미니 엘리베이터

이 프로젝트 정보

이것은 작동하는 5층 엘리베이터입니다. 높이가 3피트입니다. 이를 위해 많은 노력을 기울였습니다.

추격을 시작합시다 ... 작동 방식은 다음과 같습니다!

빠른 링크:

영감

우리는 몇 년 동안 Arduino와 임베디드 프로세싱/IoT를 가지고 놀았지만, 우리가 수행한(그리고 우리가 본 대부분) 프로젝트는 매우 간단합니다. 우리는 오랫동안 "진짜" 할 수 있는 일을 찾고 있었습니다.

이번 여름, 저는 멋진 여름 캠프인 Project Ember에 다녀왔습니다. 그것은 샌프란시스코 베이 지역에 있으며 굉장합니다! 아이들은 전동 공구를 사용하여 대형 목재 구조물을 설계하고 건설합니다. 할 수 있다는 것을 알게 된 후 물리적 건물을 Arduino와 결합하고 싶었고 이것이 그 결과였습니다!

접근

이것을 알아내는 데 가장 어려운 부분은 모터 및 바닥 감지 기술이었습니다. 실제 엘리베이터는 각 층 위치에 센서가 있는 거대한 A/C 모터를 사용합니다. 우리는 확실히 이 접근 방식을 더 작은 규모로 사용할 수 있지만 각 층에 센서를 배치하는 것은 많은 배선이 필요하고 감도 및 정렬 등에 대한 우려가 있을 것입니다. 반면에 스테퍼 모터는 정확하게 배치될 수 있지만 … 그렇게 하려면 우리가 어디에 있고 얼마나 멀리 가야 하는지를 정확히 알아야 합니다.

다행히도 이전의 "팬시 캘린더" 프로젝트에서 비슷한 작업을 수행했습니다. 거기에서 우리는 스테퍼 모터를 사용하는 방법과 더 흥미롭게도 위치를 비휘발성 메모리(Arduino의 EEPROM)에 저장하는 방법을 알아냈습니다. 따라서 여기에서도 동일한 접근 방식을 사용합니다. 이렇게 하면 위치 센서가 전혀 필요하지 않으며 스테퍼 모터를 움직이는 걸음 수를 계산하는 능력에 의존하게 됩니다.

다른 디자인 문제는 엘리베이터 호출 버튼이었습니다. 일시적인 접촉 스위치가 켜져 있어야 하지만 버튼과 별도로 조명을 제어할 수 있어야 합니다. eBay에서 적합한 제품을 찾았습니다.

자료

별도의 조명이 있는 버튼(eBay에서 구입했으며 다음과 같아야 합니다.

아래의 모든 자료는 지역 Home Depot 또는 기타 주택 개조 상점에서 찾을 수 있습니다.

빌드

우리는 모서리를 보강하기 위해 섬유판과 몰딩으로 샤프트와 자동차를 만들었습니다.

우리는 엘리베이터 샤프트로 시작했습니다. 측면과 후면을 위해 3개의 섬유판을 36″x8″로 자릅니다(전면이 열려 있음). 그런 다음 길이 36인치의 3/4인치 정사각형 몰딩 4개를 사용하여 섬유판을 나사로 조여 수직 샤프트를 만들었습니다. 위쪽과 아래쪽에 있는 정사각형 섬유판은 모든 것을 정사각형으로 고정합니다.

다음은 엘리베이터 카입니다. 그것은 섬유판 벽, 천장 및 바닥과 소나무 몰딩 지지대와 같은 종류의 구조를 사용합니다. 샤프트의 거의 전체 너비이지만 소나무 앞과 뒤 사이를 타고 있습니다(깊이보다 넓습니다). 우리는 끈에 매달릴 수 있도록 자동차 상단에 아이 후크를 부착했습니다.

차를 드나들 수 있어야 하기 때문에 샤프트에 너무 일찍 바닥을 두지 않도록 하십시오! 테스트가 완료되면 하단을 추가할 수 있습니다.

모터는 엘리베이터 위에 있습니다. 우리는 모터의 샤프트에 일반 나무 스풀 (재봉 실에서)을 부착했습니다. 이것은 약간 까다 롭습니다. 모터 샤프트는 평평한 모서리를 가지고 있지만 물론 스풀의 구멍은 원형입니다. 그래서 우리는 스풀에 구멍을 뚫고 두드리고 모터 샤프트의 평평한 가장자리에 고정되도록 나사를 넣었습니다. 또한 스풀의 구멍은 모터 샤프트보다 큽니다. 공간을 차지하는 부싱 역할을 하기 위해 적절한 크기의 고무 호스를 매우 짧은 조각으로 사용했습니다.

그런 다음 모터를 앵글 알루미늄 조각에 장착하고 샤프트 상단에 나사로 고정했습니다. 스풀의 다른 쪽을 지지하기 위해 두 번째 앵글 알루미늄 조각에 나사를 넣습니다. 이렇게 하면 엘리베이터의 무게가 모터 샤프트에서 스풀을 잡아당기지 않고 수평을 유지하게 됩니다.

버튼 패널을 만들기 위해 더 많은 섬유판을 사용했습니다. 왼쪽에는 호출 버튼에 샤프트 높이의 보드를 사용했습니다. 빨간색과 녹색 버튼을 번갈아 사용했습니다. 빨간색은 아래로, 녹색은 위로. 최상층은 빨간색만 있고 하단은 녹색만 있습니다. "엘리베이터 내" 패널은 오른쪽에 있습니다. 버튼용 구멍 5개 외에 LED 매트릭스 및 7세그먼트 디스플레이용 구멍을 절단했습니다.

4개의 스크루박스를 장착했습니다. 통화 패널에 2개, "엘리베이터 내부" 패널 옆에 2개

배선

양이 많아서 배선이 까다롭습니다! 우리는 Arduino Mega 프로토타이핑 쉴드를 사용하기로 선택했습니다. 부분적으로는 이미 하나 :-)가 있기 때문입니다. 그러나 실제 동기는 너무 많은 전선으로 인해 표준 Arduino 핀 연결을 사용하면 불가피하게 무언가 연결이 끊어질까 염려했기 때문입니다. 프로토타이핑 실드를 사용하면 와이어를 직접 납땜하고 이러한 위험을 피할 수 있습니다. 또한 7-segment 디스플레이에 필요한 저항 등을 놓을 수 있는 편리한 위치를 제공했습니다.

그렇긴 하지만, 우리는 이 서로 다른 모든 패널을 함께 연결하는 것을 원하지 않았습니다. 왜냐하면 우리가 실수를 하면 수정하기가 매우 어려울 것이기 때문입니다. 따라서 모든 와이어에는 제거 가능한 끝이 있습니다. 스위치 패널과 Arduino 사이에 나사 블록을 사용했으며 7-segment 및 LED 매트릭스의 경우 와이어의 한쪽 끝이 여전히 빠른 분리 핀입니다.

버튼 패널의 경우 버튼 터미널에 완벽하게 맞는 크림프 온 암 스페이드 커넥터를 사용하여 자체 배선 하니스를 만들었습니다. 각 버튼에는 두 개의 접지가 필요했기 때문에(버튼용 하나와 조명용 하나) 모두 Arduino에 연결했다면 많은 접지선이 있었을 것입니다. 그래서 대신 우리는 그것들을 모두 멋진 맞춤형 배선 장치와 함께 데이지 체인 방식으로 연결했습니다. 신호 핀(스위치용 하나와 각 버튼의 표시등용 하나)은 모두 분리되어 나사 블록으로 연결됩니다.

마지막으로 나사 블록은 또 다른 이점을 제공했습니다. 솔리드 코어 와이어를 사용하여 프로토타이핑 실드에 납땜했지만 버튼 뒷면에 압착 커넥터용으로 연선을 사용했습니다. 나사 블록은 납땜 없이 하나에서 다른 것으로 전환할 수 있는 장소를 제공했습니다.

프로그래밍

우리는 코드를 많이 수정했지만 현재 버전은 다음과 같습니다. 소프트웨어에서 가장 복잡한 부분은 엘리베이터 카가 어디로 가야 하는지 파악하는 논리입니다. 2층이라면 안에 있는 누군가는 3층으로 가고 싶어하고 누군가는 4층에서 내려가고 싶어하고 1층에서 올라가고 싶어 …

다른 복잡한 부분은 스테퍼 모터 라이브러리가 정상적으로 작동하는 방식은 모터가 움직이는 동안 Arduino "loop()" 함수를 호출하는 것이 없다는 것입니다. 그러나 엘리베이터가 이동하는 동안 누군가 버튼을 누르면 작동해야 합니다. 따라서 한 번에 목적지까지 갈 수는 없습니다. 한 번에 조금씩 움직여야 하며 도중에 버튼이 눌리는지(목적지가 변경될 수도 있음) 확인해야 합니다.

여기에서 Arduino 스케치를 다운로드할 수 있습니다.

코드를 업로드하려면:

다음 라이브러리를 다운로드해야 합니다.

코드 업로드:

그렇다면 축하합니다! 테스트를 진행합니다. 그렇지 않은 경우 5단계로 돌아가십시오. 다시 작동하지 않으면 배선을 다시 확인하십시오. 그라면 작동하지 않으면 상단의 링크를 사용하여 문의해 주세요.

테스트/교정

스테퍼 모터는 각 층에서 멈출 위치를 정확히 알아야 하므로 수동으로 한 번만 알려야 합니다. 이를 비휘발성 메모리에 기억합니다(즉, 전원이 차단되어도 저장됨).

보정하려면:

다음 단계

이와 같은 프로젝트는 진정으로 완료되지 않습니다! 우리는 레이저 컷 부품으로 엘리베이터와 샤프트의 구조를 재건하고 싶습니다. 우리는 이것을 하기 위해 휴대용 퍼즐을 사용했고 그래서 우리의 절단은 실제로 그렇게 직선적이지 않습니다... 그것이 부분적으로 우리의 "마찰 문제"를 일으키는 원인입니다. 동시에 더 나은 모터 마운트를 설계하고 더 빠르고 더 나은 모터를 얻을 것입니다.

전자적으로 우리는 많은 실제 엘리베이터와 마찬가지로 엘리베이터 문이 열릴 때마다 벨이나 차임을 추가하라는 요청을 받았습니다. 우리도 그렇게 할 것입니다.

이 프로젝트에 대한 생각이나 제안이 있으면 댓글로 알려주세요!

버전 기록

참고:Google 드라이브 링크는 각 버전에 따라 자동으로 업데이트됩니다.

버전 2:현재 층 외부에서 엘리베이터를 호출하면 소프트웨어가 멈추고 재설정 버튼을 눌러야 하는 버그를 수정했습니다.

코드

Arduino LED 매트릭스 라이브러리

SevenSeg 라이브러리

아두이노 스케치