מדגם אוטומטי להפגנה: 6 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

מדריך זה נוצר להגשמת דרישת הפרוייקט של מסלול המכוניות באוניברסיטת דרום פלורידה (www.makecourse.com)

הדגימה היא היבט חשוב כמעט בכל הלחות מכיוון שניתן לנתח אותן כדי לספק מידע חשוב למחקר, לתעשייה וכו '. אולם תדירות הדגימה יכולה להיות מייגעת ולדרוש נוכחות תכופה של מישהו שייקח את המדגם כולל סופי שבוע, חגים וכו'. מדגם אוטומטי יכול להקל על דרישה כזו ומונע את הצורך בתזמון ותחזוקה של לוח הדגימות והצוות לביצועו. במדריך זה נבנה מדגם אוטומטי להפגנה כמערכת פשוטה שניתן לבנות ולהפעיל בקלות. אנא צפה בסרטון המקושר כדי להציג סקירה כללית של התפתחות הפרויקט הזה.

להלן רשימת החומרים המשמשים לבניית פרויקט זה, ניתן יהיה למצוא את כל המרכיבים הללו בחנויות או באינטרנט בחיפוש מהיר:

• 1 x 3D מדפסת
• 1 x אקדח דבק חם
• 3 x ברגים
• 1 x מברג
• 1 x ארדואינו אונו
• 1 x לוח לחם
• 1 x USB לכבל Arduino
• 1 x 12V, 1A חבית תקע אספקת חשמל חיצונית
• 1 x 12V משאבה פריסטלטית עם נהג אידואינו
• 1 x מנוע צעד Nema 17 עם EasyDriver
• 1 x מתג קנה מגנטי
• 2 כפתורים
• בקבוקון מדגם 1 x 25 מ"ל
• 1 x 1.5 אינץ 'x 1.5 אינץ' קלקר, חלול
• חוטי סיכה לחיבור ארדואינו ולוח לחם
• תוכנת CAD (כלומר Fusion 360/AutoCAD)

שלב 1: ייצר מערכת מתלים ופיניאר לינארית

על מנת להעלות ולהוריד את הבקבוקון לקבלת הדגימה, השתמשתי במערכת מתלה ליניארית שנלקחה מ- Thingiverse (https://www.thingiverse.com/thing:3037464) באשראי למחבר: MechEngineerMike. עם זאת כל מערכת מתלה ופיניון בגודל המתאים אמורה לפעול. מערכת מתלה וסיכה מיוחדת זו מותקנת יחד עם ברגים. בעוד סרוו מוצג בתמונות, נעשה שימוש במנוע צעד כדי לספק את המומנט הדרוש.

הגדרות הדפסה מומלצות (להדפסת כל החלקים):

• רפסודות: לא
• תומך: לא
• רזולוציה:.2 מ"מ
• מילוי: 10%
• בהתאם לאיכות מדפסת התלת מימד שלך, שיוף חלקים מודפסים של פגמים יהפוך את ההרכבה לחלקה יותר

שלב 2: מעמד ייצור

כדי לאכלס את בלוק החיישנים (יידון בהמשך) ואת הצינורות מהמשאבה הפריסטלטית כדי למלא את הבקבוקון במדגם, יש לייצר מעמד. מכיוון שמדובר במודל הדגמה בו היה צורך לבצע שינויים בדרך, נוצלה גישה מודולרית. כל בלוק תוכנן כתצורה זכר לנקבה עם שלושה סיכות/חורים בקצותיהם בהתאמה כדי לאפשר שינוי קל, הרכבה ופירוק. בלוק הבניין הפינתי שימש כבסיס וחלקו העליון של הדוכן, בעוד הבלוק השני שימש להאריך את גובה הדוכן. קנה המידה של המערכת תלוי בגודל המדגם שרצוי לקחת. בקבוקונים של 25 מ ל שימשו עבור מערכת מסוימת זו והבלוקים תוכננו עם הממדים הבאים:

• בלוק H x B X D: 1.5 "x 1.5" x 0.5"
• רדיוס פין זכר/נקבה x אורך: 0.125 "x 0.25"

שלב 3: ייצור בלוקים של חיישן

כדי למלא בקבוקון עם מדגם לפי הפקודה, נעשה שימוש בגישה מבוססת חיישנים. מתג קנה מגנטי משמש להפעלת המשאבה הפריסטלטית כאשר שני המגנטיקה מתאחדים. לשם כך כאשר הבקבוקון מורם לקבלת הדגימה, תוכננו בלוקים בעלי אותן מידות ועיצוב דומה לאלה ששימשו לייצור המעמד אך יש להם ארבעה חורים ליד כל פינה לסיכות (עם רדיוס זהה לזכר/נקבה סיכות של הבלוקים ואורך של 2 "אך עם ראש מעט עבה יותר למניעת החלקה מהגוש) עם עוד חור בקוטר 0.3" במרכז לצינור שימלא את הבקבוקון. שני גושי חיישנים מוערמים יחד עם סיכות העוברות דרך חורי הפינה של כל בלוק. קצה הפינים מבוצע בחורי הפינה של בלוק החיישנים העליון כדי לייצב את הבלוקים, נעשה שימוש בדבק חם אך רוב הדבקים האחרים אמורים לפעול גם כן. כאשר כל מחצית המתג נדבקת לצד של כל בלוק, כאשר הבקבוקון יעלה על ידי מערכת המתלים הליניארית המופעלת כדי לקבל את הדגימה, היא תעלה את הבלוק התחתון לאורך הפינים כדי לפגוש את החיישן העליון. לחסום ולחבר את המתגים המגנטיים, להפעיל את המשאבה הפריסטלטית. שים לב שחשוב לעצב את הסיכות וחורי הפינות בכדי שיהיה להם מספיק מרווח כדי לאפשר לגוש התחתון להחליק בקלות למעלה ולמטה לאורך הפינים (לפחות 1/8 אינץ ').

שלב 4: שליטה: צור קוד Arduino וחיבורים

חלק א ': תיאור קוד

על מנת שהמערכת תתפקד כמתוכנן, לוח Arnoino Uno משמש לביצוע הפונקציות הרצויות הללו. ארבעת הרכיבים העיקריים הדורשים שליטה הם: התחלת התהליך שבמקרה זה היו לחצני מעלה ומטה, מנוע הצעד להעלות ולהוריד את מערכת המתלים הליניאריים המחזיקים את הבקבוקון, מתג הקנה המגנטי להפעלה כאשר בלוקים החיישן מורמים. על ידי הבקבוקון, והמשאבה הפריסטלטית כדי להדליק ולמלא את הבקבוקון כאשר מתג הקנה המגנטי מופעל. כדי שהארדואינו יבצע את הפעולות הרצויות הללו עבור המערכת יש להעלות את הקוד המתאים לכל אחת מהפונקציות המתוארות לארדואינו. הקוד (הערה כדי להקל על המעקב) ששימש במערכת זו הורכב משני חלקים עיקריים: הקוד הראשי, ומחלקת מנוע הצעדים המורכבת מכותרת (.h) ו- C ++ (.cpp) ו- מצורפים כקובצי pdf עם שמותיהם המתאימים. תיאורטית ניתן להעתיק ולהדביק קוד זה אך יש לבדוק כי לא הייתה שגיאת העברה. הקוד הראשי הוא מה שמבצע בפועל את רוב הפונקציות הרצויות לפרויקט זה והוא מתאר את האלמנטים העיקריים להלן ואפשר יהיה לעקוב אחריו בקלות בקוד המגיב:

• כלול את הכיתה להפעלת מנוע הצעד
• הגדר את כל המשתנים ואת מיקומי הסיכה שהוקצו להם ב- Arduino
• הגדר את כל רכיבי הממשק ככניסות או יציאות ל- Arduino, הפעל את מנוע הצעדים
• הצהרת if שמפעילה את המשאבה הפריסטלטית אם מתג הקנה מופעל (זה אם הצהרה היא בכל לולאות אם ולמרות כל עוד כדי לוודא שאנו בודקים כל הזמן אם יש להפעיל את המשאבה)
• תואם אם הצהרות שכאשר לוחצים למעלה או למטה כדי לסובב את מנוע הצעד מספר פעמים (בעזרת לולאת while) בכיוון המתאים

מחלקת מנוע הצעדים היא למעשה תכנית המאפשרת למתכנתים לשלוט בחומרה דומה עם אותו קוד; תיאורטית אתה יכול להעתיק את זה ולהשתמש בו עבור מנועי צעד שונים במקום צורך לכתוב קוד כל פעם מחדש! קובץ הכותרת או קובץ.h מכיל את כל ההגדרות המוגדרות ומשמשות במיוחד עבור מחלקה זו (כמו הגדרת המשתנה בקוד הראשי). קוד C ++ או קובץ.cpp הוא קטע העבודה בפועל בכיתה ובמיוחד עבור מנוע ה- steppr.

חלק ב: התקנת חומרה

מכיוון שהארדואינו מספק רק 5V והמנוע צעד והמשאבה הפריסטלטית דורשים 12V, נדרש מקור כוח חיצוני ומשולב עם מנהלי התקנים מתאימים לכל אחד. מכיוון שהגדרת החיבורים בין לוח הלחם, ארדואינו והרכיבים המתפקדים יכולים להיות מסובכים ומייגעים, צורפה תרשים חיווט כדי להציג בקלות את התקנת החומרה של המערכת לשכפול קל.

שלב 5: הרכבה

כשהחלקים מודפסים, החומרה קווית והגדרת הקוד הגיע הזמן לאחד הכל.

1. הרכיב את מערכת המתלים והאחיזה כאשר זרוע מנוע הצעד מוכנסת לחריץ ההילוך המיועד למנוע הסרוו (עיין בתמונות בשלב 1).
2. חבר את גוש הקלקר לחלק העליון של המדף (השתמשתי בדבק חם).
3. הכנס את הבקבוקון לבלוק הקלקר החלול, (קלקר מספק בידוד למניעת השפלה של הדגימה עד שתוכל לאחזר אותו).
4. הרכיבו את המעמד המודולרי עם אבני הפינה לבסיס ולחלק העליון, הוסיפו כמה שיותר מהבלוקים האחרים כדי שהגובה המתאים יתאים לגובה שהמערכת המתלה מעלה ומוריד. לאחר קביעת התצורה הסופית מומלץ לשים דבק בקצות הנקבה של הבלוקים ולצרוף את קצות הזכר. זה מבטיח בונג חזק וישפר את תקינות המערכת.
5. חבר את החצאים המתאימים של מתגי הקנה המגנטי לכל בלוק חיישן.
6. ודא שבלוק החיישנים התחתון של החיישן נע בחופשיות לאורך הפינים (כלומר שיש מספיק מרווח בחורים).
7. הרכיבו את הארדואינו ואת החיבורים החוטיים המתאימים, כולם שוכנים בקופסה השחורה בתמונה יחד עם מנוע הצעדים.
8. חבר את כבל ה- USB ל- Arduino ולאחר מכן למקור 5V.
9. חבר את ספק הכוח החיצוני לשקע (שים לב למניעת קיצור אפשרי של הארדואינו, חשוב מאוד לעשות זאת בסדר זה ולוודא שהארדואינו אינו נוגע בשום מתכת או שהעלאת נתונים אליו כאשר הוא מחבר את החיצוני. ספק כוח).
10. בדוק הכל
11. לִטעוֹם!

שלב 6: דוגמה

מזל טוב! יצרת מדגם אוטומטי להפגנה משלך! למרות שמדגם אוטומטי זה לא יהיה כל כך מעשי לשימוש במעבדה כפי שהוא, כמה שינויים יגרמו לזה להיות כך! לפקוח עין על הוראות עתידיות לגבי שדרוג מדגם ההדגמה האוטומטי שלך בכדי שתוכל להשתמש במעבדה בפועל! בינתיים אל תהסס להציג את עבודתך הגאה ולהשתמש בה כראות עיניך (אולי מתקן משקה מפואר!)