Мақсатты жол: Жалғыз қайық: 11 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:25

Бұл нұсқаулық Оңтүстік Флорида университетінің Makecourse жобасының талаптарын орындау үшін жасалған (www.makecourse.com).

Arduino, 3D басып шығару және компьютерлік дизайн (CAD) үшін жаңа? Бұл жоба - бұл тақырыптардың астарындағы барлық негіздерді білудің тамаша тәсілі және оны өзіңіздің жеке шығармашылығыңыз үшін мүмкіндік береді! Онда қайықтың құрылымына арналған көптеген АЖЖ модельдері, автономды жүйелерге кіріспе және гидрооқшаулағыш 3D принтерінің тұжырымдамасы енгізілген!

1 -қадам: материалдар тізімі

Жобаны бастау үшін алдымен сіз немен жұмыс жасайтыныңызды білуіңіз керек! Міне, сіз бастамас бұрын сізге қажет материалдар:

• 1x Arduino Uno R3 микроконтроллері мен USB кабелі (Amazon Link)
• 1x L298N мотор контроллері (Amazon Link)
• 4x (2-резервтік көшірме) 3-6В тұрақты ток қозғалтқыштары (Amazon Link)
• 2x 28BYJ-48 қадамдық қозғалтқыштар мен ULN2003 модульдері (Amazon Link)
• Қуатқа арналған 1x портативті телефон зарядтаушысы (міне мен қолдандым, бірақ ол үлкен. Егер қаласаңыз, басқасын пайдалануға болады: Amazon Link)
• 1x ультрадыбыстық HCSR04 сенсоры (Бұл сілтемеде бірнеше секіргіш сымдар қосылған бірнеше қосымша бар: Amazon Link)
• Өткізгіш сымдарының 3x пакеттері (Еркек-әйел, еркек-еркек, әйел-әйел. Amazon Link)
• 1x банка Flex Seal (16-oz, Amazon Link)
• 1x суретші таспасы (Amazon сілтемесі)
• 1x ұсақ түйіршікті қағаз (шамамен 300 жақсы)
• Иілгіш тығыздағышты қолдануға арналған бірнеше таяқша мен щеткалар

• 3D басып шығаруға қол жетімділік. (Мұнда салыстырмалы түрде арзан және тиімді 3D -принтер - Amazon Link)

  • 3D басып шығаруға арналған қызыл жіп (Amazon Link
  • 3D басып шығаруға арналған қара жіп (Amazon Link)

Өзіңіздің жобаңыздың нұсқасы үшін кез келген материалды қосуға қымсынбаңыз!

2-қадам: 3D басып шығарылған бөлшектер мен дизайн

Бұл жобаның бірінші бөлігі - жұмыс істеуге арналған механикалық жүйе. Бұл корпусты, қақпақты, қалақшаларды, қозғалтқыштардың қалақшаларға осьтерін, сенсорға арналған тіректі және осьті қамтитын көптеген бөліктерді қамтиды. сенсор қондырғысы орналасқан.

Компоненттер SolidWorks бағдарламасында жасалынған және жинаққа біріктірілген. Бөлшектердің барлық файлдары мен жинақтары zip файлына қойылды, оны осы қадамның соңында табуға болады. Назар аударыңыз, SolidWorks сіз қолдана алатын жалғыз АЖЖ бағдарламалық құралы емес, өйткені CAD үшін Inventor және Fusion360 сияқты көптеген бағдарламаларды қолдануға болады. Сіз оларға SolidWorks бөлшектерін импорттай аласыз.

Қалақты ұстайтын осьтер корпустағы тесіктермен концентрлі екенін білікті майыстырмау үшін және оның тікелей қайықтан шығып кетпеуін ескеру қажет.

Бұл жобаның бәрі 3D басып шығарылған (электрлік компоненттерді қоспағанда), сондықтан өлшемдер маңызды. Мен барлық бөлшектердің сәйкес келуін қамтамасыз ету үшін бөлшектерге шамамен 0,01 дюйм рұқсат бердім (мысалы, бос орын сияқты). Қозғалтқышқа өтетін осьтерге төзімділік аз болды, сондықтан олар тығыз орналасады. Қалақшалар оське мықтап бекітілген, сондықтан қозғалтқыштар қосылған кезде қалақшалар қозғалып, қайықты алға жылжытады.

АЖЖ қарау кезінде сіз электрлік компоненттерге арналған платформаларды байқайсыз. Бұл компоненттердің қозғалуына жол бермеу үшін олардың платформасына «шығуы» үшін.

Ең үлкен баспа - бұл корпус пен қақпақ, сондықтан дизайн кезінде мұны есте сақтаңыз. Сіз оны бөліктерге бөлуге тура келуі мүмкін, себебі бірден басып шығару тым үлкен болады.

3 -қадам: басқару тізбегі

Мұнда біз қайықты басқаратын электр тізбегін талқылаймыз. Менде Fritzing схемасы бар, оны мұнда жүктеуге болатын пайдалы бағдарлама. Бұл электрлік схемаларды құруға көмектеседі.

Бұл жобада қолданылатын барлық компоненттер Фритзингте жоқ, сондықтан олар ауыстырылады. Қара фотосенсор HCSR04 сенсорын білдіреді, ал кіші жартылай көпір - L298N мотор контроллері.

HCSR04 және L298N нан тақтасындағы электрлік рельстерге қосылады, олар өз кезегінде Arduino -ның қуат жағына қосылады (5В және жердегі істікшелерде). HCSR04 жаңғырығы мен триггерлік түйреуіштері сәйкесінше Arduino 12 және 13 түйреуіштеріне өтеді.

L298 үшін қосқыш түйреуіштер (бұл басқару жылдамдығы) 10 және 11 (A/Motor A қосу) және 5 пен 6 (ENB/Motor B) түйреуіштеріне қосылады. Қозғалтқыштардың қуаты мен негізі L298N порттарына қосылады.

Әрине, Arduino портативті телефон зарядтағышынан қуат алады. Электр тізбегі қосылған кезде қозғалтқыштар біздің жақындық сенсоры көрсететін бағытта максималды жылдамдықпен орнатылады. Бұл кодтау бөлігінде қамтылады. Бұл қайықты жылжытады.

4 -қадам: Arduino коды

Енді біз бұл жобаны не істейтінін білеміз: код! Мен осы жобаның кодын қамтитын ZIP файлын тіркедім, оны осы қадамның соңында табуға болады. Сізге қарау үшін толық түсініктеме берілген!

- Arduino үшін жазылған код Arduino интеграцияланған даму ортасы (IDE) деп аталатын бағдарламада жазылған. Бұл жерде Arduino ресми сайтынан жүктеу керек. IDE C/C ++ бағдарламалау тілдерінде жазылған.

IDE арқылы жазылған және сақталған код эскиз ретінде белгілі. Эскиздер мен сынып файлдары мен кітапханаларына онлайн немесе өзіңіз жасаған файлдарды қосуға болады. Бұл туралы және Arduino -да қалай бағдарламалау туралы егжей -тегжейлі түсіндірмелерді мына жерден табуға болады.

- Бұл қадамның басында көргенімдей, менде YouTube -те жобаның негізгі эскизін көрсететін бейне бар, оны мына жерден тексере аласыз! Бұл негізгі эскиз мен оның функцияларын қарастырады.

- Енді мен жақындық сенсорын басқару үшін жасаған кітапханаға қысқаша тоқталамын. Кітапхана сенсордан деректерді менің негізгі эскизімде аз кодты жолдармен алуды жеңілдетеді.

. H файлы (HCSR04.h) - бұл кітапханада қолданылатын функциялар мен айнымалыларды тізімдейтін және оларға кім кіре алатынын анықтайтын файл. Біз жақшаға енгізілетін мәндерді сақтайтын объектіні анықтайтын код жолынан тұратын конструктордан бастаймыз (біздің жағдайда «HCSR04ProxSensor»). Бұл мәндер біз қолданатын жаңғырық пен триггер түйреуіштері болады, олар біз жасайтын сенсорлық объектіге байланатын болады (оған «HCSR04ProxSensor NameOfOurObject» қосылу арқылы ұнайтын нәрсені атауға болады). «Жалпыға ортақ» анықтамадағы нәрселерге кітапхананың ішінде де, сыртында да кез келген нәрсеге қол жеткізуге болады (біздің негізгі эскиз сияқты). Бұл жерде біз негізгі эскизде өз функцияларымызды тізімдейміз. «Жеке» күйінде біз кітапхананы іске қосатын айнымалыларды сақтаймыз. Бұл айнымалыларды біздің кітапханадағы функциялар ғана қолдана алады. Бұл біздің функциялардың әрбір сенсорлық объектіге қандай айнымалылар мен мәндер байланысты екенін қадағалау әдісі.

Енді біз «HCSR04.cpp» файлына көшеміз. Бұл жерде біз функциялар мен айнымалыларды және олардың қалай жұмыс істейтінін анықтаймыз. Бұл кодты негізгі эскизде жазғанға ұқсас. Функцияларды олар қайтаратын нәрсеге көрсету керек екенін ескеріңіз. «ReadSensor ()» үшін ол санды (флоат ретінде) қайтарады, сондықтан біз функцияны «float HCSR04ProxSensor:: readSensor ()» деп белгілейміз. Назар аударыңыз, бізде «HCSR04ProxSensor::» болуы керек, бұл функциямен байланысты объектінің аты. Біз түйреуіштерді конструктор арқылы анықтаймыз, «readSensor ()» функциясы арқылы объектінің қашықтығын табамыз және «getLastValue ()» функциясымен соңғы оқу мәнін аламыз.

5-қадам: Барлық бөліктер мен құрастыруды 3D-басып шығару

Корпустың екі бөлігін басып шығарғаннан кейін, оларды бояу таспасымен жабыстыруға болады. Бұл оны бірге ұстауы керек. Сіз басқа барлық бөлшектерді біздің АЖЖ дизайнына сәйкес қалыпты түрде жинай аласыз.

3D-принтерлер g-кодымен жұмыс істейді, оны принтермен бірге келетін кескіш бағдарламалық жасақтамадан алуға болады. Бұл бағдарламалық жасақтама.stl файлын (сіз АЖЖ -де жасаған бөлігінен) алады және оны принтердің оқуы үшін кодқа түрлендіреді (бұл файлдың кеңейтімі принтерлерде әр түрлі болады). 3D-басып шығарудың танымал кескіштеріне Cura, FlashPrint және басқалары кіреді!

3D басып шығару кезінде көп уақыт қажет екенін білу маңызды, сондықтан сәйкес жоспарлауды ұмытпаңыз. Ұзақ басып шығару уақытын және ауыр бөліктерді болдырмау үшін 10%шамасында толтырумен басып шығаруға болады. Назар аударыңыз, жоғары толтыру баспаға судың түсуіне қарсы көмектеседі, себебі тері тесігі аз болады, бірақ бұл бөлшектерді ауырлатады және ұзаққа созады.

Шамамен барлық 3D-принтер суға жарамайды, сондықтан оларды су өткізбеу керек. Бұл жобада мен Flex Seal қолдануды таңдадым, себебі бұл қарапайым және суды басып шығарудан сақтау үшін өте жақсы жұмыс істейді.

6 -қадам: басып шығаруды гидроизоляциялау

Бұл басылымды гидроизоляциялау маңызды, өйткені сіз қымбат электрониканың бүлінуін қаламайсыз!

Бастау үшін біз корпустың сырты мен түбін тегістейміз. Бұл икемді тығыздағыштың жақсы енуін қамтамасыз ететін ойықтарды жасау. Сіз жоғары ұнтақталған/ұсақ құмды қолдануға болады. Тым құм себуден сақ болыңыз, бірнеше соққылар жақсы болуы керек.

7 -қадам: корпусты тегістеу

Ақ сызықтар пайда бола бастағанын көргенде, сіз қашан тоқтау керектігін білесіз.

8 -қадам: Flex Seal қолданыңыз

Иілгіш тығыздағышты қолдану үшін щетканы немесе таяқшаны қолдануға болады. Кез келген орынды жіберіп алмаңыз және мұқият болыңыз. Сіз құралды ашық ыдысқа батырып, корпуста сүртуге болады.

9 -қадам: Flex Seal отырыңыз

Енді күтеміз! Әдетте икемді тығыздағыштың сәл кебуіне шамамен 3 сағат кетеді, бірақ мен сенімді болу үшін оны 24 сағатқа отырғызуға рұқсат етемін. Корпусты одан әрі қорғау үшін кептіру аяқталғаннан кейін сіз басқа икемді тығыздағышты қолдануға болады, бірақ бұл шамадан тыс (1 қабат мен үшін жақсы жұмыс жасады).

10 -қадам: құрастыру және тестілеу

Енді икемді тығыздағыш кептіруді аяқтады, мен электрлік компоненттерді қоспас бұрын корпусты суда сынауды ұсынамын (егер корпус су өткізбейтін болса, бұл сіздің Arduino үшін қиындық тудыруы мүмкін!). Оны раковинаға немесе бассейнге апарыңыз және қайық ағып кетпей 5 минуттан артық жүзе алатынын көріңіз.

Біздің корпустың су өткізбейтіндігіне көз жеткізгеннен кейін, біз барлық бөлшектерді қосуды бастай аламыз! Arduino, L298N және қалған компоненттерді тиісті түйреуішке дұрыс сыммен қосқаныңызға көз жеткізіңіз.

Тұрақты ток қозғалтқыштарына сымдарды бекіту үшін мен олардың қозғалмайтындығына көз жеткізу үшін еркек сымдарды қозғалтқыштың сымдарына дәнекерледім. Дәнекерлеу барлық байланыстардың сенімді екеніне көз жеткізу үшін немесе сізге ұзын сым салу қажет болса пайдалы. Егер сіз бұрын дәнекерлемеген болсаңыз, мұнда бұл туралы толығырақ біле аласыз!

Барлығы бірге болғаннан кейін, барлық компоненттерді корпусқа салыңыз және тест жасаңыз! Сіз датчиктің сериялық монитордағы қашықтық мәндерін оқу арқылы қалай жұмыс істейтінін тексергіңіз келеді, қозғалтқыштардың дұрыс айналуын тексеріңіз, мысалы.

11 -қадам: соңғы өнім

Ал енді сіз аяқтадыңыз! Сынақ дискісіндегі қателерді тексеріңіз (электрониканы қолданар алдында қайық пен корпусты тексеріңіз) және сіз дайынсыз!