Funduino Elevator - liftmodel met 4 verdiepingen voor Arduino

Overzicht

Dit trainingssysteem voor een lift met vier verdiepingen biedt een platform waarop leerlingen en studenten met behulp van de Arduino-ontwikkelomgeving een uitgebreid scala aan PLC-programmeeropdrachten kunnen uitvoeren aan de hand van een realistische liftsimulatie. Daarbij zijn elektrische en mechanische toepassingen nauw met elkaar verbonden en bieden ze veel leermogelijkheden.

De afzonderlijke onderdelen zijn in de micro-elektronica zeer gebruikelijk en uitgebreid gedocumenteerd. Leerlingen werken dus met materialen die ze al kennen. Het liftmodel kan flexibel worden uitgebreid om in de les een hoger moeilijkheidsniveau aan te bieden.

De belangrijkste technische eigenschappen in één overzicht

• In het bovenste gedeelte is de lift uitgerust met een motorgestuurde cabine die langs de vier verdiepingen omhoog en omlaag kan bewegen. Ook de liftdeur wordt door een elektromotor bestuurd.
• Met de toetsen en sensoren in het bovenste gedeelte kunnen de gebruikelijke liftfuncties worden gesimuleerd en bestuurd.
• In het onderste gedeelte is een bedieningspaneel weergegeven dat het bedieningspaneel in de lift met al zijn functies afbeeldt. 
• Op het onderste paneel bevinden zich bovendien alle in- en uitgangsbussen van de lift. De lift kan via de PLC op het bedieningspaneel of handmatig met de toetsen worden bestuurd.

Toepassingsmogelijkheden van de Funduino Elevator

• Ontwikkeling van toepassingen voor PLC-programmering
• Programmasimulaties
• Toepassing met een sterke link naar het dagelijks leven
• Onderzoek naar het werkingsprincipe van liftmechanismen
• Verbinding en besturing van mechanische en elektrische structuren
• Toepassingen van elektrische motorbesturing
• Experimenten met PLC-besturing
• Experimenten met MCU-besturing

Mogelijke opdrachten met de Funduino Elevator

• Twee verdiepingen in een herhaald ritme bedienen. Voorbeeld van een bouwlift. Alleen de motor hoeft te worden geprogrammeerd.
• Twee verdiepingen in een herhaald ritme bedienen. De huidige verdieping wordt op het display weergegeven.
• Twee verdiepingen worden afhankelijk van de ingedrukte toets naar de betreffende verdieping bediend.
• Twee verdiepingen worden afhankelijk van de ingedrukte toets naar de betreffende verdieping bediend. Het nummer van de betreffende verdieping wordt op het display weergegeven.
• De lift stopt afhankelijk van het signaal van de lichtsluis.
• Daarnaast zijn er nog veel meer mogelijkheden om de lift te individualiseren, bijvoorbeeld met verlichting of informatiedisplays via de vrij beschikbare poorten.

Voordelen voor onderwijsinstellingen

• Individuele opdrachten
• Betere vergelijkbaarheid bij het geven van cijfers
• Creatieve oplossingsmogelijkheden
• Gebruik van materialen waarmee leerlingen kennis hebben gemaakt in gangbare Arduino-compatibele starterkits
• Duurzaam gebruik dankzij robuuste materialen
• Afzonderlijke onderdelen kunnen voordelig worden nabesteld en snel worden vervangen

De highlights van de Funduino Elevator samengevat

• Het model beschikt over een groot aantal programmeerbare componenten
• Arduino-project met sterke relatie tot het dagelijks leven
• Liftmodel voor vier verdiepingen
• Met DC-aandrijfmotor voor de liftcabine
• Motorbesturing via geïntegreerde H-brug L293D
• Alternatieve aandrijfmogelijkheid met een 360°-servomotor
• Deuren van de liftcabine openen met een servoaandrijving
• MP3-module voor spraakweergave (passagiersinformatie)
• Luidspreker voor spraakweergave, luidspreker voor statustonen
• Lichtsluis voor het bepalen van de positie van de liftcabine (1 per verdieping)
• OLED-display voor statusweergave
• Liftknoppen op de verdiepingen; op de middelste verdiepingen met afzonderlijke knoppen voor omhoog en omlaag
• Liftknoppen op het bedieningspaneel in de liftcabine
• Alarmknop op het bedieningspaneel in de liftcabine
• Knop voor het openen en sluiten van de deuren op het bedieningspaneel in de liftcabine
•  Volledig via USB te gebruiken; een externe voeding is niet strikt noodzakelijk
• Externe voeding voor zelfstandig gebruik inbegrepen
• Externe voeding voor de microcontroller (of PLC) en motor, afzonderlijk selecteerbaar met een omschakelaar
• De lift beschikt over een aansluiting voor een optionele Bluetooth-module, zoals HM10 of HC-05. Daarmee is het mogelijk een app voor de lift te programmeren en deze extern aan te sturen. Een Bluetooth-module is niet inbegrepen.
• Compleet lesmateriaal en documentatie

Naast de complete hardware beschikt de module over een uitgebreide handleiding, waarmee eerst de afzonderlijke relevante onderdelen kunnen worden uitgeprobeerd en getest.

Tijdens het werken met het liftmodel is het doel om een lift volledig geautomatiseerd te laten werken, zoals in de werkelijkheid. De lift bevat al een Funduino MEGA 2560 R3-microcontroller, die de lift bij de juiste programmering volledig geautomatiseerd kan besturen. De benodigde Arduino-software is open source en kan gratis op een willekeurig aantal computers worden geïnstalleerd, ook op school. Hierdoor kan dit systeem universeel en voordelig in het onderwijs worden ingezet. De zogenaamde "Arduino IDE" is op schoolsystemen, zoals iServ, ook als softwarepakket beschikbaar.

Het is echter ook mogelijk om alle afzonderlijke componenten extern aan te sturen met andere PLC's of SPS'en.

De bedrijfsspanning van de lift bedraagt slechts 5V. Zo kunnen alle componenten van het systeem veilig worden getest en bewerkt.

Technische details

• Voedingsspanning 5V op besturingsniveau
• Externe voeding 6V - 12V (voor demonstraties zonder aangesloten computer)
• Inbegrepen microcontroller: Funduino Mega 2560 R3 (Arduino-compatibel)
• Afzonderlijke aan-/uitschakelaar voor de motorspanning en de microcontroller
• Gelijkstroommotor met reductietandwielkast
• Bestuurbare cabinedeur
• Bewegingsmechanisme met kogellagerrollen
• De externe ingangs-/uitgangsaansluitingen op het bedieningspaneel zijn voorzien van bussen voor standaard breadboardkabels.
• Frameconstructie van zwart 20x20-aluminiumprofiel.

Afmetingen

• Basisplaat: 29 cm x 21 cm (het grondoppervlak is ongeveer zo groot als een DIN-A4-blad en is daardoor ideaal voor gebruik op werkplekken voor leerlingen)
• Totale hoogte: 49 cm

Leveringsomvang

• 1* Liftmodel voor vier verdiepingen
• 1* Gelijkstroomaandrijfmotor
• 1* Alternatieve aandrijfmogelijkheid met 360°-servomotor
• 1* Deuropening van de liftcabine met servo-aandrijving
• 1* MP3-module voor gesproken meldingen (passagiersinformatie)
• 1* Luidspreker voor gesproken meldingen
• 1* Luidspreker voor statustonen
• 4* Lichtsluizen (1* per verdieping)
• 1* OLED-display voor statusweergave
• 6* Liftknoppen op de verdiepingen. Op de tussenverdiepingen afzonderlijke knoppen voor omhoog en omlaag.
• 4* Liftknoppen in het bedieningspaneel van de liftcabine
• 1* Alarmknop in het bedieningspaneel van de liftcabine
• 2* Knoppen voor het openen en sluiten van de deuren in het bedieningspaneel van de liftcabine
• 2* Vrij beschikbare poorten inclusief 5V en GND aan de bovenkant van de lift. Hierop kunnen extra modules, zoals verlichting, worden aangesloten en geprogrammeerd.
• 1* Voeding
• 1* USB-kabel
• 1* Bouwhandleiding
• 1* Volledige documentatie met voorgeprogrammeerde, becommentarieerde liftbesturing (QR-code naar het onderwijsportaal)