   Ubah masa dalam kod Arduino seperti yang digariskan dalam Arduino Code Read Me

Langkah 8: Dokumentasi Video

Langkah 9: Rujukan

1. Ketahui dan Jadikan Pemandu Motor L293D Murah Anda Sendiri (Panduan Lengkap untuk L293D) https://just4electronics.wordpress.com/2015/08/28/learn-make-your-own-cheap-l293d-motor-drivera- lengkap-panduan-untuk-l293d /

Langkah 10: KEMASKINI 5/14/18

• Bilah lengan baru yang dimesin keluar dari keluli (berbanding dengan aluminium asli) dengan ketinggian yang lebih besar untuk mengelakkan pesongan balok daripada dimuat
• Beralih ke motor tork lebih tinggi (1497 oz-in)
• Kod yang dikemas kini yang tidak disusun
• Peranti yang diuji di kerusi roda pelanggan