안녕하세요, 여러분! 오늘은 병을 쉽게 열 수 있는 자동 병따개(Automatic Bottle Opener)를 만드는 방법을 소개하려고 합니다. 이 혁신적인 장치는 류마티스 관절염을 앓고 있는 분들이나 기존의 병따개로 어려움을 겪는 노인 등 신체적 어려움이 있는 분들을 돕기 위해 설계되었습니다. Arduino Uno 마이크로컨트롤러와 선형 모션 시스템을 사용하여 병을 열 수 있는 이 프로젝트를 함께 알아봅시다.
프로젝트 개요
자동 병따개는 전통적인 병따개와 달리 힘과 손재주를 필요로 하지 않습니다. 이 장치는 다양한 모드와 사용자 친화적인 제어 장치가 장착되어 있어 사용자가 개방 속도를 조정하고, 다양한 작동 모드 간에 전환하며, LCD 디스플레이를 통해 시각적 피드백을 받을 수 있습니다.
필요한 준비물
일반 구성 요소:
- 아두이노 우노 마이크로컨트롤러
- Arduino Uno 나사 단자 실드
- 직류 전동기 JGB37-550 12V
- BTS7960B 모터 드라이버
- 전원 어댑터 12V/3A
- DC 커넥터 어댑터 5.5/2.1mm - 터미널 블록
- 로커 스위치 3A
- 나무 판 197 × 325 × 18mm
- 합판 5mm 두께
- 병따개
- 케이블
- 나사와 너트
사용자 인터페이스:
- 16x2 LCD 디스플레이 1602 파란색 + I2C 어댑터
- 2축 XY 조이스틱 모듈
- 전위차계 10kR
- 단추 6x6x5mm (5개)
- 3D 프린팅 부품
리니어 레일:
- 알루미늄 프로파일 V-슬롯 20x20 500mm
- 티 너트 M3 (10개)
- 나사산 사다리꼴 나사 300mm d8 T8
- 황동 사다리꼴 너트 d8 T8
- 레버 리미트 스위치 (2개)
- Openbuilds 편심 스페이서 (2개)
- 알루미늄 플렉시블 죠 샤프트 커플링
- 베어링: 8mm 내경 (2개)
- 3D 프린팅 부품
PCB:
- L7805CV
- 발광 다이오드
- 저항기 220R
- 커패시터: 100nF (2개)
- 나사 단자 KF301-3P (10개)
사용 도구:
- 3D 프린터
- 레이저 커터
- 드릴 머신
- 납땜
- 드라이버 세트
1단계: 설계
먼저, Fusion 360 소프트웨어를 사용하여 자동 병따개의 기어와 팬을 설계합니다.
- 기어 디자인: Gear Mech Tool을 사용하여 톱니 수, 피치, 압력 각도를 정의하여 정밀한 기어를 설계합니다.
- 팬 블레이드 디자인: Loft Tool을 사용하여 경로를 따라 여러 프로파일을 연결하여 부드럽고 공기역학적인 블레이드를 만듭니다.
2단계: 3D 프린팅
설계가 완료되면 Bambu Studio 프린터용으로 3mf 파일을 다운로드하고, 필요한 경우 f3d 파일을 편집합니다.
- 파일 설정: Bambu Studio 소프트웨어에서 3mf 파일을 열고 프린팅 설정을 합니다.
- 프린팅 시작: 프린팅을 시작하고, 완료될 때까지 기다립니다.
- 조립: 모든 부품을 조립하고, 고무 밴드를 사용하여 연결합니다.
1단계: 리니어 레일
모든 구성 요소는 197 x 325 x 18mm 크기의 목재 보드에 장착되므로 나사를 사용하여 쉽게 부착할 수 있습니다.
V-슬롯 알루미늄 프로파일은 선형 액추에이터를 고정하기 위한 기초입니다. 이 프로파일은 매우 다재다능하며 구성 요소를 부착하기 위한 다양한 옵션을 제공합니다. 브래킷을 사용하여 나무 보드에 고정되며, 브래킷은 나무 보드에 나사로 고정되고 티 너트와 나사로 V-슬롯 프로파일에 고정됩니다. 1개의 메인 지지 브래킷이 후면에 장착되고 3개의 추가 측면 브래킷이 단일 위치에서 안정적인 부착을 보장합니다.
프로파일은 모터와 사다리꼴 나사의 장착 지점 역할을 하며, 함께 선형 액추에이터를 형성합니다. 모터는 V-슬롯 너트와 M3 나사로 프로파일에 부착되고 M3 나사를 사용하여 모터에 부착된 맞춤형 3D 프린팅 부품을 사용하여 고정됩니다. 사다리꼴 나사도 3D 프린팅 부품을 사용하여 장착됩니다. 내경이 8mm인 베어링이 이 부품에 삽입되어 나사를 제자리에 고정합니다. 엔드 리미트 스위치는 이러한 인쇄 부품에 부착되어 있습니다.
모터와 사다리꼴 나사 사이의 연결은 유연한 샤프트 커플 링으로 이루어집니다. 이 커플링은 토크 전달을 보장하는 동시에 경미한 정렬 불량을 보상하여 강성 커플링에 비해 모터의 수명을 연장합니다.
사다리꼴 나사 지지대에는 병따개가 있는 캐리지가 부착되어 있습니다. 캐리지는 나사를 사용하여 사다리꼴 너트에 단단히 고정됩니다. 부드러운 직선 이동을 가능하게 하기 위해 V-슬롯 휠은 인쇄된 스페이서 포스트와 M5 나사로 측면에 부착됩니다. 이 휠은 마찰을 최소화하고 V-슬롯 프로파일의 홈에 맞습니다. 마지막으로 경첩이 캐리지에 부착되고 병따개가 경첩의 다른 쪽 끝에 부착됩니다.
첨부 파일
2단계: 전자 제품용 보드
전자 장치는 모든 제어 구성 요소의 기초 역할을 하는 오래된 옻칠한(비전도성) 구리산염 조각으로 만든 보드에 단단히 장착되었습니다. 이 설계는 액체가 메인 목재 베이스에 쏟아지는 경우에도 전자 장치가 완전히 보호된 상태로 유지되도록 합니다.
cuprexite 보드는 제자리에 단단히 나사로 고정된 브래킷을 사용하여 나무 바닥에 부착됩니다. 전자 부품을 장착하기 위해 보드에 구멍을 뚫어 나사와 너트로 단단히 고정할 수 있도록 했습니다. 케이블 관리를 위한 추가 구멍이 추가되어 지퍼 타이를 사용하여 깨끗하고 체계적인 배선이 가능했습니다.
3 단계 : PCB
자동 파티 병따개는 12V, 5V 및 GND(접지)용 배전 시스템이 필요했습니다. 이러한 요구를 충족시키기 위해 맞춤형 PCB가 만들어졌습니다.
PCB는 표준 수 DC 커넥터가 있는 12V/3A 전원 어댑터에서 12V 및 GND를 수신합니다. 이 커넥터는 PCB에 두 개의 전선(12V 및 GND)을 출력하는 암 DC 소켓에 연결됩니다. PCB는 단자대를 사용하여 12V 및 GND를 분배하고 추가 분배를 위해 12V를 5V까지 조정합니다.
PCB에는 12V용 단자 6개, 5V용 단자 9개, GND용 단자 15개가 포함되어 있습니다. 이 중 12V 단자 3개, 5V 단자 6개, GND 단자 11개가 현재 사용 중입니다. 사용하지 않는 나머지 터미널은 Automatic Party Bottle Opener의 향후 업그레이드 또는 수정을 위한 유연성을 제공합니다.
또한 PCB에는 표시기 LED와 저항기가 장착되어 있어 보드에 전원이 공급될 때 신호를 보냅니다. 전압 조정은 L7805CV 전압 조정기에 의해 처리되어 안정적인 5V 출력을 보장합니다.
PCB는 단면 기판으로 제조되었으며 THT(Through-Hole Technology)를 사용하여 조립되었습니다.
4단계: 사용자 인터페이스
제어 패널은 버튼, LCD 디스플레이, 전위차계 및 조이스틱을 포함한 모든 제어 구성 요소에 편리한 장착 표면을 제공하기 위해 3D 프린팅되었습니다. 패널은 나사를 사용하여 나무 판의 전면에 부착됩니다.
5 단계 : 합판 상자
합판 상자는 제품의 기계적 내구성을 향상시키고 미적 외관을 개선하기 위해 구성되었습니다. 합판 조각은 CNC 레이저를 사용하여 절단되어 각 부품에 맞물리는 "톱니"와 해당 슬롯이 있는 정확한 조인트를 보장했습니다. 부품은 브래킷, 접시머리 M3 나사, M3 너트 및 M3 와셔를 사용하여 조립됩니다. 접시머리 나사는 합판 표면과 같은 높이에 위치하여 깨끗하고 광택이 나는 모양을 만듭니다.
너트를 아래에서 수동으로 부착할 수 없는 합판 패널의 경우 맞춤형 브래킷이 설계되었습니다. 이 브래킷은 너트가 밑면에 붙어있는 금속 각도로 만들어집니다. 그런 다음 너트를 3D 프린팅 홀더에 넣습니다. 이 설정을 사용하면 사전 배치된 너트에 나사를 삽입하기만 하면 최종 합판 패널을 고정할 수 있어 매끄럽고 견고한 조립이 보장됩니다.
첨부 파일
6단계: 코드 작성
아두이노 우노(Arduino Uno) 마이크로컨트롤러는 아두이노 IDE 개발 환경을 사용하여 프로그래밍되었습니다. LiquidCrystal_I2C 라이브러리는 LCD 화면에 데이터를 표시하는 데 사용되어 LCD 디스플레이와 I2C 버스 간의 통신을 단순화했습니다. 이 라이브러리는 프로그램을 더 깔끔하고 읽기 쉽고 관리하기 쉽게 만들기 위해 선택되었습니다.
각 모드의 정확한 기능은 아래에 설명되어 있습니다. 모드는 제어판의 "모드" 버튼을 눌러 전환합니다.
자동 모드
"시작" 버튼을 누르면 병을 여는 단일 시퀀스가 실행됩니다. 순서에는 상한 스위치에서 하한 스위치로 이동한 다음 다시 상한 스위치로 이동하는 것이 포함됩니다. 이 순서는 오프너가 이미 상위 위치에 있는 경우에만 수행됩니다(상한 스위치가 트리거됨).
시스템이 유휴 상태(시퀀스가 실행되지 않음)이고 오프너가 상위 위치에 있지 않은 경우 "시작" 버튼을 누르면 먼저 오프너가 상한 스위치로 이동하고 거기에서 멈춥니다. 이를 통해 사용자는 병을 병 홀더에 넣을 수 있습니다.
이동 속도는 제어판의 전위차계를 사용하여 조정할 수 있으며 현재 속도는 LCD 화면에 백분율로 표시됩니다.
파티!! 모드
"시작" 버튼을 처음 누르면 PARTY!! 모드 시퀀스가 활성화됩니다. 이 모드는 단 한 번의 버튼 누름으로 여러 병을 열 수 있도록 설계되었습니다. 이 시퀀스에는 위쪽과 아래쪽 위치 사이에서 오프너의 지속적인 움직임이 포함됩니다.
파티!! 모드 시퀀스는 "시작" 버튼을 다시 눌러 중지되며, 이때 오프너는 항상 위쪽 위치로 돌아갑니다. 향상된 사용자 경험을 위해 LCD 화면에 PARTY!! 모드 순서는 활성 또는 비활성입니다.
시스템이 유휴 상태이고 오프너가 상위 위치에 있지 않은 경우 "시작" 버튼을 누르면 먼저 오프너가 상한 스위치로 이동하고 거기에서 멈춥니다.
이동 속도는 제어판의 전위차계를 사용하여 다시 한 번 조정할 수 있습니다.
수동 모드
이 모드에서 오프너의 이동 속도와 방향은 제어판의 조이스틱을 사용하여 제어됩니다. 현재 속도는 LCD 화면에 백분율로 표시됩니다.
7 단계 : 결론
Automatic Bottle Opener는 기능성, 접근성 및 사용자 친화성을 결합한 혁신적인 솔루션입니다. 노인이나 신체적 제약이 있는 사람들과 같이 기존의 병따개로 어려움을 겪는 개인이 직면한 문제를 해결하기 위해 고안된 이 프로젝트는 최소한의 노력으로 병을 열 수 있는 안정적이고 자동화된 방법을 제공합니다.
3D 프린팅 부품, 견고한 V-슬롯 리니어 레일 및 맞춤형 전자 장치의 조합은 기능적일 뿐만 아니라 미학적으로도 세련된 장치를 만듭니다. 모듈식 설계로 조립, 유지 보수 및 향후 업그레이드가 용이하여 장기적인 사용성을 보장합니다.
이 빌드를 따라와 주셔서 감사합니다! 이 프로젝트를 통해 여러분도 비슷한 자동화 아이디어를 탐구할 수 있기를 바랍니다. 이 디자인을 다시 만들거나 개선하기로 결정했다면 귀하의 버전을보고 싶습니다
이 자동 병따개 프로젝트는 신체적 어려움이 있는 개인에게 큰 도움이 될 수 있으며, 3D 프린팅과 Arduino를 활용한 흥미로운 프로젝트가 될 것입니다. 이 혁신적인 장치를 통해 병 개봉을 더 쉽고 효율적으로 할 수 있습니다. 프로젝트 진행 중 궁금한 점이 있으면 언제든지 문의해 주세요!
이 블로그 포스트가 여러분의 창의적인 프로젝트에 도움이 되길 바랍니다. 3D 프린팅과 Arduino의 다양한 가능성을 탐구하며 즐거운 시간을 보내세요! 🎉✨
'모빌리티 프로젝트' 카테고리의 다른 글
| 핸드 크랭크 팬 3D 프린팅: 창의적이고 실용적인 프로젝트 🌬️ (3) | 2024.12.18 |
|---|---|
| 단 하나의 모터로 매혹적인 운동 모래 테이블 만들기 (1) | 2024.11.22 |
| 혁신적인 재활용: PET 플라스틱을 3D 프린팅 필라멘트로 변환하기 (7) | 2024.11.04 |
| 용인자작나무숲 (6) | 2024.11.04 |
| 종이 인형 춤추기 – 자석으로 춤추는 역사적인 종이 인형, 빠르고 간단한 프로젝트, 사용자 정의 가능 (0) | 2024.11.01 |
