Intelligente Arduino-gesteuerte Dienstaufzug-Steuerung für 4 Etagen

Komponenten und Zubehör

Arduino Mega 2560	×	1
OpenBuilds Micro Endschalter	×	4

Über dieses Projekt

Entwurf und Test eines Steuerungssystems für einen Dienstaufzug mit vier Etagen. Der Mikrocontroller (ATMega2560) bestimmt, welcher Schütz Strom erhält, um den Aufzugsmotor für Auf- oder Abwärtsbewegung zu aktivieren – basierend auf der aktuellen Etage. Das System stoppt die Stromversorgung beim Erreichen der Ziel-Etage. Eine integrierte Sicherheitsfunktion stellt sicher, dass die Aufzugstür vor jeder Bewegung geschlossen ist. Das System steuert auch den Türmotor: Schließen bei Bewegung, Öffnen beim Erreichen der Etage.

Demo-Video

(Video im Originalprojekt verfügbar)

1.1 Drehstrommotor-Verdrahtung

Ein Drehstrommotor treibt den Aufzug an, da er hohe Lasten bewältigen kann. Die Stromversorgung erfolgt über zwei Hauptschütze:

• Vorwärts (Aufwärts): Erstes Schütz EIN, zweites AUS → Strom durch erste Wicklung.
• Rückwärts (Abwärts): Zweites Schütz EIN, erstes AUS → Strom durch zweite Wicklung (andere Phasenreihenfolge).

(Schaltbilder im Originalprojekt)

1.2 Etagenerkennung

Vier Endschalter (einer pro Etage) erkennen die Position. Wenn der Aufzug eine Etage erreicht, schließt der Schalter (LOW → HIGH). Der Übergang erfolgt extrem schnell – oft zu kurz für die Abfrage im Hauptloop.

Lösung: Interrupts. Der Arduino Mega 2560 bietet 6 Interrupt-fähige Pins – ideal für 4 Etagen. Ein Interrupt unterbricht den Hauptcode und führt eine ISR (Interrupt Service Routine) aus, sobald ein Schalter betätigt wird. So wird keine Etage verpasst.

Wichtig: In der ISR funktioniert delay() nicht. Pull-Down-Widerstände an den Eingängen sichern definierte LOW-Pegel bei offenen Schaltern.

(Schaltbilder: Endschalter-Verdrahtung, Pull-Down-Konfiguration, Interrupt-Logik)

1.3 Motor-Steuerung (Auf/Ab)

Zwei 12V-Relais schalten die Schütze des Drehstrommotors. Die Relais-Spulen werden über Transistoren gesteuert:

• PNP-Transistor schaltet die 12V-Seite (High-Side) – nötig, da der Arduino nur 5V liefert.
• NPN-Transistor zieht das andere Spulenende auf GND (Low-Side), gesteuert vom Arduino (MotorUp / MotorDown).

Vorteile der Transistor-Schaltung:

• Galvanische Trennung: Schützt den MCU vor Rückströmen.
• Geringe Basisstrom-Aufnahme: Spart MCU-Leistung.
• 12V-Schaltung möglich trotz 5V-Logik.

1.3.1 Freilaufdiode zum Schutz

Eine Freilaufdiode parallel zur Relais-Spule leitet Induktionsspitzen beim Abschalten ab – zusätzlicher Schutz für den Mikrocontroller.

1.3.2 Benutzereingabe (Etagen-Taster)

Vier Taster (einer pro Etage) signalisieren das Ziel. Der MCU vergleicht aktuelle Etage (aus Endschalter-Variable) mit Ziel-Etage (Taster) und entscheidet:

• Ziel > Aktuell → MotorUp (Aufwärts)
• Ziel < Aktuell → MotorDown (Abwärts)

Während der Fahrt aktualisiert der Interrupt die aktuelle Etage. Bei Erreichen der Ziel-Etage wird das entsprechende Relais abgeschaltet. Vorteil: Keine zusätzlichen Richtungsschalter nötig – die Logik ersetzt Hardware.

1.3.3 Trennung von Steuerung und Eingängen (Optokoppler)

AC-Störungen vom metallischen Aufzugskörper koppelten sich über die Endschalter in den MCU ein → Fehldetektionen. Lösung: Optokoppler an jedem Eingang. Die LED-Seite wird vom Endschalter (DC-Seite) angesteuert, der Fototransistor schaltet den MCU-Eingang – vollständige galvanische Trennung.

1.4 Prototyp

(Aufbau-Fotos im Originalprojekt: Steuerplatine, Verdrahtung, mechanischer Aufbau)