Motorlu Geri Çekilebilir Joystick Geliştirme: 10 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Bu motorlu geri çekilebilir joystick, manuel hareketli joystick bağlantılarını kullanmakta zorluk çeken akülü tekerlekli sandalye kullanıcıları için düşük maliyetli bir çözümdür. Önceki bir geri çekilebilir joystick projesinde bir tasarım yinelemesidir.

Proje, mekanik kısım (montaj tasarımı, montaj vb.) ve elektrik kısmı (devre, Arduino kodu vb.) olmak üzere iki bölümden oluşmaktadır.

Motorlu geri çekilebilir joystick modülü, burada verilen talimatlar izlenerek herkes tarafından yapılabilir ve çoğaltılabilir. Devreler veya Arduino veya Solidworks hakkında önceden bilgi gerekmez. Bu projede çok az lehimleme yer almaktadır ve lehimleme talimatları burada bulunabilir. Temel delme/işleme işlemlerine erişim gerekli olacaktır. Tasarımın detaylı açıklamaları Mekanik Kısım ve Elektrik Kısmı'nda ele alınmıştır.

1. Adım: İçindekiler

1. İçindekiler

2. Özellikler ve İşlevsellik

   • Motorlu Geri Çekme ve Uzatma Mekanizması
   • Sol/Sağ El Modu
   • modülerlik
   • Ayarlanabilir Dönüş Hızı

3. Hazırlık

   • Yazılım

     Arduino

   • Donanım

     • Gerekli Tüm Parça ve Aletlerin Özeti
     • Arduino Nano (Rev 3.0)
     • Motor Sürücü Çipi: L293D
     • Açılır Dirençler
     • Düğmeler ve Anahtarlar
     • Motor Seçimi

   • Elektrikli Tekerlekli Sandalyelerden Güç Verme

     USB bağlantı noktası kullanma

4. Mekanik parça
   • Üretme
   • Limit Anahtarı Eklentisi
   • Montaj/Demontaj
   • Motor Değişimi
   • Elektronik Muhafaza

5. Elektrik Parçası

   • devreler

     • şemalar
     • Breadboard Düzeni
   • Arduino Kodu

6. Adım adım talimatlar

   Talimatların PDF dosyasını indirin

7. Sorun giderme
8. Video Dokümantasyonu
9. Referanslar

2. Adım: Özellikler ve İşlevsellik

Motorlu Geri Çekme ve Uzatma Mekanizması

Bu motorlu geri çekilebilir joystick montajı, akülü tekerlekli sandalye kullanıcılarının joysticklerini otomatik olarak geri çekmelerini veya uzatmalarını sağlayacaktır. Kullanıcılar, tercihlerine bağlı olarak iki düğmeye (biri geri çekme ve diğeri uzatma için) veya bir düğmeye (hem geri çekme hem de uzatma için tek bir düğme) basma seçeneğine sahiptir. Düğmelerin yerleşimi esnektir ve farklı kullanıcı gereksinimlerini karşılamak için değişebilir. Düğmeler, evrensel düğme jakları aracılığıyla devreye bağlanır, bu nedenle bu demoda kullanılan düğmeler herhangi bir evrensel düğme ile değiştirilebilir.

Sol/Sağ El Modu

Bu ürün hem sol hem de sağ elini kullananlar için uygundur. Müşterinin akülü tekerlekli sandalyesine motorlu sistemi kuran teknisyen, elektronik kutusundaki bir anahtarı değiştirerek modu kolayca değiştirebilir. Kodda herhangi bir değişiklik yapılmasına gerek yoktur.

modülerlik

Ürün arıza emniyetlidir. Otomatik mekanizma varsayılan olarak çalışırsa veya sistem tamir ediliyorsa, manuel salınım mekanizması etkilenmeyecektir. Basit montaj ve demontaj işleminin ayrıntılı bir açıklaması, talimatların ilerleyen kısımlarında yer almaktadır.

Ayarlanabilir Dönüş Hızı

Otomatik mekanizmanın dönüş hızı, Arduino kodu değiştirilerek ayarlanabilir (talimatlar sonraki bölümlerde verilmektedir). Bir güvenlik önlemi olarak, dönüş hızı çok hızlı olmamalıdır, çünkü sistem yolda ne olduğunu algılayamaz ve bu da hafif yaralanmalara neden olabilir.

Adım 3: Hazırlık

Yazılım

Bu projede Arduino kullanılıyor, bu yüzden bilgisayarınızda Arduino IDE'nin kurulu olması gerekecek. Uygulamayı indirmek için link burada. Bu ürün için kullanılan Arduino kodu daha sonraki bir bölümde mevcuttur.

Donanım

Gerekli Tüm Parça ve Aletlerin Özeti

Aşağıdaki tablo, bu proje için gereken tüm parçaları ve araçları içerir.

Arduino Nano (Rev 3.0)

Bu üründe Arduino Nano (Rev 3.0) kullanılmaktadır. Ancak bu kartı PWM pinleri içeren diğer Arduino kartları ile değiştirebilirsiniz. Bu projede PWM pinleri gereklidir, çünkü bir motor sürücü çipini (L293D) kontrol etmek için Arduino'yu (resim) kullanacağız ve çipin PWM girişleri tarafından kontrol edilmesi gerekiyor. Arduino Nano'nun (Rev 3.0) PWM pinleri şunları içerir: D3 pin (Pin 6), D5 pin (Pin 8), D6 pin (Pin 9), D9 pin (Pin 12), D10 pin (Pin 13), D11 pin (14). Arduino Nano hakkında daha fazla ayrıntı ile ilgileniyorsanız, pin düzenine ve şemalarına buradan başvurulabilir.

Motor Sürücü Çipi: L293D

L293D, DC motorun hem saat yönünde hem de saat yönünün tersine dönmesini sağlayan güçlü bir DC motor sürücü çipidir.

Bu projede kullanılan pinler şunlardır: Enable1, 2 pin (Pin 1), Giriş 1 (Pin 2), Çıkış 1 (Pin 3), GND (Pin 4), Çıkış 2 (Pin 6), Giriş 2 (Pin) 7), Vcc 1 (Pim 8), Vcc 2 (Pim 16).

• Enable1, 2 pin (Pin 1): motorun hızını kontrol edin
• Giriş 1 (Pin 2): motorun yönünü kontrol edin
• Çıkış 1 (Pin 3): motora bağlayın, polarite önemli değil
• GND (Pin 4): toprağa bağlayın
• Çıkış 2 (Pin 6): motora bağlayın, polarite önemli değil
• Giriş 2 (Pin 7): motorun yönünü kontrol edin
• Vcc 1 (Pin 8): çipin dahili devresine güç verin, 5 V'a bağlayın
• Vcc 2 (Pin 16): DC motora güç sağlar, motor gereksinimine göre değişir. Bu proje için kullanılan motor 5 V'ta çalıştırılabilir.

L293D hakkında daha fazla ayrıntıyla ilgileniyorsanız, veri sayfasına buradan ve buradan erişilebilir.

Açılır Dirençler

Her düğme/anahtar bir aşağı çekme direnci ile eşleştirilir. Arduino'nun pinden sabit bir değer okuyacağından emin olmak için aşağı çekme dirençleri buradadır. Butonlarımızı/anahtarlarımızı bir dirençle eşleştirmezseniz, Arduino'nun ilgili pinden okuduğu değer 0 ile 1 arasında yüzer. Bu durumda butonlar/anahtarlar beklendiği gibi çalışmayacaktır. Aşağı çekme dirençleri kullandığımız için, dirençler ilgili dijital pin ile toprak arasına bağlanacak, bu nedenle düğmeler/anahtarlar güç pini (+5V) ve Arduino Nano'daki dijital pin arasına bağlanacak. Butona basıldığında Arduino ilgili pinden 1 okuyacaktır. Bu projede üç adet 270 Ω direnç kullanılmıştır.

Düğmeler/Anahtar

Bu projede, kolay düğme değişimi için devre tahtasına 3,5 mm düğme jak(lar)ı uyguluyoruz. Elektrikli tekerlekli sandalye kullanıcılarının çoğunun anahtarla etkileşime girmesi gerekmeyeceğinden ve anahtar, tüm mekanizmayı kurmaya yardımcı olan kişi için tasarlandığından, iki pimli bir anahtar (sol/sağ el modunu değiştirmek için) doğrudan devre tahtasına bağlanır.

Motor Seçimi

The Boston Home Inc'den farklı elektrikli tekerlekli sandalyelerden bazı manuel olarak geri çekilebilir stant montajları elde ettik. Tüm bu numuneleri geri çekmek için gereken kuvvet ve tork miktarı test edildi ve hesaplandı. Motor teknik özelliklerini kontrol ettikten sonra, daha önce talimatlar için bir demo olarak gösterilen joystick stand montajı için bir DC dişli motor seçildi, çünkü bu joystick stand montajı elimizdeki 4 örnek arasında en fazla torku gerektiriyordu. Spesifikasyona uyduğundan emin olmak için joystick kolunuz için gereken kuvvet ve tork miktarını + joystick tertibatının ağırlığını test etmek isteyeceksiniz.

Elektrikli Tekerlekli Sandalyelerden Güç Verme

Çoğu akülü tekerlekli sandalye, 24V güç kaynağı ile donatılmıştır. Bu otomatik geri çekilebilir joystick ürünü, 5V giriş gerektirir. Ürün tekerlekli sandalye güç kaynağından güç alacak şekilde tasarlandığından harici güç kaynağına ihtiyaç yoktur.

USB bağlantı noktası kullanma

Bir DC-DC 24V - 5V buck dönüştürücü (Gerilimi düşürmek için bir buck dönüştürücü kullanılır.) USB bağlantı noktasına sahip bir modül çevrimiçi olarak sipariş edilebilir (bizim kullandığımız buradan sipariş edildi). Kova dönüştürücünün girişini 24V güç kaynağına (güç bağlantı noktası güç bağlantı noktasına ve toprak bağlantı noktası toprak bağlantı noktasına) bağlayın ve Arduino Nano kartı daha sonra USB bağlantı noktası aracılığıyla kova dönüştürücü modülüne bağlanabilir.

Adım 4: Mekanik Parça

Tüm ölçümler ve boyutlar, bu proje için kullandığımız özel joystick koluna göre yapılmıştır. Bunlar kola bağlı olarak değişebilir ve önemli değişkenlik alanlarını not edeceğiz.

Üretme

Mekanik parçayı yeniden oluşturmak için üretilmesi gereken üç ek parça vardır (Şekillere bakın). Joystick kolunun dış kolu da mekanik bileşenleri joystick montajına takmak için değişiklik gerektirir.

1. Üst Braket
2. Alt Braket
3. Tork Bağlayıcı Bloğu
4. Dış Kol

Alüminyum L-şekilli Açılı Dipçik (üst ve alt braketler), Alüminyum Kare Çubuk Dipçik (tork kuplör bloğu) ve mevcut joystick kolunu (dış kol) kullanarak parça çizimlerini ve/veya 3D STL dosyalarını izleyin.

Limit Anahtarı Bağlantısı Teller, bağlantıdan önce limit anahtarına lehimlenmelidir. Limit anahtarı konumlandırması, kol geri çekildiğinde anahtar kapalı ve joystick normal konumundayken açık olduğu sürece esnektir. Ayrıntılar için Montaj Adım 8'e ve yukarıda bağlantılı "outer_arm" dosyalarına bakın.

Montaj Yöntemi

Her adım için şekillere bakın.

1. Delikleri hizalayarak ve 6 adet M-3 düz başlı vidayı vidalayarak motoru motor braketine takın (motoru yerinde tutmak için 6'sının tümü gerekli değildir, ancak maksimum güvenlik için mümkün olduğunca vidalayın; motora zarar vermemek için braketin kalınlığına göre doğru uzunluk).
2. Bağlantı parçasını dış çubuğun altına hizalayın ve ½” #8-32 düz başlı vidayla yerine vidalayın. Bağlantı parçasını kola bağlamak için kola 8-32 delik açıp vidalamanız gerekebilir. *Bu durumda, kol saat yönünün tersine açılır, böylece dış çubuk (elektrikli tekerlekli sandalye kullanıcısının bakış açısından) soldadır. Sağ elini kullanan kullanıcılar için bu durum tersine çevrilir.
3. Üst braketi M-6 vidayla (gevşek bir şekilde) geri çekilebilir kola takın.
4. Geri çekilebilir kolu uzatılmış konuma getirin.
5. Motor milini kaplin parçasındaki ilgili deliğe sokarak motor-motor braketi alt grubunu geri çekilebilir kola takın. Braket parçası, delikleri hizalayarak kol ve üst braket arasına girmelidir.
6. İki braketi birbirine sabitlemek için ¼-20 vidayı ve bir kilitli somunu kullanın. Ardından, üst braketteki M6 vidayı sıkın.
7. Montajın uzatılmış konumda olduğundan emin olarak, motoru 10-32 tespit vidası/vidaları ile kuplaja sabitleyin.
8. Limit anahtarını 2 #2-56 vidayla vidalayın (limit anahtarının tamamen dışa doğru kapatıldığından emin olun - bizim durumumuzda omuz cıvatası onu bastırarak kapatır).

* Tespit vidalarının takılmasıyla ilgili not: Tespit vidaları D-milinin düz tarafı ile arayüz oluşturmalıdır. Mil yönünü ayarlamak için düz taraf istenen konuma gelene kadar motoru güç kaynağına bağlayın. Alternatif olarak, devreyi aşağıdaki 4.1 Elektrik Parçası Devreleri bölümünde anlatıldığı gibi kurun ve kodun 52. satırındaki zamanlamayı 4.2 Elektrikli Parça Arduino Kodunda belirtildiği gibi istenen konuma gelene kadar değiştirin. Montajdan sonra tekrar değiştirmeyi unutmayın!

demontaj

Montaj prosedürünü ters yönde takip edin. Motorunuz yanarsa ve değiştirilmesi gerekiyorsa aşağıya bakın.

Motor Değişimi

1. Mili bağlantı parçasına tutan tespit vidasını çıkarın.
2. ¼-20 braket tutturucusunu ve kilitli somunu sökün.
3. Motor-motor braketi alt grubunu dışarı çekin ve değiştirmek için motoru sökün.
4. Yeni motoru vidalarla brakete takın.
5. Braketi yerine oturtarak yeni motor milini bağlantı parçasındaki deliğe yerleştirin (gerekirse üst M6 vidasını gevşetin).
6. Braketleri tekrar sabitlemek için ¼-20 vidayı ve kontra somunu vidalayın (gerekirse üst M6 vidayı sıkın).
7. Son olarak, şaftı tespit vidası ile kavramaya sabitleyin.

Elektronik Muhafaza

1. Elektrik Bölümüne monte edilmiş devre tahtası devresini, resimde gösterildiği gibi elektronik muhafaza kutusuna yerleştirin.
2. Bir freze ve/veya matkap kullanarak konektörler için yuvalar ve delikler oluşturun (Arduino USB bağlantı noktası, düğme jakı ve geçiş anahtarı).
3. Örnek için yukarıdaki şekle bakın. Yuva ve delik konumları, bileşenlerinize ve devrenize bağlı olacaktır.

Adım 5: Elektrik Parçası

devreler

şemalar

Devrenin şeması bu bölümde Şekil 1'de gösterilmiştir ve Github'da da mevcuttur. Akülü tekerlekli sandalyeden Arduino Nano kartına 5V güç sağlanacaktır. Arduino Nano kartı, DC motorun anahtar davranışını ve hareketini kontrol edecek şekilde kodlanmıştır. Eğer ilgileniyorsanız, devrenin tasarımı ve kablolaması Donanım bölümünde (donanım bölümüne köprü) açıklanmıştır.

Breadboard Düzeni

Fritzing'den veya devreden bir devre tahtası kablolama resmi bu bölümde Şekil 2'de gösterilmiştir ve son devre tahtasının resmi Şekil 3'te gösterilmiştir.

Arduino Kodu

Bu ürün için kullanılan kod yanda gösterilmektedir ve buradan indirebilirsiniz.

Kodu arduinoya yüklemek için Arduino IDE'yi bilgisayara indirin. İndirmiş olduğunuz "Rhonda_v4_onebutton.ino" kodunu kullanın.

Her kod satırının, kod dosyasının içinde satır satır açıklaması vardır.

Kodu Arduino'ya yükleyin (arayüz burada gösterilmiştir):

1. Arduino'yu USB konektörünü kullanarak bilgisayara bağlayın

2. Arduino Arayüzündeki Araçlar Sekmesinden:

   • Kartı “Arduino Nano” olarak ayarlayın
   • Bağlantı Noktasını USB Bağlantı Noktasına Ayarlayın
3. Yükle (→) düğmesine basın
4. Arayüzde "yükleme tamamlandı" yazana kadar bekleyin.

Akım hızı, motoru döndürmek için 25 "analogWrite(motorPin, 255)" satırında maksimum 255 ve motoru durdurmak için 36 "analogWrite(motorPin, 0)" satırında minimum 0 olarak ayarlanır. Hız aralığı, motor hızına uygun olarak 0 ila 255 arasında ayarlanabilir.

Geçerli dönüş süresi, seçtiğimiz belirli joystick standı montajı için zamanlanmıştır, ancak dönüş süresini değiştirmek ve sahip olduğunuz belirli joystick koluna uyum sağlamak için kodu (satır 52) değiştirebilirsiniz. Arduino'da zaman mikrosaniye cinsindendir. Örneğin dönme süresinin 5 saniye olmasını istiyorsak Arduino'da süreyi "5000" olarak ayarlamalısınız.

6. Adım: Adım Adım Talimatları İndirin

7. Adım: Sorun Giderme (Güncelleme 12/12/17)

1. Motor kolu geri çekmiyor.

   • Anahtarın istenen yöne ayarlandığından emin olun
   • Tespit vidalarının sıkıldığından emin olmak için kontrol edin
   • Herhangi bir mekanik sıkışma olup olmadığını kontrol edin
   • Motor ve devre arasındaki bağlantıları kontrol edin
   • Devre bağlantılarını kontrol edin (sadece motor ile test devresi, montaja bağlı değil)
   • Joystick'i biraz kuvvetle destekleyin: Kol şimdi destekle geri çekilirse, motorunuz yeterince güçlü değildir! Kullandığınız düğmenin işlevsel olup olmadığını kontrol edin

2. Kol çok uzağa hareket ediyor veya yeterince uzağa gitmiyor.

   Arduino Kodu Beni Oku bölümünde belirtildiği gibi Arduino kodundaki zamanlamayı değiştirin

8. Adım: Video Dokümantasyonu

9. Adım: Referanslar

1. Öğrenin ve Kendi Ucuz L293D Motor Sürücünüzü Yapın (L293D için Eksiksiz Bir Kılavuz) https://just4electronics.wordpress.com/2015/08/28/learn-make-your-own-cheap-l293d-motor-drivera- l293d/ için tam kılavuz

Adım 10: GÜNCELLEME 5/14/18

• Kirişin yüklenmesini önlemek için daha büyük bir yüksekliğe sahip çelikten işlenmiş yeni kol çubukları (orijinal alüminyuma kıyasla)
• Daha yüksek torklu motora geçildi (1497 oz-inç)
• Derlemeyen güncellenmiş kod
• Müşterinin tekerlekli sandalyesinde test edilmiş revize cihaz