מפעיל לינארי וסיבובי: 11 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

מדריך זה עוסק כיצד ליצור מפעיל לינארי עם פיר מסתובב. המשמעות היא שאתה יכול להזיז אובייקט קדימה ואחורה ולסובב אותו בו זמנית. אפשר להזיז אובייקט 45 מ מ (1.8 אינץ ') קדימה ואחורה ולסובב אותו 180 מעלות.

העלויות הן בערך 50 $. ניתן להדפיס את כל החלקים בתלת מימד או לקנות בחנות חומרה.

המנועים המשומשים הינם שני מנועי סרוו הקיימים במסחר. לצד השירותים הנמוכים במחיר הנמוך יש מאפיין שימושי: Servos אינם זקוקים להגיון בקרה נוסף. במקרה שאתה משתמש ב- Arduino [1] ובספריית ה- Servo שלו [2], כתיבת ערך בין 0 ל -180 היא במיקום ישיר של מנוע הסרוו ובמקרה שלנו המיקום של המפעיל. אני מכיר רק את הארדואינו אבל אני בטוח שבפלטפורמות אחרות גם מאוד פשוט לשלוט בסרווואים ומכאן המפעיל הזה.

כדי לבנות אותו צריך מכונת מקדחה עומדת ומקדח מתכת 4.2 מ מ. אתה הולך לקדוח אגוזים M4 כדי להיות מסבי השרוול שלך.

יתר על כן, אתה צריך ספסל טוב ומברגה כדי לחתוך חוט M4 על מוט מתכת. לקיבוע המוטות יש צורך בברז M4.

אספקה

1 סטנדרטי סרוו מגדל פרו MG946R. מגיע עם זרוע סרוו, 4 ברגי הרכבה M2 ו -4 קליפות פליז d3

1 מיקרו סרוו מגדל פרו MG90S. מגיע עם זרוע סרוו ו -2 ברגי הרכבה

בורג 11 מ 'x 10 מ מ שטוח

מכונת כביסה 4 M4

אגוז 6 M4

טבעת הצמד אחת d4 מ מ

מהדק ד 1 מ מ

1 דיבל עץ d6 x l120

2 מוט פלדה או אלומיניום d4 x l166 עם חוט M4 x l15 בקצה אחד

1 מוט פלדה או אלומיניום d4 x l14 עם חריץ טבעת הצמד

1 מוט פלדה או אלומיניום d4 x l12

מקרא: l: אורך במילימטרים, d: קוטר במילימטרים

שלב 1: חלקים מודפסים בתלת מימד

או שאתה צריך להדפיס את החלקים בצד שמאל או בצד ימין. התמונות במדריך זה מציגות מפעיל LnR בצד שמאל (מבט מקדימה, מעץ העץ נמצא בצד שמאל).

אם אין לך מדפסת תלת מימד, אני ממליץ לחפש שירות הדפסה תלת מימדית בקרבת מקום.

שלב 2: מסבי מחוון

כמסבים, אגוזי M4 משמשים! לשם כך, אתה מקדח את החורים (M4/3.3 מ"מ) בעזרת מקדח המתכת של 4.2 מ"מ. לחץ על אגוזי M4 הקידוחים לתוך הפתחים שבמחוון.

הדבק 2 מכונות כביסה M4 על המחוון ועל החלק העליון של המחוון.

שלב 3: סרקו מירו וזרוע הארכה

הרכיבו את המיקרו סרוו על המחוון.

בצד ימין אתה רואה את זרוע המאריך ואת 2 אגוזים M4 הנותרים. לחץ על אגוזי M4 הקידוחים בפתחי זרוע המאריך.

שלב 4: מחוון ופיר הניתן לסיבוב

הרכיב מחוון, זרוע הארכה וחלקו העליון של המחוון. השתמש במוט המתכת הקטן באורך 12 מ מ כציר.

בתחתית התמונה רואים את האוגן המחובר לזרוע המיקרו סרוו.

אתה צריך לקדוח חור בגודל 1.5 מ מ לתוך תבל העץ (מימין למטה בתמונה), אחרת העץ יישבר.

שלב 5: ג'וינט סרוו

לקדוח חור של 4.2 מ"מ לזרוע הסרוו הסטנדרטית ולהוסיף חריץ למוט המתכת 14 מ"מ עבור טבעת הצמד.

הדביקו את אחת הכביסות על זרוע הסרוו.

כך עורמים את הרכיבים מלמעלה למטה:

1) הרכיב את טבעת הצמד על הציר

2) הוסיפו מכונת כביסה

3) החזק את זרוע הסרוו מתחת לזרוע המאריך ולחץ דרכה את הציר המורכב.

4) הוסיפו מעט דבק לטבעת הקיבוע ולחצו אותו מלמטה אל הציר.

התמונה אינה מעודכנת. במקום טבעת הצמד השנייה זה צועק להראות את טבעת הקיבוע. הרעיון עם טבעת הקיבוע הוא שיפור בעיצוב המקורי.

שלב 6: הר סרוו

סרוו הסטנדרטי מחובר למפעיל. על מנת להביא את הסרוו דרך הפתח, עליך להסיר את המכסה התחתון שלו כך שתוכל לכופף את הכבל כלפי מטה.

ברגי ההרכבה נכנסים תחילה לתוך קליפות הלכלוך ולאחר מכן דרך החורים במפעיל. מקדחים את הברגים לתוך בלוקי הקיבוע הנמצאים מתחת לבסיס ה- LnR.

שלב 7: תנועה לאורך

בעזרת ברז הבורג M4 אתה חותך חוט לחורי 3.3 מ מ של המטוס האחורי של בסיס ה- LnR.

המחוון נע על שני מוטות המתכת. אלה נדחפים דרך החורים הקדמיים של 4.2 מ מ של בסיס ה- LnR, ואז דרך מסבי המחוון ומתקנים בעזרת חוט M4 במישור האחורי של המפעיל.

שלב 8: מכסים

זהו מפעיל LnR!

לתיקון כבל המיקרו סרוו משתמשים בחלק מהדק נייר. הרכיבו את מכסה המנוע על המפעיל וסיימתם.

שלב 9: סקיצה Arduino (אופציונלי)

חבר שני פוטנציומטרים לכניסות Arduino A0 ו- A1. סיכות האות הן 7 לסיבוב ו -8 לתנועה לאורך.

חשוב שתוציא את 5 וולט מהארדואינו עבור הפוטנציומטרים ולא מספק הכוח החיצוני של 5 וולט. כדי להפעיל את הסרוואות עליך להשתמש באספקת חשמל חיצונית.

שלב 10: מעבר לדוגמא תכנות (אופציונלי)

כך אני מבטל שגיאות שיטתיות בתוכנה השולטת במפעיל LnR. על ידי ביטול שגיאת המיקום עקב טרנספורמציה מכאנית ובשל משחק מכני, אפשרי דיוק מיקום של 0.5 מילימטר בכיוון אורך ו -1 מעלות בתנועה סיבובית.

טרנספורמציה מכנית: ניתן לכתוב את פונקציית המפה של Arduinos [5] כ: f (x) = a + bx. עבור מערך נתוני ההדגמה [6], הסטייה המרבית היא 1.9 מ"מ. המשמעות היא שבשלב מסוים, מיקומו של המפעיל רחוק כמעט 2 מילימטרים מהערך הנמדד.

עם פולינום בעל דרגה של 3, f (x) = a + bx + cx^2 + dx^3, הסטייה המרבית לנתוני ההדגמה היא 0.3 מילימטרים; פי 6 יותר מדויק. כדי לקבוע את הפרמטרים a, b, c ו- d, עליך למדוד לפחות 5 נקודות. מערך נתוני ההדגמה כולל יותר מ -5 נקודות מדידה, אך 5 מספיקות.

משחק מכני: עקב המשחק המכני, יש קיזוז במצב אם אתה מזיז את המפעיל קודם קדימה ולאחר מכן אחורה, או אם אתה מזיז אותו בכיוון השעון ולאחר מכן נגד כיוון השעון. בכיוון האורך, למפעיל יש משחק מכני בשני המפרקים שבין זרוע הסרוו למחוון. לתנועה הסיבובית, למפעיל יש משחק מכני בין המחוון לפירים. למנועי הסרוו יש גם משחק מכני בעצמם. כדי לבטל את המשחק המכני, הכללים הם: א) כאשר נעים קדימה או עם כיוון השעון, הנוסחה היא: f (x) = P (x) B) כאשר נעים אחורה או נגד כיוון השעון, הנוסחה היא: f (x) = P (x) + O (x)

P (x) ו- O (x) הם פולינומים. O הוא הקיזוז המתווסף עקב המשחק המכני. כדי לקבוע את הפרמטרים הפולינומיים, יש למדוד 5 נקודות בעת תנועה בכיוון אחד ואותן 5 נקודות בעת הזזה בכיוון ההפוך.

אם אתה מתכנן לשלוט במנועי סרוו מרובים עם Arduino ואני שכנעתי אותך לבצע כיול תוכנה באמצעות פולינומים, עיין בספריית prfServo Arduino שלי [4].

לסרטון הכונן להובלת העפרון נעשה שימוש בספריית prfServo. לכל אחד מארבעת הסרבים נעשה כיול של חמש נקודות לשני הכיוונים.

שגיאות שיטתיות אחרות: למפעיל יש שגיאות שיטתיות נוספות: חיכוך, אקסצנטריות והרזולוציה של ספריית הסרווו ומנועי סרוו המשומשים.

אולי, יותר כעובדה מהנה, הרזולוציה של מגן סרוו Adafruit [3] היא 0.15 מ"מ בכיוון האורך! הנה הסיבה: מגן הסרוו משתמש בשבב PCA9685 כדי לייצר את אות ה- PWM. ה- PCA9685 נועד ליצור אותות PWM בין 0 ל -100 % ויש לו 4096 ערכים לכך. אבל עבור סרוו, משתמשים רק בערכים של מאפשר אומר 200 (880 מיקרון) עד 500 (2215 מיקרומטר). רכזת 45 מ"מ מחולקת ב- 300 היא 0.15 מ"מ. אם אתה עושה את החישוב עבור התנועה הסיבובית, 180 מעלות חלקי 300 נקודות הוא 0.6 מעלות.

שלב 11: הפניות

[1] Arduino: https://www.arduino.cc/[2] ספריית סרוו: https://www.arduino.cc/en/reference/servo[3] Adafruit ServoShield: https://www.adafruit. com/product/1411 [4] ספריית prfServo: https://github.com/mrstefangrimm/prfServo [5] פונקציית מפת Arduino:

[6] מערך נתונים לדוגמה: 0 4765 42610 38815 35620 32525 30030 27635 25240 22445 194