Моторлы джойстикті әзірлеу: 10 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Бұл моторлы тартылатын джойстик-мүгедек арбасын қолданушылар үшін қолмен бұрылмалы джойстик тіректерін қолдануда қиындықтарға тап болатын арзан шешім. Бұл алдыңғы тартылатын джойстик жобасының дизайн итерациясы.

Жоба екі бөліктен тұрады: механикалық бөлік (монтаж дизайны, құрастыру және т.б.) және электрлік бөлік (схема, Arduino коды және т.б.).

Моторлы жиналмалы джойстик модулін кез келген адам осында берілген нұсқауларды орындап жасай алады және көшіре алады. Схемалар немесе Arduino немесе Solidworks туралы алдын ала білім қажет емес. Бұл жобаға дәнекерлеу өте аз қатысады және дәнекерлеу бойынша нұсқауларды мына жерден табуға болады. Бұрғылау/өңдеудің негізгі операцияларына қол жеткізу қажет болады. Дизайн туралы егжей -тегжейлі түсініктемелер Механикалық және Электрлік бөліктерде қарастырылған.

1 -қадам: мазмұны

1. Мазмұны

2. Ерекшеліктері мен функционалдығы

   • Моторлы шегіну және ұзарту механизмі
   • Сол/Оң режим
   • Модульділік
   • Реттелетін айналу жылдамдығы

3. Дайындық

   • Бағдарламалық қамтамасыз ету

     Ардуино

   • Аппараттық құрал

     • Қажетті барлық бөлшектер мен құралдардың қысқаша мазмұны
     • Arduino Nano (Rev 3.0)
     • Қозғалтқыш микросхемасы: L293D
     • Тартылатын резисторлар
     • Түймелер мен қосқыштар
     • Қозғалтқышты таңдау

   • Қуатты мүгедектер арбасынан қуат алу

     USB портын пайдалану

4. Механикалық бөлік

   • Өндіріс
   • Тіркемені шектеу
   • Құрастыру/бөлшектеу
   • Қозғалтқышты ауыстыру
   • Электроника корпусы

5. Электр бөлшегі

   • Схемалар

     • Схемалар
     • Нан тақтасының орналасуы
   • Arduino коды

6. Қадамдық нұсқаулар

   Нұсқаулықтың PDF файлын жүктеңіз

7. Ақаулық себебін іздеу және түзету
8. Бейне құжаттама
9. Әдебиеттер

2 -қадам: ерекшеліктері мен функционалдығы

Моторлы тартылу және ұзарту механизмі

Бұл моторлы тартылатын джойстик қондырғысы мүгедек арбасына қолданушыларға джойстикті автоматты түрде тартып алуға немесе ұзартуға мүмкіндік береді. Пайдаланушылардың қалауына байланысты екі түймені басу мүмкіндігі бар (біреуі шегіну үшін, екіншісі ұзарту үшін) немесе бір түйме (бір рет шегіну және ұзарту үшін). Түймелердің орналасуы икемді және пайдаланушының әр түрлі талаптарын қанағаттандыру үшін өзгеруі мүмкін. Түймелер әмбебап түймешіктер арқылы схемаға бекітіледі, сондықтан бұл демонстрацияда қолданылатын түймелерді кез келген әмбебап батырмамен алмастыруға болады.

Сол/Оң режим

Бұл өнім оң және сол жақ пайдаланушыларға жарамды. Моторлы жүйені клиенттің мүгедек арбасына орнататын техник электронды қораптағы қосқышты ауыстырып, режимді оңай өзгерте алады. Кодқа ешқандай өзгерістер енгізудің қажеті жоқ.

Модульділік

Өнім жарамсыз. Егер автоматтандырылған механизм дефолтқа ұшыраса немесе жүйе жөнделіп жатса, қолмен бұрылатын механизм әсер етпейді. Қарапайым құрастыру мен бөлшектеу процесінің толық сипаттамасы кейінірек нұсқаулыққа енгізілген.

Реттелетін айналу жылдамдығы

Автоматтандырылған механизмнің айналу жылдамдығын Arduino кодын өзгерту арқылы реттеуге болады (нұсқаулар кейінгі бөлімдерде берілген). Қауіпсіздік шарасы ретінде айналу жылдамдығы тым жоғары болмауы керек, себебі жүйе жеңіл жарақатқа әкелуі мүмкін нәрсені сезе алмайды.

3 -қадам: Дайындық

Бағдарламалық қамтамасыз ету

Бұл жобада Arduino қолданылады, сондықтан сізге Arduino IDE компьютерде орнатылуы қажет. Қосымшаны жүктеу сілтемесі мына жерде. Бұл өнімге арналған Arduino коды келесі бөлімде қол жетімді.

Аппараттық құрал

Қажетті барлық бөлшектер мен құралдардың қысқаша мазмұны

Бұл кестеде осы жобаға қажетті барлық бөлшектер мен құралдар бар.

Arduino Nano (Rev 3.0)

Бұл өнімде Arduino Nano (Rev 3.0) қолданылады. Дегенмен, сіз бұл тақтаны PWM түйреуіштері бар басқа Arduino тақталарымен алмастыра аласыз. Бұл жобада PWM түйреуіштері қажет, өйткені біз мотор драйверінің чипін (L293D) басқару үшін Arduino (сурет) қолданамыз, ал микросхеманы PWM кірістері басқаруы қажет. PWM түйреуіштері Arduino Nano (Rev 3.0): D3 түйреуіш (6 -түйреуіш), D5 -түйреуіш (8 -түйреуіш), D6 -түйреуіш (9 -түйреуіш), D9 -штырь (12 -түйреуіш), D10 -түйреуіш (13 -түйреуіш), D11 -штырь (14 -ші түйреуіш). Егер сіз Arduino Nano туралы толығырақ білгіңіз келсе, оның түйісу схемасы мен схемаларына сілтеме жасай аласыз.

Қозғалтқыш микросхемасы: L293D

L293D - тұрақты ток қозғалтқышының қуатты чипі, ол тұрақты ток қозғалтқышына сағат тілімен және сағат тіліне қарсы бағытта айналуға мүмкіндік береді.

Бұл жобада қолданылатын түйреуіштерге мыналар жатады: Қосу1, 2 түйреуіш (1 -түйреуіш), 1 -кіріс (2 -түйреуіш), 1 -шығыс (3 -түйреуіш), GND (4 -түйреуіш), 2 -шығыс (6 -түйреуіш), 2 -ші кіру 7), Vcc 1 (8 -түйреуіш), Vcc 2 (16 -штырь).

• Қосу1, 2 түйреуіш (1 -түйреуіш): қозғалтқыштың жылдамдығын басқару
• 1 -кіріс (2 -түйреуіш): қозғалтқыштың бағытын басқару
• Шығу 1 (түйреуіш 3): қозғалтқышқа қосылыңыз, полярлық маңызды емес
• GND (4 -түйреуіш): жерге қосу
• Шығу 2 (пин 6): қозғалтқышқа қосылыңыз, полярлық маңызды емес
• 2 -кіріс (7 -түйреуіш): қозғалтқыштың бағытын басқару
• Vcc 1 (8 -түйреуіш): чиптің ішкі тізбегін қуаттандырыңыз, 5 В -қа қосыңыз
• Vcc 2 (16 -түйреуіш): тұрақты ток қозғалтқышына қуат беру, қозғалтқыш қажеттілігіне байланысты өзгереді. Бұл жобада қолданылатын қозғалтқышты 5 В кернеумен қамтамасыз етуге болады.

Егер сізді L293D туралы толығырақ ақпарат қызықтырса, оның мәліметтер парағына мына жерден және мына жерден кіруге болады.

Тартылатын резисторлар

Әрбір түйме/қосқыш төмен түсетін резистормен жұптастырылған. Ардуиноның түйреуіштен тұрақты мәнді оқитынына көз жеткізу үшін төмен түсетін резисторлар осында. Егер сіз біздің түймелерді/қосқышты резистормен жұптамасаңыз, Arduino сәйкес түйреуіштен оқитын мән 0 мен 1 арасында өзгереді. Бұл жағдайда түймелер/қосқыш күтілгендей жұмыс істемейді. Біз тартылатын резисторларды қолданатындықтан, резисторлар тиісті цифрлық түйреуіш пен жерге қосылады, сондықтан түймелер/қосқыш Arduino Nano қуат сымы (+5В) мен цифрлық түйреуіш арасында қосылады. Түйме басылған кезде, Arduino сәйкес түйреуіштен 1 оқиды. Бұл жобада 270 Three үш резистор қолданылады.

Түймелер/ауысу

Бұл жобада біз батырманы оңай ауыстыру үшін нан тақтасында 3,5 мм түймешіктерді қолданамыз. Екі істікшелі қосқыш (солға/оңға режимді ауыстыру үшін) тікелей нан тақтасына қосылады, өйткені мүгедек арбасын қолданушылардың көпшілігі коммутатормен өзара әрекеттесудің қажеті жоқ және коммутатор барлық механизмді орнатуға көмектесетін адамға арналған.

Қозғалтқышты таңдау

Біз әр түрлі мүгедек арбасынан The Boston Home Inc компаниясынан қолмен тартылатын тіректерді алдық, осы үлгілердің барлығын алу үшін қажет күш пен момент саны тексерілді және есептелді. Қозғалтқыштың техникалық сипаттамаларын тексергеннен кейін, нұсқаулықтардың демонстрациясы ретінде бұрын көрсетілген джойстиктің тіреуіші үшін тұрақты берілісті қозғалтқыш таңдалды, өйткені бұл джойстиктің тіреуіш қондырғысы бізде болған 4 үлгінің ішінде ең көп моментті қажет етті. Сіз спецификацияға сәйкес келетініне сенімді болу үшін джойстикке қажет күш пен момент мөлшерін + джойстик жинағының салмағын тексергіңіз келеді.

Қуатты мүгедектер арбасынан қуат алу

Көптеген мүгедектер арбалары 24В қуат көзімен жабдықталған. Бұл автоматты түрде тартылатын джойстик өніміне 5В кернеу қажет. Өнім мүгедектер арбасының қуат көзінен қуат алуға арналғандықтан, сыртқы қуат көзі қажет емес.

USB портын пайдалану

DC-DC 24V-5V кернеуінің түрлендіргіші (кернеуді төмендету үшін Бак түрлендіргіші қолданылады.) USB порты бар модульге онлайн тапсырыс беруге болады (біз қолданған модуль осы жерден тапсырыс берілген). Бак конвертерінің кірісін 24В қуат көзіне қосыңыз (қуат порты қуат порты мен жер порты жерге қосу портына), содан кейін Arduino Nano тақтасы USB порт арқылы конвертер модуліне қосылуы мүмкін.

4 -қадам: Механикалық бөлік

Барлық өлшемдер мен өлшемдер біз осы жобада қолданған джойстиктің нақты білегіне сілтеме бойынша жасалған. Олар білекке байланысты өзгеруі мүмкін, біз өзгермеліліктің маңызды бағыттарын атап өтеміз.

Өндіріс

Механикалық бөлікті қайта құру үшін үш қосымша бөлікті дайындау қажет (суреттерді қараңыз). Джойстик тұтқасының сыртқы тұтқасы механикалық компоненттерді джойстик бекіткішіне бекіту үшін өзгертуді қажет етеді.

1. Жоғарғы жақша
2. Төменгі жақша
3. Моментті қосқыш блогы
4. Сыртқы қол

Алюминий L-тәрізді бұрыштық қорапты (үстіңгі және астыңғы жақшалар), алюминий шаршы штокты (крутящий қосқыш блогы) және қолданыстағы джойстик білігін (сыртқы білек) қолдана отырып, бөлшек сызбаларын және/немесе 3D STL файлдарын орындаңыз.

Лимитті қосқыштың бекітпесі Қосылмас бұрын сымдар шектік қосқышқа дәнекерленген болуы керек. Лимитті қосқыштың орналасуы икемді, егер қол сығылған кезде қосқыш жабық болса және джойстик қалыпты күйде болса. Мәліметтер алу үшін 8 -қадамды және жоғарыда байланыстырылған «external_arm» файлдарын қараңыз.

Құрастыру әдісі

Әр қадамның суреттерін қараңыз.

1. Қозғалтқышты қозғалтқыш кронштейніне тесіктерді теңестіру және 6 M-3 тегіс бұрандасын бұрау арқылы бекітіңіз (моторды орнында ұстау үшін барлық 6 қажет емес, бірақ максималды сенімділік үшін мүмкіндігінше көп бұраңыз; бұрандаларды қолданыңыз. қозғалтқыштың зақымдалуын болдырмау үшін кронштейннің қалыңдығына сәйкес дұрыс ұзындық).
2. Ілініс бөлігін сыртқы штанганың астына туралаңыз және ½” #8-32 тегіс бұрандамен бұраңыз. Іліністі тірекке жалғау үшін білікке 8-32 тесік бұрғылау керек. *Бұл жағдайда қол сағат тіліне қарсы бұрылады, сондықтан сыртқы жолақ (мүгедек арбасын пайдаланушының көзқарасы бойынша) сол жақта. Оң қолы бар пайдаланушылар үшін бұл кері болады.
3. Жоғарғы кронштейнді M-6 бұрандамен (еркін) тартылатын білікке бекітіңіз.
4. Тартылатын қолды кеңейтілген күйге келтіріңіз.
5. Қозғалтқыш білігін ілініс бөлігіндегі сәйкес тесікке кіргізу арқылы мотор-қозғалтқыш кронштейнінің қосалқы жинағын тартылатын қолға бекітіңіз. Кронштейн бөлігі саңылауларды туралап, қол мен үстіңгі кронштейннің арасына кіруі керек.
6. Екі кронштейнді бекіту үшін ¼-20 бұрандасы мен гайканы қолданыңыз. Содан кейін, жоғарғы кронштейндегі M6 бұрандасын қатайтыңыз.
7. Бекіткіштің кеңейтілген күйде екеніне көз жеткізе отырып, қозғалтқышты муфтаның 10-32 бұранда/с көмегімен бекітіңіз.
8. 2 #2-56 бұрандалармен шектеу қосқышын бұраңыз (шекті қосқыш толығымен сырт күйінде жабылатынына көз жеткізіңіз - біздің жағдайда иық болты оны басады).

*Бекіткіш бұрандаларды бекіту туралы ескерту: бұрандалар D-білігінің жазық жағымен интерфейске енуі керек. Білік бағытын реттеу үшін қозғалтқышты тегіс жағы қалаған күйге келгенше қуат көзіне қосыңыз. Сонымен қатар, тізбекті төмендегі 4.1 Электр бөлшектерінің тізбектерінде көрсетілгендей орнатыңыз және кодтың 52 -жолында Arduino -дың 4.2 Электрлік бөлігінде көрсетілген уақытты қалаған күйге келгенше өзгертіңіз. Есіңізде болсын, жиналғаннан кейін оны өзгерту керек!

Бөлшектеу

Монтаждау процедурасын кері бағытта орындаңыз. Қозғалтқыштың күйіп кеткенін және ауыстыруды қажет ететінін төменде қараңыз.

Қозғалтқышты ауыстыру

1. Білікті ілініс бөлігіне бекітетін бұранданы алыңыз.
2. ¼-20 кронштейн бекіткіші мен гайканы бұрап алыңыз.
3. Қозғалтқышты ауыстыру үшін қозғалтқыш кронштейнінің қосалқы бөлігін шығарып алыңыз.
4. Жаңа қозғалтқышты бұрандалармен кронштейнге бекітіңіз.
5. Жаңа қозғалтқыш білігін ілініс бөлігінің саңылауына салыңыз, кронштейнді орнына қойыңыз (қажет болса, M6 жоғарғы бұрандасын босатыңыз).
6. Кронштейндерді қайтадан бекіту үшін ¼-20 бұрандасы мен бұранданы бұраңыз (қажет болған жағдайда M6 жоғарғы бұрандасын қатайтыңыз).
7. Соңында білікті бекіткіш бұранда көмегімен муфтаға бекітіңіз.

Электроника корпусы

1. Электр бөлігінде жиналған нан тақтасы суретте көрсетілгендей электроника корпусына салыңыз.
2. Диірменді және/немесе бұрғылауды қолдана отырып, қосқыштар үшін слоттар мен саңылаулар жасаңыз (Arduino USB порты, түйме ұясы және қосқыш).
3. Мысал үшін жоғарыдағы суретті қараңыз. Саңылаулар мен тесіктердің орналасуы сіздің компоненттеріңізге және схемаға байланысты болады.

5 -қадам: электрлік бөлік

Схемалар

Схемалар

Схема схемасы осы бөлімдегі 1 -суретте көрсетілген және ол Github -та да бар. 5 В кернеуі мүгедек арбасынан Arduino Nano тақтасына дейін жеткізіледі. Arduino Nano тақтасы коммутатордың әрекеті мен тұрақты ток қозғалтқышының қозғалысын басқаратындай кодталған. Егер сізді қызықтыратын болса, схеманың дизайны мен сымдары «Аппараттық құралдар» бөлімінде (аппараттық бөлімге гиперсілтеме) түсіндірілген.

Нан тақтасының орналасуы

Фритзингтен немесе тізбектен алынған нан тақтасы сымдарының суреті осы бөлімде 2 -суретте, ал соңғы тақтаның суреті 3 -суретте көрсетілген.

Arduino коды

Бұл өнім үшін қолданылатын код бүйір жағында көрсетілген және оны мына жерден жүктеуге болады.

Кодты arduino -ға жүктеу үшін компьютерден Arduino IDE жүктеңіз. Сіз жүктеген «Rhonda_v4_onebutton.ino» кодын қолданыңыз.

Әр код жолында код файлының ішінде жолдық түсініктеме бар.

Кодты Arduino -ға жүктеңіз (интерфейс мұнда көрсетілген):

1. USB қосқышы арқылы Arduino компьютерге қосыңыз

2. Arduino интерфейсіндегі Құралдар қойындысынан:

   • Тақтаны «Arduino Nano» етіп орнатыңыз
   • Портты USB портына орнатыңыз
3. Жүктеу (→) түймесін басыңыз
4. Интерфейсте «жүктеу аяқталды» деген жазуды күтіңіз.

Қозғалтқышты айналдыру үшін ағымдағы жылдамдық 25 «analogWrite (motorPin, 255)» жолында максимум 255 -ке, ал қозғалтқышты тоқтату үшін 36 «analogWrite (motorPin, 0)» жолында минимум 0 -ге орнатылады. Қозғалтқыш жылдамдығына сәйкес келетін жылдамдық диапазонын 0 -ден 255 -ке дейін орнатуға болады.

Ағымдағы айналу уақыты біз таңдаған джойстик тіреуінің нақты бекітілуіне арналған, бірақ сіз айналдыру уақытын өзгерту үшін кодты өзгерте аласыз (52 -жол) және сізде бар джойстиктің арнайы тұтқасына бейімделесіз. Уақыт микросекундтарда Arduino. Мысалы, егер біз айналу уақытын 5 секундқа жеткізгіміз келсе, онда сіз Arduino -да уақытты «5000» етіп орнатуыңыз керек.

6-қадам: Қадамдық нұсқауларды жүктеу

7 -қадам: ақауларды жою (12.12.17 жаңартылған)

1. Қозғалтқыш қолды тартпайды.

   • Коммутатор қажетті бағытта орнатылғанын тексеріңіз
   • Бұрандалардың қатайғанын тексеріңіз
   • Механикалық кептелістердің бар -жоғын тексеріңіз
   • Қозғалтқыш пен тізбек арасындағы байланысты тексеріңіз
   • Электр тізбегінің қосылуын тексеріңіз (тек қозғалтқышы бар сынақ тізбегі, жинақталмаған)
   • Джойстикті біршама күшпен қолданыңыз: егер қол енді тіреуішпен артқа тартылса, сіздің қозғалтқышыңыз жеткіліксіз! Сіз қолданған түйменің жұмыс істейтінін тексеріңіз

2. Қол тым алыс қозғалады немесе жеткілікті емес.

   Arduino Code Read Me бөлімінде көрсетілгендей Arduino кодындағы уақытты өзгертіңіз

8 -қадам: бейне құжаттама

9 -қадам: Әдебиеттер

1. L293D арзан мотор драйверін үйреніңіз және жасаңыз (L293D үшін толық нұсқаулық) https://just4electronics.wordpress.com/2015/08/28/learn-make-your-own-cheap-l293d-motor-drivera- l293d үшін толық нұсқаулық

10 -қадам: 14.05.18 ЖАҢАРТУ

• Сәуленің ауытқуын болдырмау үшін биіктігі үлкен болаттан (бастапқы алюминиймен салыстырғанда) өңделген жаңа білікшелер
• Жоғары моментті қозғалтқышқа ауыстырылды (1497 унция)
• Жиналмаған код жаңартылды
• Клиенттің мүгедектер арбасында тексерілген түзетілген құрылғы