第1步:計劃
我開始考慮如何去做。有許多方法可以解決這樣一個項目,每個項目都有自己的優點和缺點。
我做的第一件事就是了解我正在使用的現有系統。對我來說,這意味著我沉重的全金屬滑門。對你而言,它可能意味著別的東西,我會建議你在制定戰略之前首先完全理解你的系統。
我意識到我的門沒有很好地建造并且它的運動有一些變化。因此無論我的翻譯方法如何,都必須迎合這種變化。這讓我想到了使用摩托車鏈。我以前用過它們所以我熟悉他們的工作。便宜且廣泛可用。而他們的大部分意味著輕微的錯位并不重要。鏈條在頂部邊緣上的安裝對我來說效果很好,因為我在頂部有一個支架來安裝電機組件,所以一切都可以整齊地放在門的頂部。
接下來是電機選擇。我是以低成本拍攝的,所以我在左側的零件箱上挖了一下,從我的戰斗機器人構造中找到了一輛汽車擋風玻璃刮水器電機。我記得這臺電機有很大的扭矩,非常好。所以我相信它有足夠的力量來驅動大門。
現在我已經完成了我需要的所有計劃。電子和控制是完全不同的故事,它們將在以后出現。
第2步:“準確地”測試電機
所以我有信心電機能夠移動大門,但我不會構建整個東西,然后被證明是錯誤的。所以我做了工程師應該做的事情。測試。
我認為他們應該首先進行計算,但我沒有任何值來計算。所以我把我的舊戰斗機器人撣去并把它綁在門口。戰斗機器人使用兩個擋風玻璃刮水器電機來驅動它。這是我能夠以測試的名義快速建立的最接近的東西。
我給了機器人全油門,你知道什么,大門開始移動。盡管沒有牽引力,但機器人能夠移動門。這對我來說足夠好所以我繼續前進。
步驟3:制作電機支架
從過去的事故中,我知道這些電機不是開玩笑。如果你把手指放在鏈輪上,你可以親吻它好買。當我在建造戰斗機器人時,我有一個近乎手指松動的事件,所以我從經驗中說話。
根據這種經驗,我希望裝配盡可能隱藏起來。所以我決定將它安裝在將門保持在適當位置的支架上。
我首先在兩個角鐵件之間安裝了一塊鋼板。這樣我就可以將電機組件安裝在上面,而不必擔心有堅固的底座。
我決定將電機組件從主門底座拆下,因為我可能想單獨處理它。關閉電機會非常困難,特別是因為我在狹小的空間工作。之后,當我多次關閉電機組件進行操作時,這得到了回報。
如您所見,我將電機連接到電機組件上。我還將鏈輪安裝在電機上,兩側各有一對鏈輪將鏈條引導到電機鏈輪上,不允許它在負載下滑動。
第4步:制作鏈式支架
這個項目的整個主題是降低成本,因此我想重新使用我所擁有的舊鋼材,而不是購買新鋼材。我找到了一塊很厚的角料,足以供我使用。
我使用角磨機將原料切割成一定尺寸,然后將其焊接在一起制成支架。然后我將支架焊接在門的頂部。需要注意的一點是,您不希望在涂漆表面上進行焊接。務必磨掉焊接區域的油漆。
我不得不重做三次焊接。第一次是因為我沒有將支架安裝在門的物理硬停止之外。因此,當我測試它并意外地將其中一根電線斷開到限位開關時,支架被迫進入限位開關并將其斷開。因此,如果電子限位開關出現故障,必須始終安裝支架,使其不會損壞系統的其他部分。
第二次是因為我安裝了彎曲的托架。這是我的第一個焊接項目,我沒有合適的夾具,所以我很難對齊支架。
我犯的最后一個錯誤是在完全焊接支架后鉆一個洞。而且由于焊接使鋼材更硬,因此更難鉆出。我花了三個鉆頭和一個小時的不斷鉆孔來制造兩個鉆孔。
如果你計劃制作類似的東西,那么要從這些錯誤中吸取教訓。讓我們繼續安裝鏈。
第5步:安裝鏈
我是第一個對于如何安裝鏈條有不同的想法,使其具有減震功能,以防止從靜止位置啟動時電機過載。但似乎沒有什么比實施簡單。所以我選擇了最便宜,最簡單的解決方案。
我拿了一條鏈子,把中間軸承切到了末端。然后我拿了一個3英寸的螺栓并切斷了頭部。我將螺栓固定在鏈條的最后一塊并將其焊接上。它可能不是最漂亮的解決方案。但它會起作用。
我將所有鏈條首尾相連,然后將螺母末端固定在鏈條支架的一側。我測量到哪里可以在另一邊切割鏈條。我標記它并重復螺母焊接程序。
然后我將鏈條安裝在門的頂部。我使用了幾個螺栓來固定兩端,使得螺栓不會松動。
在我的情況下,關鍵是不要過多地擰緊鏈條,因為這會給電機和鏈輪帶來很大的壓力。相反,讓重鏈放在門的頂部邊緣似乎是避免電機恒定負載的最佳方法。
這樣,當電機開始移動門時,它必須首先拉動鏈條的重量,然后再實際拉動門。這可以作為避免電機過載的各種彈簧。
開門器的機械部分是完整的。我們可以進行一些測試,看看它是否真的有效。
第6步:測試
既然項目的機械方面已經完成,我可以測試一下找出一些扭結和可能的陷阱。我使用了12v鉛酸電池,只需將電機手動連接到電池即可。而且是的!大門開始移動。到目前為止所有的努力都沒有。
我在測試過程中意識到了一些事情。一個是門通道需要清潔,所有東西都需要適當潤滑。否則,小型電動機可能難以移動門。
另一個重要的事情是,我需要為電機提供某種電子過載保護,以防電子限位開關停止工作。如果發生這種情況,我不想炒馬達。
我還確定了正確的鏈條張力以獲得最佳性能,因為我測試了不同張力的電機電流消耗。較低的張力是更好的,因為它通過左右擺動而不會壓迫馬達來吸收對齊中的所有缺陷。
通過這些結果,我準備開始研究電氣方面的工作。
第7步:電子計劃
因此,電子方面的計劃是盡可能保持簡單功能。
電源將來自12V干式鉛酸電池,該電池將連接到電池充電器。雖然我對充電器有很多問題,我稍后會談到。
腦盒將是一個arduino板。沒什么特別的,只是一個arduino uno。電機控制將通過一個4通道繼電器板作為H橋。使用433 mhz接收器模塊處理RF通信。廉價的1美元板之一。事后看來,這不是最好的主意。稍后會詳細介紹。電流檢測將使用20A電流傳感器。最后,限位開關和手動操作開關只是常規開關。
我使用的遙控器是可編程汽車遙控器。雖然他們也給我帶來了麻煩。
所以這就是計劃。讓我們深入了解它的細節。
步驟8:電子元件構建
電子元件構建過程并不復雜。我以一種可以在必要時快速更換零件的方式組裝所有東西。我盡可能使用割臺銷和鏟形連接器,以便快速拆卸。我使用了一個相對較大的原型板來連接限位開關和射頻板。擁有一塊大板允許我在將來添加更多功能,而無需重做現有框架。
我遇到了一些與電子產品有關的問題。首先是繼電器板。繼電器板上的走線并非設計用于在低電壓下處理大電流。一些繼電器板有鍍錫痕跡,但我沒有。其中一條痕跡在一段時間后爆炸了。所以我用適當尺寸的電線橋接所有高電流線。
另一個大問題是充電器會造成很多電磁干擾。這是因為充電器沒有品牌,也沒有任何形式的認證。干擾正在弄亂電路。它會隨機響應rf命令。當我將筆記本電腦靠近電子設備進行編程時,我意識到這是一個EM問題,它完全失控了。我買了一個全金屬的身體充電器,這個充電器在使用時非常強大,但現在似乎工作正常。我稍后會改變它。
我也遇到過用于外部交換機的連接器問題。它們非常脆弱,多次取出時會斷裂。我仍然需要找出一些更好的連接器。
我使用的射頻模塊是一個非常基本的模塊,它的射程并不令人印象深刻。但這就是我手頭上的東西以及有效的東西,所以我現在堅持使用它。雖然我計劃升級到更好的模塊,特別是因為我希望范圍不是問題。我不想走向系統只是為了讓它發揮作用。
步驟9:安裝電子設備
首先,我剛將電子設備安裝在一塊膠合板上,并計劃建造頂部有一個塑料盒。但后來我才意識到這將是很多工作。所以我買了一個大的食品容器,上面有防水密封。
我將電池和充電器安裝在底部。我將電子設備安裝在盒子附帶的一塊塑料上。我從盒子里取出所有電線的槽口,然后用一些硅脂確保里面沒有水。我還制作了一個3D打印天線蓋,試圖最大化范圍。
這個盒子很完美。很明顯,所以我可以看到一切都很好,而不必打開它。它經歷了一些嚴重的降雨,所以它應該是好的。雖然一個問題是盒子內部的熱量,因為它很清楚,太陽可以快速加熱電子設備。簡單的解決方案是用另一個打開的蓋子覆蓋它以避免陽光直射。
步驟10:限位開關
門的限位開關嚴重因為我不得不經歷幾次設計迭代才能讓它可靠地工作。
起初我只是在支架的兩側粘上了兩個杠桿開關,并在門上粘上保險杠以擊中開關。原則上這是一個堅實的想法,因為我已經看到它在3D打印機中工作。但經過一些測試,兩個開關都損壞了,保險杠斷了。我升級到更大的開關,并增加了保險杠前面的泡沫,以避免影響。但他們仍然斷絕了。
我意識到當門撞到限位開關時,門有很多慣性,因此有一個力停止限位開關可能不起作用。我去了電子市場尋找創意并找到了一個滾輪開關。
我為它制作了一個3D打印支架和一個3D打印的斜坡。這樣,當開關達到其極限時,開關將被啟動,但如果由于某種原因,閘門根本不會停止或由于慣性而繼續滾動,則不會妨礙開關。
步驟11:對電子設備進行編程
對電子設備進行編程非常簡單。對于RF接收器,我使用rcswitch庫來處理從遙控器接收信號的所有細節。其余的只是一堆if循環來檢查不同的條件。其中一個條件是檢查過電流保護。我使用循環計數器來檢查。如果您希望我進一步詳細解釋,您可以找到附加的代碼和注釋。
第12步:顯示的問題及其修復
在這個項目的過程中,我遇到了很多機械和電氣問題。我之前已經提到了一些,但我會在下面列出它們。
1。硬限位開關:這成為一個問題,因為限位開關即使在切斷電源后也會受到很大的力。如此重的質量有很大的慣性。我能想到的任何硬停止開關都不足以吸收慣性。修復是像我一樣使用滾動限位開關。
2。將開關限位在硬限制內:限位開關的物理放置必須使得即使限位開關不起作用,門也不能進入開關并將其銷毀。當其中一個限位開關導線斷開并且門滑入開關時,這就成了一個問題,破壞了支架和開關。我通過向外移動鏈支架來固定它,這樣在任何情況下它都不會碰到限位開關。
3。鏈條張力太高:當我第一次打開鏈條時,我將它擰得太緊,以至于它在電機軸上垂直于其運動平面施加了很大的力。因此,電機無效,因為它會產生很大的摩擦。如果我用軸承制造一個合適的電機座并且我沒有專業知識,這不會是一個問題。此外,閘門沿其長度不是直的,因此鏈條從左向右移動。為了解決這個問題,我簡單地放松了鏈條。它運行不順利。
4。來自充電器的EM干擾:我想使用的電池充電器產生如此多的EMI,使得接收器無效且狡猾。我試圖應用屏蔽但我相信導電和輻射EMI的組合對于電路來說太多了。解決這個問題并不是一個永久性的解決方案,但我使用的是更大的金屬機身充電器,其強度幾乎是所需的20倍。但它現在有效。
5。射頻范圍:我使用的射頻接收器不是最好的。這是那些便宜的1美元之一。范圍雖然不是很糟糕,但對我來說還不夠舒服。目前我只是使用線天線對其進行了優化,但我將尋找更好的射頻解決方案。
6。復制RF遙控器:這是一個如此愚蠢的問題,當我終于明白了,我笑了。所以我打造了這些可編程遙控器,可以學習其他遙控器的代碼。我使用其中一個作為基線,然后嘗試將那個的代碼復制到另一個。經過幾個小時的擺弄,我發現你無法將遙控器從另一個類似的遙控器上復制出來。您只能從標準遙控器中復制代碼。我花了無數個小時才想出來。所以盡量不要陷入同樣的陷阱。修復是使用任何其他標準遙控器,然后將其復制到所有可編程遙控器。
7。鉆進硬鋼:這是一個惱人的問題。當我將鏈條支架安裝在門上時,我想在其中鉆一個洞。就在那時我發現鋼已經硬化了,因為我焊接了它。我試圖通過這個打破了很多位。所以我建議你在焊接前鉆孔。會為你省去很多麻煩。
這些是我在構建過程中遇到的一些問題。當我想到更多問題時,我將添加到此列表中。
步驟13:完成構建(構建是否已完成?)
我通過將所有內容放在一起來最終確定構建。電子箱取代了它的位置并接通電源。我最終確定了用于手動運動開關的3D印刷外殼,并將它們安裝在可以輕松訪問的位置。我將套管放在電線上并將它們系在一起,以避免任何電線卡在移動部件中。我把電機組件拆開來涂漆。我還畫了鏈條支架,因為它們已經開始生銹了。
就是這樣。自動門滑塊已準備好使用。我完成它已經兩個月了,它仍然按預期工作。當我回到家時,我會對它進行改進,因此無法將其稱為完成構建。但現在結束了。
考慮到我所購買的所有東西,我已經花了超過100美元,我打破了或者從未結束使用過。但是我仍然會列出BOM,以表明如果你愿意,它可以在100美元以下完成。
第14步:物料清單
很多部分包括鋼鐵,電機等被回收利用。因此,它們不是最好的厚度或不得不清理。但我最終節省了很多錢。
Wind Shield Wiper Motor AliExpress = 10美元來自垃圾場
12V 4.5Ah鉛酸電池= 10美元
12V電池充電器= 10美元
摩托車鏈= 20美元(少于垃圾場)
繼電器模塊AliExpress = $ 3
Arduino Uno AliExpress = $ 4
電流傳感器AliExpress = $ 2
RF模塊AliExpress = $ 2
RF Remote AliExpress = $ 5
住房= $ 15
限位開關AliExpress = $ 5
其他(鋼鐵,電線等)= $ 14
總計= $ 100
第15步:結論
這個項目已經運行了兩年了。而且沒有其他問題。無論如何,我時不時地進行漸進式改進。我升級了遙控器,添加了防水開關,重新布線,增加了電壓感應,升級了充電器等等。
經過高溫和下雨,該建筑已被證明非常可靠。我為自己能夠建造的東西感到自豪,而且成本非常低。我將很快為一些親戚建造另一個系統,對我的原始設計有一些改進。
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