Maketas: vieniša valtis: 11 žingsnių

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Šis nurodymas buvo sukurtas vykdant Pietų Floridos universiteto „Makecourse“projekto reikalavimą (www.makecourse.com).

Pirmą kartą naudojate „Arduino“, 3D spausdinimą ir kompiuterinį dizainą (CAD)? Šis projektas yra puikus būdas išmokti visų šių temų pagrindų ir suteikia erdvės jūsų kūrybai, kad ji taptų jūsų pačių! Jame yra daug CAD modeliavimo pagal valties struktūrą, įvadas į autonomines sistemas ir pristatoma 3D spaudinių hidroizoliacijos koncepcija!

1 žingsnis: medžiagų sąrašas

Norėdami pradėti projektą, pirmiausia turite žinoti, su kuo dirbsite! Štai medžiagos, kurias turėtumėte turėti prieš pradėdami:

• 1x „Arduino Uno R3“mikrovaldiklis ir USB kabelis („Amazon Link“)
• 1x L298N variklio valdiklis („Amazon Link“)
• 4x (2 yra atsarginės) 3-6V nuolatinės srovės varikliai („Amazon Link“)
• 2x 28BYJ-48 žingsniniai varikliai ir ULN2003 moduliai („Amazon Link“)
• 1x nešiojamasis telefono įkroviklis, skirtas maitinti (čia aš naudoju, tačiau jis yra šiek tiek didelis. Jei norite, galite naudoti kitą: „Amazon Link“)
• 1x ultragarsinis HCSR04 jutiklis (šioje nuorodoje yra keletas papildomų priedų su kai kuriais jungiamaisiais laidais: „Amazon Link“)
• 3x „Jumper“laidų paketai (vyras-moteris, vyras-vyras, moteris-moteris. „Amazon Link“)
• 1x „Flex Seal“skardinė (16 uncijų, „Amazon Link“)
• 1x Dailininko juosta („Amazon Link“)
• 1x smulkaus švitrinio popieriaus (gerai apie 300)
• Keletas lazdelių ir šepečių, skirtų lanksčiam sandarinimui

• Prieiga prie 3D spausdinimo. (Čia yra palyginti pigus ir efektyvus 3D spausdintuvas - „Amazon Link“)

  • Raudona gija 3D spausdinimui („Amazon Link“)
  • Juoda gija 3D spausdinimui („Amazon Link“)

Nesivaržykite pridėti bet kokios medžiagos, kurią sugalvojote savo projekto versijai!

2 žingsnis: 3D spausdintos dalys ir dizainas

Pirmoje šio projekto dalyje sukuriama mechaninė sistema, kurioje jis galėtų veikti. Tai apimtų daug dalių, įskaitant korpusą, dangtį, mentes, variklių ašmenis prie mentelių, jutiklio laikiklį ir ašį, ant kurios sėdi jutiklio laikiklis.

Komponentai suprojektuoti „SolidWorks“ir sudėti į surinkimą. Visi dalių failai ir surinkimas buvo sudėti į ZIP failą, kurį galite rasti šio veiksmo pabaigoje. Atminkite, kad „SolidWorks“nėra vienintelė CAD programinė įranga, kurią galite naudoti, nes daug programų, tokių kaip „Inventor“ir „Fusion360“, gali būti naudojamos CAD. Galite į jas importuoti „SolidWorks“dalis.

Svarbu pažymėti, kad ašmenys, laikantys mentes, yra koncentriškai su korpuso skylėmis, kad ašis nesulenktų ir ji neišeitų tiesiai iš valties.

Viskas šiame projekte yra atspausdinta 3D (išskyrus elektrinius komponentus), todėl matmenys yra svarbūs. Aš daviau maždaug 0,01 colio nuokrypius dalims, kad užtikrintų, jog viskas dera tarpusavyje (tarsi laisvai). Buvo mažiau tolerancijos ašims, einančioms į variklį, kad jos būtų tvirtai priglundančios. Irklentės yra tvirtai pritvirtintos prie ašies, kad įjungus variklius irklai judėtų ir stumtų valtį.

Žiūrėdami CAD, pastebėsite elektrinių komponentų platformas. Tai yra tam, kad komponentai „iššoktų“į savo platformą ir neleistų jiems judėti.

Didžiausi atspaudai yra korpusas ir dangtis, todėl projektuodami būtinai turėkite tai omenyje. Jums gali tekti padalyti jį į dalis, nes būtų per didelis spausdinti iš karto.

3 žingsnis: Valdymo grandinė

Čia aptarsime elektros grandinę, valdančią valtį. Turiu schemą iš „Fritzing“, kuri yra naudinga programinė įranga, kurią galite atsisiųsti čia. Tai padeda sukurti elektros schemas.

Ne visi šiame projekte naudojami komponentai yra „Fritzing“, todėl jie keičiami. Juodasis fotosensorius žymi HCSR04 jutiklį, o mažas pusiau tiltas yra L298N variklio valdiklis.

„HCSR04“ir „L298N“yra prijungti prie maitinimo bėgių ant duonos lentos, kurie savo ruožtu yra prijungti prie „Arduino“maitinimo pusės (ant 5 V ir įžeminimo kaiščių). „HCSR04“aido ir paleidimo kaiščiai atitinkamai pereina prie „Arduino“12 ir 13 kaiščių.

L298 įjungimo kaiščiai (valdantys greitį) yra prijungti prie 10 ir 11 kaiščių (įjungti A/variklį A) ir 5 ir 6 (ENB/variklis B). Tada variklių galia ir pagrindai prijungiami prie L298N prievadų.

Žinoma, „Arduino“gaus energiją iš mūsų nešiojamojo telefono įkroviklio. Kai grandinė įjungta, varikliai nustatomi maksimaliu greičiu mūsų artumo jutiklio nurodyta kryptimi. Tai bus padaryta kodavimo dalyje. Tai pajudins valtį.

4 žingsnis: „Arduino“kodas

Dabar pereiname prie to, kas lemia šio projekto veikimą: kodą! Pridėjau ZIP failą, kuriame yra šio projekto kodas, kurį galima rasti šio veiksmo pabaigoje. Tai visiškai pakomentuota, kad galėtumėte peržiūrėti!

- „Arduino“parašytas kodas yra parašytas programoje, vadinamoje „Arduino“integruota kūrimo aplinka (IDE). Tai turėtumėte atsisiųsti iš oficialios „Arduino“svetainės, kurią galite rasti čia. IDE yra parašytas C/C ++ programavimo kalbomis.

Per IDE parašytas ir išsaugotas kodas yra žinomas kaip eskizas. Įtraukti į eskizus ir klasės failus bei bibliotekas, kurias galite įtraukti iš interneto arba tų, kuriuos sukūrėte patys. Išsamius jų paaiškinimus ir tai, kaip programuoti „Arduino“, rasite čia.

- Kaip matyti šio žingsnio pradžioje, turiu „YouTube“vaizdo įrašą, apimantį pagrindinį projekto eskizą, jį galite patikrinti čia! Tai apims pagrindinį eskizą ir jo funkcijas.

- Dabar trumpai apžvelgsiu biblioteką, kurią sukūriau artumo jutikliui valdyti. Biblioteka leidžia lengvai gauti duomenis iš jutiklio, nes mano pagrindiniame eskize yra mažiau kodo eilučių.

. H failas (HCSR04.h) yra sąrašas funkcijų ir kintamųjų, kuriuos naudosime šioje bibliotekoje, ir nustato, kas gali juos pasiekti. Pradedame nuo konstruktoriaus, kuris yra kodo eilutė, apibrėžianti objektą (mūsų atveju - „HCSR04ProxSensor“, kurį naudojame), kuriame yra skliausteliuose įvestos vertės. Šios vertės bus mūsų naudojami aido ir trigerio kaiščiai, kurie bus susieti su mūsų sukurtu jutiklio objektu (kurį galima pavadinti bet kokiu norimu pavadinimu, įtraukiant „HCSR04ProxSensor NameOfOurObject“). „Visuomenės“apibrėžimo dalykus gali pasiekti bet kas, tiek bibliotekoje, tiek išorėje (pvz., Pagrindinis mūsų eskizas). Čia mes išvardinsime savo funkcijas, kurias vadiname pagrindiniame eskize. „Privačiai“saugome kintamuosius, dėl kurių biblioteka veikia. Šiuos kintamuosius gali naudoti tik mūsų bibliotekos funkcijos. Iš esmės tai yra mūsų funkcijų būdas stebėti, kokie kintamieji ir vertės yra susiję su kiekvienu mūsų sukurtu jutiklio objektu.

Dabar pereiname prie failo „HCSR04.cpp“. Čia mes iš tikrųjų apibrėžiame savo funkcijas ir kintamuosius bei kaip jie veikia. Tai panašu į tai, jei kodą rašytumėte pagrindiniame eskize. Atminkite, kad funkcijos turi būti nurodytos, ką jos grąžina. „ReadSensor ()“atveju jis grąžins skaičių (kaip plūdę), todėl funkciją apibrėžiame pažymėdami „float HCSR04ProxSensor:: readSensor ()“. Atminkite, kad turime įtraukti „HCSR04ProxSensor::“, su šia funkcija susieto objekto pavadinimą. Naudodami konstruktorių nustatome smeigtukus, randame objekto atstumą naudodami funkciją „readSensor ()“ir paskutinę skaitymo reikšmę gauname naudodami funkciją „getLastValue ()“.

5 žingsnis: 3D spausdinkite visas dalis ir surinkite

Kai du korpuso gabalai yra atspausdinti, galite juos užklijuoti kartu su tapytojų juosta. Tai turėtų išlaikyti kartu. Tada galite sumontuoti visas kitas dalis kaip įprasta pagal mūsų CAD dizainą.

3D spausdintuvai veikia pagal g kodą, kurį galite gauti naudodami su spausdintuvu pateikiamą pjaustymo programinę įrangą. Ši programinė įranga paims.stl failą (dalį, kurią sukūrėte CAD) ir konvertuos į kodą, kurį spausdintuvas galės perskaityti (šio failo plėtinys skirtinguose spausdintuvuose skiriasi). Populiarios 3D spausdinimo pjaustyklės yra „Cura“, „FlashPrint“ir dar daugiau!

Kai spausdinate 3D, svarbu žinoti, kad tai užima daug laiko, todėl būtinai atitinkamai planuokite. Norėdami išvengti ilgo spausdinimo laiko ir sunkesnių dalių, galite spausdinti užpildydami maždaug 10%. Atkreipkite dėmesį, kad didesnis užpildymas padės išvengti vandens įsiskverbimo į spaudą, nes porų bus mažiau, tačiau dalys taip pat bus sunkesnės ir užtruks ilgiau.

Beveik visi 3D atspaudai nėra tinkami vandeniui, todėl turime juos atspausti vandeniui. Šiame projekte pasirinkau taikyti „Flex Seal“, nes tai gana paprasta ir labai gerai veikia, kad vanduo nepatektų į spaudą.

6 veiksmas: spausdinimo hidroizoliacija

Šio spaudinio hidroizoliacija yra svarbi, nes nenorite, kad jūsų brangi elektronika būtų pažeista!

Norėdami pradėti, mes šlifuosime korpuso išorę ir apačią. Taip sukuriami grioveliai, į kuriuos patenka lankstus sandariklis, užtikrinant geresnę apsaugą. Galite naudoti smulkiu/smulkiu švitriniu popieriumi. Būkite atsargūs, kad nešlifuotumėte per daug, keli judesiai turėtų būti tinkami.

7 žingsnis: korpuso šlifavimas

Pamatę baltas linijas, žinosite, kada sustoti.

8 žingsnis: uždėkite „Flex Seal“

Lanksčiam sandarinimui galite naudoti lazdelę ar teptuką. Būtinai nepraleiskite jokių vietų ir būkite kruopštūs. Galite tiesiog panardinti įrankį į atvirą skardinę ir patrinti ant korpuso.

9 veiksmas: leiskite lanksčiajam sandarikliui sėdėti

Dabar laukiam! Paprastai užtenka maždaug 3 valandų, kol lankstus sandariklis šiek tiek išdžiūsta, tačiau norėčiau tai leisti 24 valandas. Kai baigsite džiovinti, galite užtepti dar vieną sluoksnį lankstaus sandarinimo, kad dar labiau apsaugotumėte korpusą, tačiau tai šiek tiek per daug (1 sluoksnis man puikiai tiko).

10 žingsnis: Surinkimas ir bandymas

Dabar, kai lankstus sandariklis baigia džiūti, rekomenduoju išbandyti korpusą vandenyje prieš pridedant elektrinių komponentų (jei korpusas NĖRA atsparus vandeniui, tai gali sukelti problemų jūsų „Arduino“!). Tiesiog nuneškite jį į savo kriauklę ar baseiną ir pažiūrėkite, ar valtis gali plaukti ilgiau nei 5 minutes be jokių nuotėkių.

Įsitikinę, kad mūsų korpusas yra atsparus vandeniui, galime pradėti dėti visas savo dalis! Įsitikinkite, kad „Arduino“, L298N ir kiti komponentai yra tinkamai prijungti prie tinkamų kaiščių.

Kad laidai tilptų į nuolatinės srovės variklius, lituodavau laidus prie variklio laidų, kad įsitikinčiau, jog jie lieka įjungti. Lituoti taip pat naudinga norint įsitikinti, kad visos jungtys yra saugios, arba jei reikia padaryti ilgesnį laidą. Jei niekada nebuvote litavę, daugiau apie tai galite sužinoti čia!

Kai viskas bus kartu, sudėkite visus komponentus į korpusą ir atlikite bandymus! Norėsite patikrinti, ar jutiklis veikia taip, kaip numatyta, skaitant atstumo vertes serijiniame monitoriuje, ar varikliai sukasi teisingai, tokie dalykai.

11 žingsnis: galutinis produktas

Ir dabar jūs baigėte! Patikrinkite, ar nėra klaidų bandomajame važiavime (prieš pradėdami naudoti elektroniką, plaukite valtį ir korpusą) ir viskas!