BEND_it: nestresojiet tikai ar "BEND_it": 8 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:53

IEVADS

BEND_it ir maza mēroga ātrās testēšanas iekārta. Tas ir diezgan labi saliekt un salauzt lietas. Reizēm tas varētu arī noderēt. Tas varētu palīdzēt iegūt informāciju, piemēram:

1. Horizontāls vilces spēks izliekuma dēļ.
2. Izliekuma sprieguma izmaiņas ģeometrijas izmaiņu dēļ.
3. Materiāla stingrība

Projektu veica Anands Šahs un Raiens Deilijs semināra kursa "Skaitļošanas dizains un digitālā ražošana" ietvaros ITECH programmā, Štutgartes Universitātē, Vācijā.

Piegādes

Projekts tika iecerēts izaicinošās COVID-19 laikā, un tāpēc to varēja pilnībā paveikt mājās, neizmantojot lāzergrieztas detaļas/ 3D drukātas detaļas vai citus darbnīcā izmantojamus rīkus.

Mehānisma sistēma

• 1 X 900 mm x 600 mm papīra kartona loksne
• 1 X 900 mm x 600 mm poliestera lapa
• Daži kartona atkritumi no iepakojuma kastēm
• Plastmasas pārnesumi un plaukti (Amazon)

Galvenā elektronika

• 1 X Arduino Uno R3 (sākuma komplekts - ebay)
• 15 X džemperu vadi (iekļauti sākuma komplektā)
• 1 X maizes dēlis (iekļauts sākuma komplektā)
• 1 X 5V strāvas adapteris (Amazon)

Rīki

• 1 X superlīme (1 g)
• 1 X balta līme (200 g)
• 1 X izolācijas lente
• 1 X elektronikas kabeļu griezējs
• 1 X lodēšanas stienis
• Regulāri stacionāri (šķēres, papīra griezējs, griešanas paklājiņš, pildspalva, zīmulis, dzēšgumija, lineāls)

Motori un sensori

• 1 X pakāpju motors: 28BYJ-48, 5V, DC (iekļauts sākuma komplektā)
• 1 X ULN2003 APG draiveris (iekļauts sākuma komplektā)
• 1 X 1 kg slodzes šūna ar HX711 svēršanas sensoru (Amazon)
• 1 X ADXL345, 3 - ass akselerometrs (Amazon)

TEORIJA

Stepper motors

28BYJ-48 ir 5 vadu vienpolārs pakāpju motors, kas iekšēji pārvietojas 32 soļus uz vienu rotāciju, bet tam ir pārnesumu sistēma, kas kustina vārpstu par 64. Rezultāts ir motors, kas griežas ar 2048 soļiem vienā rotācijā. Lai kontrolētu motoru un ļautu tam darboties nevainojami, mēs izveidosim ULM 2003 Darlington Transister Array. Lai iegūtu sīkāku informāciju, minētā vietne ir lielisks resurss:

Stepper Motors ar Arduino - Darba sākšana ar Stepper Motors

Ielādēt šūnu

Projektam mēs izmantojam 1 kg slodzes šūnu ar HX711 svēršanas sensoru. Slodzes šūnas ir metāla detaļas, kurām ir pievienoti deformācijas mērītāji. Celma mērītāji ir jutīgi rezistori, kuru pretestība mainās, deformējoties. Mikroshēma HX711 pastiprina šo pretestību un pārsūta to uz Arduino dēli. Slodzes šūna sākotnēji jākalibrē ar zināmiem svariem. šeit mūsu gadījumā mērinstruments tiek kalibrēts kg, un pēc tam sērijas vērtība tiek reizināta ar 9,8, lai iegūtu spēku Ņūtonos. Lai iegūtu vairāk informācijas, varat apskatīt šo videoklipu:

Elektroniskie pamati #33: Celma mērītājs/Slodzes šūna un to izmantošana svara mērīšanai

Akselerometrs

Akselerometri ir sensoru ierīces, kas noder statisko un dinamisko spēku mērīšanai. Tie mēra atšķirību starp lineāro paātrinājumu akselerometra atsauces slavā un zemes gravitācijas lauka vektoru. šajā eksperimentā mēs izmantojam Pitch kā akselerometra izvadi. Pikss ir leņķa vērtība grādos, kas nodrošinātu saliektas plāksnes orientāciju attiecībā pret akselerometra y asi. Zemāk redzamo attēlu var izmantot kā atsauci, lai saprastu piķa vērtību.

Lai iegūtu sīkāku informāciju, varat apmeklēt šo vietni:

Kā izsekot orientācijai, izmantojot Arduino un ADXL345 akselerometru

1. darbība: galvenais

PRINCIPĀLS

Bend_It mašīna sāniski iedarbina materiālu ar pakāpju motoru, pēc tam mēra materiāla reakciju, izmantojot slodzes šūnu un akselerometru. Slodzes mērītājs mēra sānu spēku, ar kādu materiāls pretojas. Akselerometrs ir materiāla ģeometriskās deformācijas mērīšanas līdzeklis. Savāktie dati tiek nosūtīti kā datu plūsma uz Excel izklājlapu, kur tos visus var salīdzināt izkliedes diagrammā. Tas ļauj dizainerim redzēt, cik daudz spēka bija nepieciešams, lai materiāls sasniegtu plastmasas deformāciju. Sānu slodze tiek samazināta, tiklīdz materiāls ir sasniedzis iedarbināšanas slieksni, un mēs redzam, ka materiāls elastīgā veidā neatgriežas sākotnējā formā. Šī testēšanas metode ir ātrs un vienkāršs veids, kā analizēt pielāgotus materiālus, kas, iespējams, ir pārāk mazi, lai tos varētu pārbaudīt, izmantojot pilna mēroga drupināšanas mašīnas.

2. solis: lineāra kustība ar pakāpju motoru

Nepieciešamie materiāli: papīra kartona loksne, kartona atkritumi, plastmasas pārnesumi, statīvi, superlīme, balta līme, pieprasīti stacionāri priekšmeti, Arduino Uno R3, džemperu vadi, maizes dēlis, 5V strāvas adapteris, pakāpju motors (28BYJ-48) ULN2003 tranzistors.

3. solis: pakāpju motors + slodzes šūna (horizontāla vilces mērīšanai)

Papildus 1. darbībai nepieciešamie piederumi: poliesterīna loksne, izolācijas lente, elektroniskais kabeļu griezējs, lodēšanas stienis, 1 kg slodzes šūna ar svēršanas sensoru HX711

4. solis: soļu motors + slodzes šūna + akselerometrs (lai izmērītu arkas slīpumu)

Papildus 2. darbībai nepieciešamie materiāli: ADXL345 - 3 - akselerometrs un savienojuma vadi

5. solis: Fritzing diagramma

6. darbība: samontēta mašīna

Mašīna beidzot ir samontēta un iesaiņota papīra kartona pamatnes kastē.

7. darbība: darba video

8. solis: Arduino kods

Lūdzu, izmantojiet šo saiti, lai piekļūtu kodam:

Bend_it.ino