カーテン自動開閉機の自作 プロトタイプ2号機 組み立て手順

はじめに

長い時間をかけてゆっくり進めているカーテン自動開閉機作りですが、このGWで少し進捗がありました。 回路が出来上がり、プロトタイプ2号機がようやく形になったのです。
今回はそんなプロトタイプ2号機の組み立て手順について説明しようと思います。
説明文と写真が多少異なりますが、作ってる最中、試行錯誤して構成部品の変更をしたりしたためです。
ちなみに出てくる構成部品は前回の記事で説明しています。 gypsophilarupi.hatenablog.com

お題「#おうち時間」

組み立て前にやること

まず、組み立て前に、それぞれの部品を完成する必要があります。

スイッチの板ばねを作る

プラチックの半丸棒を曲げて板ばねを作る必要があります。
前回の記事で説明してます。

プーリーの中心穴にねじ穴を開ける

プーリーの穴にレジンを入れてねじ穴を開ける必要があります。
前回の記事で説明しています。

箱にギアボックス等取付用の穴を開ける

ギアボックス、取付板、コネクタ部品を取り付けるための穴と、糸を通す穴を開けました。

回路の製作

初号機からモータドライバが変わったので、配線やプログラムは変わります。
別で記事にしようと思います。

取付板を適当な大きさに切る

のこぎりを使って取付板を適当な大きさに切ります。 取付板にはカーテン取付金具と箱を取り付け、箱をカーテンレールに取り付けれるようにする役割があります。
そのためそれらの機能を満たす大きさにします。

組み立て手順

プーリに糸を巻く

カーテンの長さ＋αの長さの糸をプーリに巻き付けます。

ギアボックスにプーリーを取り付ける

ギアボックスの軸のねじ山にプーリーのねじ穴を合わせて取り付けます。 それだけでは不安なので、ギアボックスの円型アームの表面とプーリーの表面の間に瞬間接着剤を塗って、表面も固定しました。

箱にギアボックスと取付板を取り付ける

M3のボルトを使用してギアボックスと取付板を一緒に取り付けます。 この際、糸を箱の穴に通します。

板ばねを箱に接着させる

板ばねを写真のような配置になるように、両面テープで取り付けます。
意外と両面テープだけで十分な接着強度があります。

直方体の木を箱の内側に取り付ける

糸が引っ張られたさいに、板ばねが糸の進行方向にもたわんでしまいます。(本当は上下方向にだけたわんでほしいです。)
そのため、木の端材を箱の内側に取り付けて、ガイドとしました。
今回は木の金具を使いましたがL字金具等を使った方がかっこいいかなと思います。
写真では板ばねとギアボックスにアルミテープがついてますが気にしないでください。

箱の中の配線をする

コネクタ(ミニジャック)に電線をはんだ付けをする

箱内の配線を担う電線をミニジャックにはんだ付けします。
具体的にはスイッチ用電線2本、モータ用電線2本を取り付けます。 赤色の線しかなかったので識別出来るようにラベルをつけてます。

スイッチをギアボックスに取り付ける

まず、スイッチのレバーにプラスチックの半丸棒を両面テープで取り付け、スイッチのレバーを伸ばします。これは板ばねがたわんだときにスイッチが押されるようにするためです。
そしてスイッチに電線をはんだ付けしました。 はんだ付けしたら、スイッチをギアボックスの側面に両面テープで取り付けます。
時間があれば、動作確認後にギアボックスの側面にねじ穴を開け、ボルトで固定してもいいのかもしれません。

コネクタ(ミニジャック)を箱に取り付けて配線する

配線されたコネクタを、箱の穴に取り付けます。箱に取り付けた後、配線します。 家にあったケーブル用コネクタを使って配線しています。
写真では、板ばねにアルミテープが貼ってあり、スイッチが貼り付けてありませんが、気にしないで下さい。
(プロトタイプ初号機のようにアルミテープをスイッチ替わりとしようとしましたが動作が安定しなかったため市販のスイッチを使うことにしました。)

箱の外の配線をする

コネクタ(ミニプラグ)に電線をはんだ付けする

箱・回路間の電線をミニプラグにはんだ付けします。
ミニジャックにはんだ付けした電線と同じく、スイッチ用電線2本、モータ用電線2本を取り付けます。 最終的に箱はカーテンレールに、回路は床に置くので、電線の長さはカーテンの長さ程必要です。

回路を配線する(電源以外)

ミニプラグから生えた電線を回路に配線します。

動作確認をする

カーテンにとりつける前に、動作確認をする必要があります。
組み立て手順とは関係ないですが、念のため書いておきます。
① プログラムの動作確認をする。(ESP32だけをパソコンに繋いで動作確認。)
② 箱の中、箱の外の配線が正しいか、テスターやオシロで確かめる。
③ 電源に繋がず、PCに繋いだ状態でモータ、スイッチの動作確認する。
④ 電源に繋いでモータ、スイッチの動作確認をする。
残念ながら、②と③をしなかったばっかりに、ESP32を一つ壊しましたorz
当たり前ですが配線チェックは大事でした。
ちなみに、写真は動作確認時の様子です。写真では未だにアルミテープがついてますが、スイッチを付けた状態でも動作確認しました。

取付板にカーテン取付金具を取り付ける

取付板がカーテンレールに対して動かないように、2つのカーテン取付金具を使いました。
また、金具の中にばねが入っているのですが、ばねが入っている状態だと、カーテンレールにはまらなかったので、ばねは抜きました。
さらに、金属部分も片側を外側に曲げることで、カーテンレールとのはめ合いが緩くなるようにしました。

箱の蓋に回路を磁石で取り付ける

まず、回路の裏面と箱の裏面に磁石を両面テープでくっつけます。
そして、箱の表面に回路をくっつけます。
箱は裏返してカーテンレールに取り付けるため、箱の表面は最終的に下向きになります。
そのため回路の自重は磁石による磁力で支える必要があります。 私が使った磁石では2セット(4個)でギリギリの磁力、3セット(6個)である程度の磁力が生まれたので3セット使いました。 回路は磁石で取り付けられているので、箱から容易に取り外しが可能です。
そのため、プログラムを変更したいときに回路だけ取り外してデバッグが可能です。

カーテンレールにカーテン自動開閉機をとりつける

取付板につけたカーテン取付金具をカーテンレールに取り付けます。

糸をカーテンの端に取り付ける

糸の端をわっか状にしてカーテンの端の部品に取り付けます。

回路を電源に繋いだ後に、モータを動かす電線の配線をする

全ての配線をしたうえで、電源を繋ぐとモータが暴走します。
esp32の仕様なのか、何なのかはわかっていません。
そのため、電源繋いでesp32を立ち上げたうえでモータの配線を行います。

最後に

完全に組み立てる前に、ブレッドボードの回路で動作確認した方がいいと思います。

この記事を書くまでに結構時間がかかったのですが、時間がかかった要因としては以下が挙げられます。
1. 回路の動作確認した上で基板を製作したこと
2. プロトタイプ初号機で使っていたAlexaとの通信手段が使えなくなっていたので、プログラムも一新する必要があったこと

というわけで次回は(順序が前後している気もしますが)回路・プログラムについて説明しようと思います。

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