Marka: vientuļā laiva: 11 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Šī pamācība tika izveidota, izpildot Dienvidfloridas Universitātes Makecourse projekta prasības (www.makecourse.com).

Vai esat jauns Arduino, 3D drukāšanas un datorizētā dizaina (CAD) izmantošanā? Šis projekts ir lielisks veids, kā apgūt visus šo tēmu pamatus, un piedāvā vietu jūsu radošumam, lai padarītu to par savu! Tajā ir daudz CAD modelēšanas laivas struktūrai, ievads autonomajām sistēmām, kā arī tiek ieviesta 3D izdruku hidroizolācijas koncepcija!

1. darbība: materiālu saraksts

Lai sāktu projektu, jums vispirms jāzina, ar ko strādāsit! Šeit ir materiāli, kas jums vajadzētu būt pirms darba uzsākšanas:

• 1x Arduino Uno R3 mikrokontrolleris un USB kabelis (Amazon Link)
• 1x L298N motora kontrolieris (Amazon Link)
• 4x (2 rezerves) 3-6V līdzstrāvas motori (Amazon Link)
• 2x 28BYJ-48 soļu motori un ULN2003 moduļi (Amazon Link)
• 1x pārnēsājams tālruņa lādētājs strāvas padevei (šeit es to izmantoju, tomēr tas ir nedaudz liels. Ja vēlaties, varat izmantot citu: Amazon Link)
• 1x ultraskaņas HCSR04 sensors (šai saitei ir dažas papildu funkcijas, kas iemestas ar dažiem džemperu vadiem: Amazon Link)
• 3x Jumper vadu iepakojumi (vīrietis-sieviete, vīrietis-vīrietis, sieviete-sieviete. Amazon Link)
• 1x elastīgā blīvējuma kārba (16 unces, Amazon Link)
• 1x gleznotāja lente (Amazon Link)
• 1x smalks smilšpapīrs (apmēram 300 ir labs)
• Dažas popsicle nūjas un otas elastīgā blīvējuma uzklāšanai

• Piekļuve 3D drukāšanai. (Šeit ir salīdzinoši lēts un efektīvs 3D printeris - Amazon Link)

  • Sarkans pavediens 3D drukāšanai (Amazon Link
  • Melns pavediens 3D drukāšanai (Amazon Link)

Jūtieties brīvi pievienot visus materiālus, kurus esat izstrādājis savai projekta versijai!

2. solis: 3D drukātās detaļas un dizains

Šī projekta pirmajā daļā ir izveidota mehāniska sistēma, kurā tas varētu darboties. Tas ietver daudzas daļas, tostarp korpusu, vāku, lāpstiņas, asis motoriem līdz lāpstiņām, sensora stiprinājumu un asi, uz kuras sensora stiprinājums atrodas.

Komponenti ir izstrādāti SolidWorks un salikti kopā. Visi detaļu faili un montāža ir ievietoti zip failā, kas atrodams šī soļa beigās. Ņemiet vērā, ka SolidWorks nav vienīgā CAD programmatūra, ko varat izmantot, jo CAD var izmantot daudzas programmas, piemēram, Inventor un Fusion360. Jūs varētu tajās importēt SolidWorks detaļas.

Ir svarīgi atzīmēt, ka asis, kas tur lāpstiņas, ir koncentriski ar korpusa caurumiem, lai novērstu asu saliekšanu un tā iziešanu taisni no laivas.

Viss šajā projektā ir 3D drukāts (izņemot elektriskos komponentus), tāpēc izmēri ir svarīgi. Daļām es pieļāvu aptuveni 0,01 collu pielaidi, lai nodrošinātu, ka viss ir kopā (kaut kā brīvi). Bija mazāka pielaide asīm, kas virzās uz motoru, lai tās būtu cieši pieguļošas. Lāpstiņas ir cieši piestiprinātas pie ass, lai, ieslēdzot motorus, lāpstiņas kustētos un virzītu laivu.

Skatoties CAD, jūs pamanīsit elektrisko komponentu platformas. Tas ir paredzēts, lai komponenti "ielec" savā platformā, lai novērstu to pārvietošanos.

Lielākās izdrukas ir korpuss un vāks, tāpēc noteikti to ņemiet vērā, izstrādājot. Jums var nākties to sadalīt daļās, jo tas būtu pārāk liels, lai drukātu uzreiz.

3. darbība: vadības ķēde

Šeit mēs apspriedīsim elektrisko ķēdi, kas kontrolē laivu. Man ir shēma no Fritzing, kas ir noderīga programmatūra, kuru varat lejupielādēt šeit. Tas palīdz izveidot elektriskās shēmas.

Ne visi šajā projektā izmantotie komponenti ir Fritzing, tāpēc tie tiek aizstāti. Melnais fotosensors attēlo HCSR04 sensoru, un mazais pustilts ir L298N motora kontrolieris.

HCSR04 un L298N ir savienoti ar maizes dēļa barošanas sliedēm, kuras savukārt ir savienotas ar Arduino barošanas pusi (uz 5 V un zemējuma tapām). HCSR04 atbalss un sprūda tapas ir attiecīgi Arduino 12. un 13. tapā.

L298 iespējošanas tapas (tas kontrolē ātrumu) ir savienotas ar tapām 10 un 11 (iespējot A/motoru A) un 5 un 6 (ENB/motors B). Motoru jauda un pamatojums tiek pievienoti L298N portiem.

Arduino, protams, saņems strāvu no mūsu portatīvā tālruņa lādētāja. Kad ķēde ir ieslēgta, motori tiek iestatīti ar maksimālo ātrumu virzienā, ko nosaka mūsu tuvuma sensors. Tas tiks iekļauts kodēšanas daļā. Tas pārvietos laivu.

4. solis: Arduino kods

Tagad mēs nonākam pie visa, kas liek šim projektam darboties: kodam! Esmu pievienojis zip failu ar šī projekta kodu, kas atrodams šī soļa beigās. Tas ir pilnībā komentēts, lai jūs varētu izskatīt!

- Kods, kas rakstīts Arduino, ir rakstīts programmā, kas pazīstama kā Arduino integrētā attīstības vide (IDE). To vajadzētu lejupielādēt no Arduino oficiālās vietnes, kuru var atrast šeit. IDE ir rakstīts C/C ++ programmēšanas valodās.

Kods, kas rakstīts un saglabāts, izmantojot IDE, ir pazīstams kā skice. Iekļautas skicēs un klases failos un bibliotēkās, kuras varat iekļaut tiešsaistē vai tās, kuras izveidojāt pats. Detalizētus skaidrojumus par tiem un to, kā programmēt Arduino, var atrast šeit.

- Kā redzams šī soļa sākumā, man ir YouTube videoklips, kas sniedz galveno projekta skici, to varat pārbaudīt šeit! Tas apskatīs galveno skici un tās funkcijas.

- Tagad es īsi apskatīšu bibliotēku, ko izveidoju tuvuma sensora kontrolei. Bibliotēka ļauj viegli iegūt datus no sensora ar mazākām koda rindiņām manā galvenajā skicē.

. H failā (HCSR04.h) ir uzskaitītas funkcijas un mainīgie, kurus mēs izmantosim šajā bibliotēkā, un definēts, kas tiem var piekļūt. Mēs sākam ar konstruktoru, kas ir koda rinda, kas definē objektu (mūsu gadījumā "HCSR04ProxSensor", kuru mēs izmantojam), kurā ir iekavās ievadītās vērtības. Šīs vērtības būs mūsu izmantotās atbalss un sprūda tapas, kuras tiks piesaistītas mūsu izveidotajam sensora objektam (kuru var nosaukt, kā mums patīk, iekļaujot “HCSR04ProxSensor NameOfOurObject”). “Publiskās” definīcijas lietām var piekļūt jebkas, gan bibliotēkā, gan ārpus tās (piemēram, mūsu galvenā skice). Šeit mēs uzskaitīsim savas funkcijas, kuras mēs saucam galvenajā skicē. Privātā vietā mēs glabājam mainīgos, kas liek bibliotēkai darboties. Šos mainīgos var izmantot tikai mūsu bibliotēkas funkcijas. Tas būtībā ir veids, kā mūsu funkcijas izseko, kādi mainīgie un vērtības ir saistītas ar katru mūsu radīto sensora objektu.

Tagad mēs pārietam uz failu "HCSR04.cpp". Šeit mēs faktiski definējam savas funkcijas un mainīgos un to darbību. Tas ir līdzīgi kā tad, ja kodu rakstāt galvenajā skicē. Ņemiet vērā, ka funkcijas ir jānorāda, ko tās atgriež. Attiecībā uz "readSensor ()" tas atgriezīs skaitli (kā pludiņu), tāpēc mēs definējam funkciju atzīmi ar "float HCSR04ProxSensor:: readSensor ()". Ņemiet vērā, ka mums ir jāiekļauj "HCSR04ProxSensor::", ar šo funkciju saistītā objekta nosaukums. Izmantojot konstruktoru, mēs definējam savas tapas, atrodam objekta attālumu, izmantojot funkciju "readSensor ()", un iegūstam pēdējo nolasīto vērtību ar funkciju "getLastValue ()".

5. darbība: visu detaļu 3D montāža un montāža

Kad divi korpusa gabali ir izdrukāti, tos var salīmēt kopā ar gleznotāju lenti. Tam vajadzētu turēties kopā. Pēc tam jūs varat salikt visas pārējās detaļas kā parasti, pamatojoties uz mūsu CAD dizainu.

3D printeri darbojas ar g-kodu, ko varat iegūt, izmantojot printera komplektācijā iekļauto griezēja programmatūru. Šī programmatūra paņems.stl failu (no daļas, kuru izveidojāt CAD) un pārveidos to par kodu, ko printeris var nolasīt (šī faila paplašinājums dažādiem printeriem atšķiras). Pie populārām 3D drukāšanas griešanas ierīcēm pieder Cura, FlashPrint un citi!

3D drukāšanas laikā ir svarīgi zināt, ka tas prasa daudz laika, tāpēc noteikti plānojiet atbilstoši. Lai izvairītos no ilga drukāšanas laika un smagākām detaļām, varat drukāt ar aptuveni 10%pildījumu. Ņemiet vērā, ka lielāks pildījums palīdzēs pret ūdeni, kas iespiežas izdrukā, jo būs mazāk poru, taču tas arī padarīs detaļas smagākas un prasīs ilgāku laiku.

Gandrīz visas 3D izdrukas nav labi piemērotas ūdenim, tāpēc mums tās ir jāpārklāj ar ūdeni. Šajā projektā es izvēlējos lietot Flex Seal, jo tas ir diezgan vienkārši un darbojas ļoti labi, lai neļautu drukāt ūdeni.

6. solis: drukas hidroizolācija

Šīs izdrukas hidroizolācija ir svarīga, jo nevēlaties, lai dārgā elektronika tiktu bojāta!

Lai sāktu, mēs slīpēsim korpusa ārpusi un dibenu. Tas ir paredzēts, lai izveidotu rievas, lai elastīgais blīvējums varētu iesūkties, nodrošinot labāku aizsardzību. Jūs varat izmantot smalku/smalku smilšpapīru. Esiet piesardzīgs, lai neslīpētu pārāk daudz, dažiem gājieniem vajadzētu būt kārtībā.

7. solis: korpusa slīpēšana

Jūs redzēsit, kad apstāties, kad redzat, ka sāk parādīties baltas līnijas.

8. solis: uzklājiet elastīgo blīvējumu

Elastīgā blīvējuma uzlikšanai varat izmantot popsicle nūju vai suku. Noteikti nepalaidiet garām nevienu vietu un esiet pamatīgs. Jūs varat vienkārši iegremdēt instrumentu atklātā kannā un berzēt to uz korpusa.

9. solis: ļaujiet elastīgajam blīvētājam nostāties

Tagad gaidam! Parasti elastīgā blīvējuma izžūšana prasa apmēram 3 stundas, bet es ļautu tam sēdēt 24 stundas, lai būtu pārliecināts. Jūs varat uzklāt vēl vienu elastīgā blīvējuma kārtu, kad tā ir izžuvusi, lai vēl vairāk aizsargātu korpusu, taču tas ir nedaudz pārspīlēts (1 slānis man lieliski darbojās).

10. darbība: montāža un pārbaude

Tagad, kad elastīgais blīvējums ir izžuvis, es ieteiktu pirms elektrisko komponentu pievienošanas pārbaudīt korpusu ūdenī (ja korpuss NAV ūdensizturīgs, tas var radīt problēmas jūsu Arduino!). Vienkārši nogādājiet to savā izlietnē vai baseinā un pārbaudiet, vai laiva var peldēt ilgāk par 5 minūtēm bez noplūdēm.

Kad esam pārliecinājušies, ka mūsu korpuss ir ūdensizturīgs, mēs varam sākt pievienot visas mūsu detaļas! Pārliecinieties, vai Arduino, L298N un pārējās sastāvdaļas ir pareizi pievienotas to pareizajām tapām.

Lai vadi būtu piemēroti līdzstrāvas motoriem, es lodēju tērauda vadus pie motora vadiem, lai nodrošinātu, ka tie paliek ieslēgti. Lodēšana ir noderīga arī, lai pārliecinātos, ka visi savienojumi ir droši vai ja ir nepieciešams izveidot garāku vadu. Ja jūs nekad iepriekš neesat lodējis, varat uzzināt vairāk par to šeit!

Kad viss ir kopā, ievietojiet visas sastāvdaļas korpusā un veiciet dažus testus! Jūs vēlaties pārbaudīt, vai sensors darbojas, kā paredzēts, sērijas monitorā nolasot attāluma vērtības, pārbaudīt, vai motori griežas pareizi, piemēram.

11. solis: galaprodukts

Un tagad jūs esat pabeidzis! Pārbaudiet, vai testa braucienā nav kļūdu (pirms elektronikas pielietošanas veiciet peldēšanu ar laivu un korpusu), un esat gatavs!