Ich suchte vor etwa zwei Jahren nach einen neuen Schreibtisch, dieser sollte Elektrisch Höhenverstellbar sein. Doch nach ein wenig Sucherei im Internet war ich erstaunt wie Teuer die alle waren. Ich bin dann aber schlussendlich auf einen Schreibtisch mit elektrischem Defekt gestoßen. Bei diesem war das Mainboard komplett verschmort.
Die Platine war so Zerstört, dass mir eine Rekonstruktion zu aufwendig war. Zudem weiß ich auch nicht ob der Mikrocontroller der alles steuert überhaupt noch funktioniert. Daher musste also eine eignende Lösung her.
Ich habe also auch zwei Relais genommen wie es oben auf dem alten Mainboard der Fall war. Das eine Relais schaltet die Drehrichtung des Motors und das andere schaltet ihn an. Zusätzlich ist noch ein N-Channel Mosfet verbaut um die Drehgeschwindigkeit zu regeln.
Der Motor ist ein Garagentor Motor mit eingebauten Hall Sensor. Siehe Datenblatt
Zur Steuerung wollte ich natürlich das bestehende Bedienfeld weiter nutzen. Daher habe ich es mir erstmal angesehen wie dieses Aufgebaut ist.
Man sieht ja das ist nicht gerade Kompliziert aufgebaut. Also einfach das Weiße Kabel mit GND Verbinden und die anderen beiden mit einem IO-Pin mit aktiviertem Pullup verbinden. Schon ist das Feld fertig verkabelt.
Es gibt dann noch vier Endschalter die, die Bewegung des Schreibtisches begrenzen. Zwei davon sind auf dem Bild zu sehen. Zwei weitere sind am Rand der Brücke und in Reihe mit dem Endschalter für unten. Diese haben die Aufgabe zu verhindern das nichts zerquetscht wird was auf der „Brücke“ liegt wenn der Schreibtisch runter fährt.
Als Mikrocontroller nutze ich einen Arduino Pro Mini. Dieser hat keinen direkten USB Anschluss wie es der Arduino Uno hätte. Auf beiden sitzt der Atmel ATmega328.
Nun kommen wir zum Pinout:
| Pin | Funktion |
|---|---|
| 2 | Hall Sensor Puls |
| 3 | Relais welches den Motor einschaltet |
| 5 | Relais welches die Drehrichtung festlegt |
| 6 | Endschalter unten |
| 7 | Endschalter oben |
| 8 | Bedienfeld Taste Hoch |
| 9 | Bedienfeld Taste Hoch |
| 10 | PWM für den Mosfet zum Drehgeschwindigkeit regeln |
Ich nutze zwar 5V Relais aber diese kann man nicht direkt an mit dem Arduino ansteuern. Daher habe ein ULN2003 als Relais Treiber genutzt.
Ich habe dann am selben Tag noch ein primitives Programm geschrieben um dem Schreibtisch dann erstmal auszuprobieren. Mit diesem habe ich den Schreibtisch dann zwei Jahre genutzt.
Jetzt nach dem der Schreibtisch mit mir Umgezogen ist habe ich eine neue Software geschrieben die den Schreibtisch um eine Funktionen ergänzt.
- Die Geschwindigkeit kann angegeben werden
- Es können Positionen über die Serielle Schnittstelle angefahren werden
- Es wird immer die aktuelle Position ausgegeben
- Es wird immer die angegebene Geschwindigkeiten genutzt, egal wie der Schreibtisch beladen ist
Damit sich der Schreibtisch immer auf Anhieb Smooth bewegt sollte man als erstes den Motor für die einzelnen Geschwindigkeitsstufen einmessen.
Das geht mit dem Seriellen Befehl: ParamsMessen
Der Schreibtisch fährt danach jede Geschwindigkeit einmal ab und Speichert die zugehörigen Paramenter im EEPROM. Bei mir hat das ca 60 Minuten gedauert. Es wird alle 5 „Einmessungen“ eine kurze Pause gemacht damit der Mosfet und der Motor nicht zu heiß werden.
Die Parameter lassen sich mit dem Befehl: GetParams auch auslesen.
Während des normalen Betriebs werden diese Paramenter nach korrigiert, möchte man, dass die neuen Werte ebenfalls gespeichert werden kann man sie mit dem Befehl: SaveParams erneut speichern.
Mit dem SetPosXXXX setzte man die Höhe auf den der Schreibtisch fahren soll. Die XXXX sind mit der Höhe anzugeben. Die Höhe wird in Pulsen gemessen.
Mit GetPos kann man sich die aktuelle Position geben lassen. Diese wird aber automatisch bei einer Änderung ausgegeben.
Mit SetManSpeedXXX kann man die Bewegungsgeschwindigkeit für das Bedienfeld angeben. Die Geschwindigkeit wird in Pulsen/Sekunden angegeben bzw. gemessen.
Und zu guter letzt gibt es noch den Befehl test um zu sehen ob die Verbindung zum Schreibtisch steht. Man erhält als Antwort immer test-ok
Der Nächste Schritt ist, dass ich einen ESP8266 einbaue damit ich den Schreibtisch über den PC ohne Kabelverbindung steuern kann. So kann ich dann auch Höhen Profile einstellen.
Hier ist jetzt endlich der Quellcode von meinem Arduino:
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/* Pinout * Schalter sind nach GND -> interner Pullup * Pin * 2 Puls Signal -> ca 936 Pulse auf 49,5cm -> ca 0,5mm pro Puls * 3 Power Relias * 5 Richtung Relais * 6 Stop Taster unten * 7 Stop Taster oben * 8 Interface Hoch * 9 Interface Runter * 10 Motor Mosfet * */ #include #define PinPuls 2 #define PinRelaisPower 3 #define PinMOSFET 10 #define PinRelaisRichtung 5 #define PinEndschalterUnten 6 #define PinEndschalterOben 7 #define PinHoch 8 #define PinRunter 9 #define AutomaktikGenauigkeit 2 #define BremsenAbOben 800 #define BremsenAbUnten 100 volatile bool richtungHoch = 1; volatile bool automatik = 0; volatile unsigned long istPos = 2000; volatile unsigned long lastSendIstPos = 0; volatile unsigned long lastPosSpeed = 0; volatile unsigned long sollPos = 0; volatile unsigned long lastmillis = 0; volatile unsigned long lastmillisSpeed = 0; volatile double driveSpeed = 0; volatile unsigned int manSpeed = 85; void constSpeed(unsigned int constSpeedVar, int addierer = 1); typedef struct SpeedToOut { byte AnalogWriteValueUp = 80; byte AnalogWriteValueDown = 100; }; SpeedToOut SpeedListe [201]; void setup() { pinMode(PinPuls,INPUT); pinMode(PinEndschalterUnten, INPUT_PULLUP); pinMode(PinEndschalterOben, INPUT_PULLUP); pinMode(PinHoch, INPUT_PULLUP); pinMode(PinRunter, INPUT_PULLUP); pinMode(PinRelaisPower, OUTPUT); digitalWrite(PinRelaisPower, LOW); pinMode(PinRelaisRichtung, OUTPUT); digitalWrite(PinRelaisRichtung, LOW); pinMode(PinMOSFET, OUTPUT); attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(PinPuls), pulsTrigger, CHANGE); analogWrite(PinMOSFET, 100); Serial.begin(9600); RestorParamsFromEEPROM(); Serial.println("Init..."); initPos(); } void loop() { GeschwindigkeitBerechen(); manualPos(); automatikPos(); if ((millis() - lastmillis) > 100) { if (lastSendIstPos != istPos) { Serial.print("pos-"); Serial.print(istPos); Serial.print("-"); Serial.println((int)driveSpeed); if (digitalRead(PinEndschalterOben)) {Serial.println("endschalter-Oben");} if (digitalRead(PinEndschalterUnten)) {Serial.println("endschalter-Unten");} } lastSendIstPos = istPos; lastmillis = millis(); } if (Serial.available()) { char charPC[30]; for (int i=0; i<31; i++) { charPC[i] = Serial.read(); } if( strstr(charPC, "SetPos")!= NULL) //SetPos0000 { String stringPC = charPC; sollPos = stringPC.substring(6,10).toInt(); Serial.print("fahrezu-"); Serial.println(sollPos); automatik = 1; } if( strstr(charPC, "GetPos")!= NULL) { Serial.print("Pos-"); Serial.println(istPos); if (digitalRead(PinEndschalterOben)) {Serial.println("Endschalter-oben");} if (digitalRead(PinEndschalterUnten)) {Serial.println("Endschalter-unten");} } if( strstr(charPC, "test")!= NULL) { Serial.println("test-ok"); } if( strstr(charPC, "GetParams")!= NULL) { for (int i = 0; i<201;i++) { Serial.print("SpeedParams-"); Serial.print(i); Serial.print("-"); Serial.print(SpeedListe[i].AnalogWriteValueUp); Serial.print("-"); Serial.println(SpeedListe[i].AnalogWriteValueDown); } } if( strstr(charPC, "SaveParams")!= NULL) { Serial.println("SaveParams-wait"); for (int i = 0; i<201;i++) { StoreParamsInEEPROM(); } Serial.println("SaveParams-ok"); } if( strstr(charPC, "SetManSpeed")!= NULL) //SetManSpeed000 { String stringPC = charPC; manSpeed = stringPC.substring(11,14).toInt(); Serial.print("manSpeed-"); Serial.println(manSpeed); } if( strstr(charPC, "ParamsMessen")!= NULL) { MesseParams(); } } } void MesseParams() { bool keinError = true; Serial.println("einmessen-start"); for (int i = 1; i<201;i++) { if (i % 5 == 0) { Serial.println("einmessen-abkuehlPause"); delay(30000); } automatik = 1; sollPos = 100; Serial.println("einmessen-ausgangsposition"); while (istPos > 104 || istPos < 96) { automatikPos(); GeschwindigkeitBerechen(); } Serial.print("einmessen-speed-"); Serial.println(i); setzteinRichtungHoch(1); Serial.println("einmessen-hoch"); int oberePosVar = i*5; if (oberePosVar < 150) { oberePosVar = 150; } while ( istPos < 600 && keinError) { GeschwindigkeitBerechen(); constSpeed(i); if (!digitalRead(PinEndschalterOben) && !digitalRead(PinEndschalterUnten)) { digitalWrite(PinRelaisRichtung, HIGH); delay(50); digitalWrite(PinRelaisPower, HIGH); } else { digitalWrite(PinRelaisPower, LOW); delay(60); digitalWrite(PinRelaisRichtung, LOW); Serial.println("Error-Endschalter"); } } digitalWrite(PinRelaisPower, LOW); setzteinRichtungHoch(0); Serial.println("einmessen-runter"); while (istPos > 100 && keinError) { GeschwindigkeitBerechen(); constSpeed(i); if (!digitalRead(PinEndschalterOben) && !digitalRead(PinEndschalterUnten)) { digitalWrite(PinRelaisRichtung, LOW); delay(50); digitalWrite(PinRelaisPower, HIGH); } else { digitalWrite(PinRelaisPower, LOW); delay(60); digitalWrite(PinRelaisRichtung, LOW); Serial.println("Error-Endschalter"); } } digitalWrite(PinRelaisPower, LOW); if (keinError) { Serial.println("einmessen-speichern"); unsigned int eeAdress = i*sizeof(SpeedToOut); EEPROM.put(eeAdress,SpeedListe[i]); Serial.print("SpeedParams-"); Serial.print(i); Serial.print("-"); Serial.print(SpeedListe[i].AnalogWriteValueUp); Serial.print("-"); Serial.println(SpeedListe[i].AnalogWriteValueDown); } else { i = 201; } } if (keinError) { Serial.println("einmessen-fetig"); } else { Serial.println("einmessen-cancel"); } } void StoreParamsInEEPROM() { for (int i = 0; i<201;i++) { unsigned int eeAdress = i*sizeof(SpeedToOut); EEPROM.put(eeAdress,SpeedListe[i]); } } void RestorParamsFromEEPROM() { SpeedToOut ReadVar; // prüfe ob erstes Element leer ist EEPROM.get(0,ReadVar); if (ReadVar.AnalogWriteValueUp > 0 && ReadVar.AnalogWriteValueUp < 220) { for (int i = 0; i<201;i++) { unsigned int eeAdress = i*sizeof(SpeedToOut); EEPROM.get(eeAdress,SpeedListe[i]); } } } void GeschwindigkeitBerechen() { if ((millis() - lastmillisSpeed) > 100) // Pulse/Sekunde { if (istPos > lastPosSpeed) { driveSpeed = (double)(istPos - lastPosSpeed) / (double)(millis() - lastmillisSpeed) * 1000.0; } else { driveSpeed = (double)(lastPosSpeed - istPos) / (double)(millis() - lastmillisSpeed) * 1000.0; } lastmillisSpeed = millis(); lastPosSpeed = istPos; } } void initPos(){ while (!digitalRead(PinEndschalterUnten)) // Kalibriere nach unten { richtungHoch = 0; constSpeed(45); GeschwindigkeitBerechen(); digitalWrite(PinRelaisRichtung, LOW); delay(60); digitalWrite(PinRelaisPower, HIGH); } digitalWrite(PinRelaisPower, LOW); delay(60); digitalWrite(PinRelaisRichtung, LOW); delay(150); volatile unsigned long altePosVorBootUP = 2000 - istPos; sollPos = altePosVorBootUP; istPos = 0; automatik = 1; } void automatikPos(){ if (automatik) { volatile unsigned long minPos = 0; if (sollPos - AutomaktikGenauigkeit /2 > 10000) { minPos = 0; } else { minPos = sollPos - AutomaktikGenauigkeit /2; } if (minPos > istPos) //Hoch { if (!digitalRead(PinEndschalterOben)) { setzteinRichtungHoch(1); setzteSpeed(); digitalWrite(PinRelaisRichtung, HIGH); delay(50); digitalWrite(PinRelaisPower, HIGH); } else { digitalWrite(PinRelaisPower, LOW); delay(80); digitalWrite(PinRelaisRichtung, LOW); } } else if ((sollPos + AutomaktikGenauigkeit /2) < istPos) //Runter { if (!digitalRead(PinEndschalterUnten)) { setzteinRichtungHoch(0); setzteSpeed(); digitalWrite(PinRelaisRichtung, LOW); delay(50); digitalWrite(PinRelaisPower, HIGH); } else { digitalWrite(PinRelaisPower, LOW); delay(50); digitalWrite(PinRelaisRichtung, LOW); istPos = 0; } } else { if (automatik) { digitalWrite(PinRelaisPower, LOW); delay(100); digitalWrite(PinRelaisRichtung, LOW); } } } } void setzteSpeed() { unsigned int speedvar = 0; unsigned int abstand = 0; if (sollPos > istPos) { abstand = sollPos - istPos; } else { abstand = istPos - sollPos ; } speedvar = 80; if (abstand < 60) {speedvar = 45;} if (abstand < 50) {speedvar = 40;} if (abstand < 40) {speedvar = 30;} if (abstand < 30) {speedvar = 20;} if (abstand < 20) {speedvar = 10;} constSpeed(speedvar,1); } void manualPos(){ if (!digitalRead(PinHoch)) { automatik = 0; if (!digitalRead(PinEndschalterOben)) { setzteinRichtungHoch(1); constSpeed(manSpeed); digitalWrite(PinRelaisRichtung, HIGH); delay(50); digitalWrite(PinRelaisPower, HIGH); } else { digitalWrite(PinRelaisPower, LOW); delay(50); digitalWrite(PinRelaisRichtung, LOW); } } else if (!digitalRead(PinRunter)) { automatik = 0; if (!digitalRead(PinEndschalterUnten)) { setzteinRichtungHoch(0); constSpeed(manSpeed); digitalWrite(PinRelaisRichtung, LOW); delay(50); digitalWrite(PinRelaisPower, HIGH); } else { digitalWrite(PinRelaisPower, LOW); delay(50); digitalWrite(PinRelaisRichtung, LOW); istPos = 0; } } else { if (!automatik) { digitalWrite(PinRelaisPower, LOW); delay(100); digitalWrite(PinRelaisRichtung, LOW); } } } void constSpeed(unsigned int constSpeedVar, int addierer = 1) { byte pwmValue = 100; if (richtungHoch) { if (istPos > BremsenAbOben && constSpeedVar > 40) { constSpeedVar = 40; } pwmValue = SpeedListe[constSpeedVar].AnalogWriteValueUp; } else { if (istPos < BremsenAbUnten && constSpeedVar > 40) { constSpeedVar = 40; } pwmValue = SpeedListe[constSpeedVar].AnalogWriteValueDown; } if (constSpeedVar > driveSpeed) { pwmValue = pwmValue + addierer; } if (constSpeedVar < driveSpeed) { pwmValue= pwmValue - addierer; } if (pwmValue < 2) { pwmValue = 1; } if (pwmValue > 200) { pwmValue = 200; } if (richtungHoch) { SpeedListe[constSpeedVar].AnalogWriteValueUp = pwmValue; } else { SpeedListe[constSpeedVar].AnalogWriteValueDown = pwmValue; } analogWrite(PinMOSFET, pwmValue); } void setzteinRichtungHoch(bool richtungHochVar) { int altePos = istPos; unsigned long alteZeit = millis(); if (richtungHoch != richtungHochVar) { digitalWrite(PinRelaisPower, LOW); while ((millis() - alteZeit) < 200) { if (altePos != istPos) { altePos = istPos; alteZeit = millis(); } } richtungHoch = richtungHochVar; } } void pulsTrigger(){ if (richtungHoch) { istPos++; } else { if (istPos > 0) { istPos--; } } } |