„Active Control“vėjo malūnas: 5 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:44

Ši instrukcija buvo sukurta vykdant Pietų Floridos universiteto „Makecourse“projekto reikalavimą (www.makecourse.com)

Turėjau pasirinkti projektą, kurį suprojektuoti ir sukurti nuo pat pradžių. Nusprendžiau, kad noriu pabandyti sukurti vėjo malūną, kuris pajustų vėjo kryptį ir aktyviai susidurtų su juo, nereikalaudamas mentės ar uodegos. Kadangi šiame projekte daugiausia dėmesio skyriau jutikliui ir PID valdymo deriniui, vėjo malūnas nieko nedaro su energija, kuri sukasi ašmenimis. Nedvejodami pakeiskite dizainą, kad jis būtų naudingesnis! Tai nėra vienintelis būdas tai sukurti. Pakeliui turėjau išspręsti keletą nenumatytų problemų ir tai paskatino mane naudoti įvairias medžiagas ar įrankius. Keletą kartų apsipratau su dalimis, esančiomis po ranka, arba pašalintais iš senų prietaisų ar technologijų. Taigi dar kartą, nedvejodami zig, kur aš zagged. Norėdami visiškai dokumentuoti šį projektą, turėčiau veiksmingai sunaikinti savo projektą, kad galėčiau pateikti kiekvieno kūrimo žingsnio nuotraukas. Aš nenoriu to daryti. Vietoj to aš pateikiau 3D modelius, medžiagų sąrašą ir naudingų patarimų, kuriuos išmokau sunkiai.

Priedai:

Aš įtraukiau „Arduino“kodą ir „Autodesk“failus. Jums taip pat reikės šių įrankių:

-Mažas vamzdžių pjaustytuvas-Lituoklis, lydmetalis, srautas-Varžtų atsuktuvai-Gręžtuvas-skustuvas arba dėžutės pjaustytuvas arba peilis-Karštas klijų pistoletas- (pasirinktinai) šilumos pistoletas

Medžiagos:

-24 colių.25 colių skersmens aliuminio vamzdeliai (aš gavau iš „Mcmaster-Carr“) -Arduino Uno-28BYJ48 Stepper-ULN2003 žingsninis valdiklis- (1 parinktis) Gravitacijos variklio skydas ir salės efekto jutiklis iš „DfRobot“(2 variantas) bet kuris kitas analoginis sukimosi jutiklis-3+ švino slydimo ar blynų žiedo projekciniai guoliai nosies mazgui-varžtai-mediena platformai-baterijos (aš naudoju 9v plokštę ir maitinu žingsnį 7,8 Li-Po) -RC plokštuminiai stumiamieji strypai (tiks bet kokia standi mažo skersmens viela).

1 žingsnis: modeliuokite vėjo malūną

Šiam vėjo malūno projektui modeliuoti naudojau „Autodesk Inventor Student“leidimą. Į šią instrukciją įtraukiau stl failus. Jei tai daryčiau dar kartą, aš smarkiai padidinčiau ašmenų paviršiaus plotą, kad jie geriau veiktų tokiu mastu. Modeliuojant projektą reikia nepamiršti jūsų dalių masto ir turimo spausdintuvo skiriamosios gebos/leistinų nuokrypių. Būtinai padidinkite savo modelio mastelį, kad jis atitiktų visus reikalingus jutiklius ar kitą įmontuotą įrangą.

Taip pat sužinojau, kad dėl stiprumo susirūpinusių konstrukcinėms dalims aš naudoju gaminius, tokius kaip aliuminio vamzdžiai. Aš nusipirkau savo guolius iš „Mcmaster-Carr“ir jie turėjo 3D modelį, kurį panaudojau, kad tvirtinčiau juos labai gerai.

Radau, kad dalių piešimas prieš bandant jas modeliuoti padėjo procesui paspartėti, taip pat sumažino koregavimų, kuriuos reikėjo atlikti, kad dalys veiktų kartu, skaičių.

2 žingsnis: Surinkite spaudinius

Nuplėškite nešvarumus ant guolių paviršių; jei reikia, šlifuokite juos.

Naudojau šilumą (atsargiai!), Kad ištiesčiau pora ašmenų, kurios sulenkė aušinimo metu.

Įdėkite aparatūrą į jų tvirtinimo angas/skyles lėtai.

Kai konstrukcija bus surinkta, pridėkite jutiklius ir elektroniką. Aš karštai priklijavau elektroniką prie projekto dėžutės ir panaudojau lituoklį „suvirinti“jutiklio laikiklį į jo tvirtinimo angą korpuse.

3 žingsnis: Surinkite elektroniką

Įsitikinkite, kad turite gerus ryšius su viskuo. Nėra atviros vielos; nėra galimo trumpojo jungimo.

Įsitikinkite, kad jutiklis yra tvirtai pritvirtintas.

Nurodykite kodą, kad nustatytumėte, kurie kaiščiai yra įkišti. (t. y. žingsninio variklio laidai arba jutiklio analoginė viela.)

Aš variau variklį iš išorinio šaltinio, o ne per „Arduino“plokštę. Aš nenorėjau sugadinti plokštės, jei variklis sunaudoja daug srovės.

4 žingsnis: užprogramuokite „Arduino“

Programa ir uždaro ciklo valdymo schema yra šio projekto esmė. Pridėjau „Arduino“kodą ir jis yra visiškai pakomentuotas. Derindamas PID, supratau, kad man buvo lengviau, jei atlikčiau šiuos veiksmus: 1) Nustatykite visus PID padidinimus į nulį. 2) Padidinkite P reikšmę, kol atsakas į klaidą bus pastovus svyravimas. 3) Padidinkite D vertę, kol svyravimai išnyks. 4) Kartokite 2 ir 3 veiksmus, kol nebegausite jokio pagerėjimo.

5) Nustatykite P ir D į paskutines stabilias vertes. 6) Padidinkite I vertę, kol ji grįš į nustatytą vertę be pastovios būsenos klaidos.

Dėl mechaninės konstrukcijos sukūriau „deadzone“funkciją, kad būtų nutrauktas variklio maitinimas, kai vėjo malūnas yra tinkamai nukreiptas. Tai smarkiai sumažina žingsninio variklio šilumą. Prieš tai aš jį paleidau ir jis buvo pakankamai karštas, kad iškreiptų bokšto platformą ir iškristų iš jo kalno.

Ašmenų agregatas nėra visiškai subalansuotas ir yra pakankamai sunkus, kad sukamasis mazgas suvyniotų. Vibravimas iš esmės suteikia klaidingą jutiklio informaciją PID procesui ir prideda triukšmo, sukeliančio pernelyg didelį judėjimą ir taip šilumą.

5 žingsnis: tapkite inžinieriumi

Kai viskas bus surinkta ir užprogramuota, susiraskite ventiliatorių ar atogrąžų audrą ir išbandykite savo kūrybą! Dalis įdomumo kuriant tai buvo išsiaiškinti, kaip išspręsti iškilusias problemas. Dėl šios priežasties ši instrukcija yra smulkmena. Be to, jei bandysite tai sukurti ir išsiaiškinsite geresnius sprendimus, aš tai padariau, pasidalykite jais. Mes visi galime mokytis vieni iš kitų.