O mēroga dzelzceļa tornado modelis: 16 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:54

Esmu pārliecināts, ka katrs cilvēks video ir redzējis tornado. Bet vai esat redzējis vienu, kas darbojas pilnā animācijā O mēroga modeļu dzelzceļā? Nu, mums tas vēl nav uzstādīts uz dzelzceļa, jo tā ir daļa no pilnīgas skaņas un animācijas sistēmas. Bet, kad tas ir pabeigts, tam vajadzētu būt pievilcībai.

Šis projekts palīdzēs jums izveidot darbības animāciju, izmantojot CNC aparatūru, motoru piedziņas un Arduino vadīklas

1. darbība. Kā izskatīsies šī animācija?

Lai saprastu, ko mēs veidojam, tika izveidots 3D modelis un izveidota simulācija.

2. darbība. Pamata paneļa izveide

Šo projektu veido Z ass panelis, X ass panelis, Arduino mikrokontrolleri, pakāpju motori, H tilta piedziņas, mikropakāpju piedziņas un pats Tornado. Pirmā lieta, kas jādara, ir savākt pamata paneļa materiālu sarakstu. Abi asu paneļi ir līdzīgi, tāpēc viena paneļa veidošanas process ir tāds pats kā otram panelim.

MATERIĀLU BILLE - Iegūts no Banggood. Com/ zāģmateriālu veikala

X ass

· (1) T8 500 mm garš padeves skrūves komplekts

· (1) 12 voltu 200 soļu 4 vadu NEMA 17 tipa pakāpju motors

· (2) 500 mm atbalsta stieņi ar gala stiprinājumiem un slīdņiem

(1) Ierobežojošais slēdzis ar kabeli

(1) Stepper Motor stiprinājuma kronšteins

1/2 collu bērza saplākšņa pamatne sagriezta līdz 6-1/2 x 24 collas

standarta 1/8 collu biezas krāsas maisīšanas nūjas

dažādas skrūves M3, M4, M5

3. darbība: salieciet paneļa detaļas

Pakāpju motora kronšteins ir pirmais gabals, kas jāuzstāda 1/2 x 6-1/2 x 24 collu pamatnes vienā galā. Šis kronšteins ir uzstādīts uz pamatnes viduslīnijas un pārliecinieties, ka tas ir kvadrātveida līdz garai malai. Uzmontējiet pakāpju motoru uz šī kronšteina un uzstādiet piedziņas sakabi. Jūs atradīsit, ka pakāpienu motora piedziņas viduslīnija ir pietiekami augsta no pamatnes, ka padeves skrūvju gultņu korpusi ir jāuzstāda uz koka dēļiem, lai montāža būtu līdzenai. 1/2 collu bērza saplākšņa gabals ir labs sākumpunkts. Pēc tam pievienojiet starplikas plāksni, kas novieto padeves skrūvju gultņu korpusu viduslīniju vienā līnijā.

Tagad, izmantojot krāsas maisīšanas nūju, urbiet caurumus, kas atbilst padeves skrūves atlokam, un piestipriniet ar M3 skrūvēm un bloķēšanas paplāksnēm. Izmantojot Locktite šajās daļās tagad, tās vēlāk nesadalīsies. Tagad vītņojiet šo komplektu uz padeves skrūves. Uzstādiet vienu padeves skrūves galu gultņa korpusā pakāpiena motora galā. Tagad novietojiet otru gultņa korpusu pamatnes otrā galā, uzstādiet padeves skrūvi un nostipriniet korpusu pie pamatnes ar dēļu dēļiem un starplikām. Pārliecinieties, ka šī montāža ir paralēla pamatnes malai.

Tagad sakārtojiet atbalsta stieņus ar gala balsta korpusiem uz dēļu dēļiem, ko izmanto gultņu korpusu atbalstam. Ir ļoti svarīgi, lai visas šīs detaļas būtu kvadrātveida un paralēlas. Tāpēc nemontējiet detaļas pie pamatnes, kamēr visas detaļas nav novietotas uz pamatnes. Šajā brīdī krāsas maisīšanas spieķi vai 1/4 collu cietkoksnes saplāksnis darbojas labi, un to var sagriezt vēlamajā platumā un urbt ar montāžas caurumiem, lai tie atbilstu atbalsta stieņa slīdņiem. Brīvi salieciet krustveida siksnas pie slīdņiem un pabīdiet tos uz katru galu atbalsta stieņi, lai izveidotu atbalsta stieņa gala korpusus. Kad šīs pozīcijas ir noteiktas, pieskrūvējiet tās vietā. Šajā brīdī starp slīdņiem jābūt ieskrūvētam padeves skrūves atlokam ar krāsas nūju.

Pēdējais solis ir novietot stiprinājuma siksnas slīdņa šķērsdēļiem. Saspiediet slīdņus kopā, pievienojot atloka maisīšanas nūju un skrūves atbalsta dēļus. Krāsas maisīšanas nūju tagad var nogriezt vienā līmenī ar tikko uzliktajām siksnām. Tagad montāža ir pabeigta un ļauj atloku pārvietot stiprinājuma dēļos. Jūs varat pārbaudīt šo mezglu, pagriežot padeves skrūvi ar rokām, lai pārliecinātos, ka viss pārvietojas brīvi un bez saitēm.

4. solis: instalējiet ierobežojuma slēdzi

Ierobežojošais slēdzis ir uzstādīts uz abiem paneļiem pie motora gala. To izmanto kā sākuma pozīcijas sensoru, lai abas asis iestatītu sākuma stāvoklī, kad barošana ir pievienota vadības panelim. Precīza montāža ir lietotāja izvēle, bet mēs pārbaudījām 2 dizainus; viens, kuram lāpstiņa bija nokarināta no ratiņiem, lai trāpītu pret slēdzi, bet otrs kā kontaktpunktu izmantoja misiņa atloku uzgriežņu maisīšanas nūju. Nav nozīmes tam, kā šis slēdzis ir uzstādīts, ja vien slēdzis ir aktivizēts PIRMS ratiņi sasniedz savu kustības beigas motora galā.

5. solis: Z ass paneļa montāža

Z ass ass panelis ir identisks X ass panelim, izņemot to, ka mēs mainījām citu padeves skrūvi ar 2 mm vadu, lai paātrinātu kustību.

(1) T8 padeves skrūve ar 2 mm svinu un misiņa atloku uzgriezni

Visas pārējās darbības ir vienādas, tāpēc izveidojiet šo paneli tūlīt.

6. darbība: samontējiet X un Z asis kopā

2 asu salikšana kopā ir ļoti taisna. Vispirms X ass ratiņu komplektam pievienojām 6-1/2 x 5 "1/2" bērza saplākšņa gabalu. Tad mēs pieskrūvējām Z ass paneli uz šī dēļa. Z ass atrašanās vieta attiecībā pret X asi ir lietotāja izvēle. Mūsu prototipā mēs uzstādījām motora galu apmēram 8 collas attālumā no X ass ratiņu mezgla centra. Vadības panelis atrodas zem X ass, kad tas ir uzstādīts, tāpēc šī vieta šķita piemērota. Atcerieties, ka X un Z ass paneļi ir uzstādīti plakani, bet, uzstādot uz dzelzceļa modeļa izkārtojuma, X ass ir novietota 90 grādu leņķī pret sliežu ceļa virsmu.

7. solis: Tornado veidošana

Tornado dizains

Tornado tiks konstruēts ar 12 V līdzstrāvas motoru, ¼”koka dībeli, elastīgu savienotāju motora un vārpstas savienojumam, un to kontrolēs ar Arduino piedziņas L298N H tilta motora kontrolieri.

Šis ir motora komplekts: 12 vdc 25 apgr./min pārnesumkārbas motors

Piltuve ir vatelīns, kas atrodams amatniecības veikalos. Mēs izmantojām plānas vatelīna loksnes no Walmart.

Piltuvei būs vajadzīgs kāds māksliniecisks darbs, lai iegūtu vēlamo izskatu. Vissvarīgākā daļa ir Z ass ass ratiņu komplekta projektēšana un izgatavošana, lai pielāgotos motoram un sakabei. Augstums no ratiņiem noteiks maksimālo piltuves diametru. Ikreiz, kad vēlaties nomainīt piltuvi, atliek tikai noņemt tapas stieni no sakabes. To var izdarīt jebkurā laikā pēc sistēmas instalēšanas. Tātad, ja vēlaties eksperimentēt ar dažādām piltuvēm, to ir viegli izdarīt.

Bet šajā būvniecības posmā vienkārši nosakiet augstumu virs ratiņiem un izveidojiet motora stiprinājumu, lai atbalstītu motoru un pārnesumkārbu. Ir komerciāli izgatavots stiprinājuma kronšteins: motora stiprinājums

Izgatavošanas laiks metāla kronšteina iegūšanai bija pārāk garš, tāpēc mēs nolēmām no maziem koka gabaliem izveidot montāžas mehānismu Tornado Rotation piedziņas mezglam. Šajos fotoattēlos stiprinājums ir paredzēts, lai notīrītu piltuves mākoņa augšdaļu ar 5 collu diametru. ja šis izkārtojums ir neapmierinošs, mēs montējām montāžu pie ratiņu stiprinājuma siksnām. Ja šī kārtība kāda iemesla dēļ neatbilst mūsu vajadzībām, komplektu var noņemt tikai ar četrām sešstūra skrūvēm.

Motora savienojumi ir mazi un trausli, tāpēc vadi ir pielodēti pie motora, un vadu nostiprināšanai izmantojām skrūves un paplāksnes. Ceļvedis tiks pielodēts pie šī savienojuma.

8. darbība: Animācijas kontrole

Tagad, kad esam izveidojuši 2 asu paneļus un tos salikuši kopā, kā panākt, lai šī animācija darbotos? Video ir atjauninājums no testēšanas, kas veikts prototipa sistēmas veidošanas laikā. Tātad, kā mēs izveidojām šo animāciju? Atbilde ir tāda, ka darbības kontrolei mēs izmantojām 2 Arduino mikro kontrolierus. Nākamajās darbībās tiks detalizēti aprakstīts vadības paneļa uzbūve, izmantotais aprīkojums, elektroinstalācijas shēmas un programmēšanas kods.

9. darbība. Arduino mikrokontrolleru izmantošana kustību animēšanai

Tornado kustības dizains

Lai kontrolētu Tornado, vispirms definējam, kā mēs vēlamies, lai tas darbotos:

1. Ieslēdziet Tornado rotācijas motoru.

2. Sāciet Z ass kustību ar pakāpju motoru, kas virza padeves skrūvi vertikāli uz leju. Tas pārvieto rotējošo Tornado uz leju no slēptās pozīcijas uz leju līdz galda virsmai.

3. Sāciet X ass kustību ar pakāpju motoru, kas virza padeves skrūvi un platformu. Tas virzīs viesuļvētru no labās uz kreiso pusi visā padeves skrūves attālumā.

4. Palaidiet Z ass pakāpju motoru, lai paceltu rotējošo Tornado atpakaļ uz skatu. Izslēdziet Z ass pakāpju motora barošanu.

5. Palaidiet X ass pakāpju motoru, lai atgrieztos pareizajā sākuma stāvoklī. Izslēdziet X ass pakāpju motora barošanu.

6. Izslēdziet rotējošā Tornado motora barošanu.

Būtībā mēs izveidojam CNC 2 asu maršrutētāja mašīnu. Tornado rotācija ir maršrutētājs, bet pārējās 2 asis ir paredzētas horizontālai un vertikālai kustībai. Lai to paveiktu, mums būs jāizmanto 1 Arduino MEGA (ar nosaukumu “MOVEMENT CONTROLLER”), kas ieprogrammēts darbam (2) TB6600 Micro Stepper draivera plates, lai kontrolētu 2 pakāpju motorus. Mēs izmantosim arī 1 Arduino UNO (ar nosaukumu “MASTER CONTROLLER”), lai kontrolētu Tornado rotāciju un sāktu KUSTĪBU KONTROLI. Sistēmas vadību nodrošinās sistēmas 12 voltu līdzstrāvas jaudas izslēgšanas/ieslēgšanas slēdzis. Izkārtojumā netālu no Tornado pozīcijas tiks novietots īslaicīgs slēdzis, lai uzsāktu fiksējošo barošanas releja ķēdi. Šī īslaicīgā slēdža vadība ieslēgs sistēmu un MASTER CONTROLLER, un ar pārnesumu darbināms līdzstrāvas motors sāks griezt Tornado, un pēc tam nodrošinās strāvas kustību KONTROLEI kustības secību.

10. solis: Vadības panelim nepieciešamais aprīkojums

Kontroles sistēmas materiālu saraksts

(1) Arduino UNO un (1) Arduino Mega mikrokontrolleri

(1) L298N H moduļa tilta moduļu plāksne Tornado piedziņai ·

(2) TB6600 pakāpju motora mikropakāpju draivera dēļi Z un X ass panelim

(1) 12 voltu līdzstrāvas barošanas avots

(1) Uz paneļa uzstādīts SPDT pārslēgšanas slēdzis

(2) 5 voltu līdzstrāvas relejs Arduino ·

Dažādi vadi ar zaļu gaismas diodi un rezistoriem

Termināla sloksnes

Montāžas dēļi un aparatūra

11. solis: aprīkojuma uzstādīšana uz vadības paneļa

Vispirms izvēlieties vadības paneļa materiālu. Mēs izmantojām 1/4 collu biezu cietkoksnes saplākšņa gabalu. Mēs sākām ar 2 pēdu 2 pēdu gabalu, lai organizētu aprīkojumu. Šim panelim nav noslēpuma, vienkārši uzstādiet visu vietā, kas nodrošina īsu vadu darbību un pieejamību 12 voltu jaudai, motora vadiem un ierobežojošo slēdžu vadiem no ass paneļiem.

12. solis: galvenā kontrollera aprīkojuma savienošana

Galvenā kontrollera shēma var nebūt pilnīgi precīza, jo trūkst L298N moduļa daļu bibliotēku un 5 voltu signāla kontrolētā releja. Pārējā ķēde ir precīza savienojumiem ar Arduino Uno un Arduino Mega.

Lai iegūtu precīzu L298N elektroinstalāciju, mums jāatsaucas uz attēlu, kurā parādīti vadu savienojumi ar parādītajiem spaiļu numuriem. Otrajā attēlā redzami tikai šajā projektā izmantotie termināļi.

Lai precīzi pieslēgtu 5 voltu releju Arduino, mums ir jāatsaucas uz šo attēlu iepriekš.

Ja rodas šaubas, vienmēr skatiet galvenā kontrollera Arduino IDE, lai uzzinātu tapas savienojumus.

13. solis: kustību kontroliera pieslēgšana vadiem

Arduino Mega tiek izmantots kā kustību kontrolieris. Tas savieno mikro pakāpju piedziņas un soļu motorus. Vin savienojums netiek parādīts, jo tas ir parādīts galvenā kontrollera shematiskajā shēmā.

14. solis: sistēmas barošanas bloķēšanas ķēde

Lai kontrolētu sistēmas barošanu un ļautu automātiskai izslēgšanai, kad animācija ir pabeigta, tiek izmantota fiksējošā ķēde ar īslaicīgu slēdzi pāri 12 voltu strāvas NO releja kontaktiem. 5 voltu relejs, ko kontrolē Arduino signāli, aizver ķēdi. Kad signāls kļūst LOW, sistēmas barošana tiek izslēgta. Atsevišķa gaismas diode tiek izmantota, lai parādītu sistēmas fiksāciju.

15. solis: Arduino kods

Tā kā tas nav pamācības, kā rakstīt Arduino kodu, mēs esam pievienojuši Master un Movies failus, lai tos skatītu un/vai lejupielādētu.

16. darbība: montāžas rāmja izveide

Sistēmas atbalsta rāmis ir veidots no vienkāršas koksnes. Tas ir 3 kāju balsts, kuram ir piestiprināts X ass panelis, lai noteiktu pareizo Tornado atrašanās vietu uz izkārtojuma virsmas. Vadības panelis ir uzstādīts aiz X-ass paneļa, lai nodrošinātu brīvu kustīgā Z-ass paneļa kustību. Visu komplektu var piestiprināt pie sienas vai atstāt brīvi stāvošu, lai vajadzības gadījumā to varētu viegli noņemt.