Vetrnica z aktivnim nadzorom: 5 korakov

2025 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2025-01-23 15:07

Ta pouk je bil ustvarjen v skladu z zahtevami projekta Makecourse na Univerzi v Južni Floridi (www.makecourse.com)

Moral sem izbrati projekt za oblikovanje in gradnjo od začetka. Odločil sem se, da želim poskusiti zgraditi vetrnico, ki bo zaznala smer vetra in se aktivno soočila z njo, ne da bi potrebovala lopatico ali rep. Ker sem se v tem projektu osredotočil na kombinacijo senzorja in PID krmiljenja, vetrnica ne naredi nič z energijo, ki vrti rezila. Spremenite obliko, da bo bolj uporabna! To, kar sledi, ni edini način za to. Na poti sem moral rešiti več nepredvidenih težav, zaradi česar sem uporabil različne materiale ali orodja. Večkrat sem se ukvarjal z deli pri roki ali izkopal iz starih naprav ali tehnologije. Torej, spet prosim, da pokličete tam, kjer sem zagrizala. Da bi v celoti dokumentirala ta projekt, bi morala učinkovito uničiti svoj projekt, da bi zagotovila slike vsakega koraka izdelave. Tega nočem narediti. Namesto tega sem predložil 3d modele, seznam materialov in koristne namige, ki sem se jih naučil na težji poti.

Zaloge:

Vključil sem kodo Arduino in datoteke Autodesk. Potrebovali boste tudi naslednje: Orodja:

-Mali rezalnik cevi-Spajkalnik, spajkalnik, fluks-Vijaki-Vrtalnik-britvica ali rezalnik ali natančen nož-Pištola za vroče lepilo-(neobvezno) toplotna pištola

Materiali:

-24 palcev aluminijaste cevi premera 0,25 palca (moje sem dobil od Mcmaster-Carr) -Arduino Uno-28BYJ48 Stepper-ULN2003 koračni krmilnik- (možnost 1) Ščitnik gravitacijskega motorja in senzor učinka Hall iz DfRobot- (možnost 2) kateri koli drug analogni rotacijski senzor-3+ svinčevi prstan ali obroč za palačinke-projektni ležaji za nosni sklop-vijaki-les za ploščad-baterije ravninske potisne palice (ustreza vsaka trda žica majhnega premera.)

1. korak: modelirajte vetrnico

Za modeliranje tega projekta vetrnice sem uporabil izdajo Autodesk Inventor Student. V ta Instructable sem vključil datoteke stl. Če bi to ponovil, bi drastično povečal površino rezil, da bi v tem obsegu delovala bolje. Pri modeliranju vašega projekta morate upoštevati obseg vaših delov v primerjavi z ločljivostjo/tolerancami tiskalnika, ki je na voljo. Model prilagodite tako, da bo ustrezal vsem zahtevanim senzorjem ali drugi vgrajeni opremi.

Ugotovil sem tudi, da me je zaradi trdnosti pri uporabi konstrukcijskih delov, na primer aluminijastih cevi, uporabljalo za posamezne izdelke. Ležaje sem kupil pri podjetju Mcmaster-Carr in imeli so njihov 3D model, s katerim sem jim naredil nosilec, ki se jim zelo prilega.

Ugotovil sem, da je risanje delov, preden sem jih poskušal modelirati, pripomoglo k hitrejšemu procesu in tudi zmanjšalo količino prilagoditev, ki sem jih potreboval, da so deli delovali skupaj.

2. korak: Sestavite natise

Odstranite vse zareze na nosilnih površinah; jih po potrebi tudi pobrusite.

Uporabil sem toploto (previdno!), Da poravnam nekaj rezil, ki so se med hlajenjem upognila.

Pri vstavljanju strojne opreme v njihove pritrdilne reže/luknje počasi.

Ko je struktura sestavljena, dodajte senzorje in elektroniko. Elektroniko sem vroče prilepil na mesto v škatli za projekt in s spajkalnikom "zvaril" nosilec senzorja v njegovo pritrdilno režo v ohišju.

3. korak: Sestavite elektroniko

Poskrbite, da imate dobre povezave z vsem. Brez izpostavljene žice; ni možnih kratkih stikov.

Prepričajte se, da je senzor trdno nameščen.

Poiščite kodo, da ugotovite, kateri zatiči so priključeni. (npr. žice koračnega motorja ali analogna žica senzorja.)

Motor sem napajal z zunanjim virom in ne prek plošče Arduino. Nisem hotel poškodovati plošče, če bi motor potegnil do velikega toka.

4. korak: Programirajte Arduino

Program in shema upravljanja z zaprto zanko sta jedro tega projekta. Priložil sem kodo Arduino in je v celoti komentirana. Pri nastavljanju PID sem ugotovil, da mi je bilo lažje, če sem naredil naslednje: 1) Nastavi vse dobičke PID na nič. 2) Povečajte vrednost P, dokler odziv na napako ni enakomerno nihanje. 3) Zvišujte vrednost D, dokler nihanja ne izginejo. 4) Ponovite koraka 2 in 3, dokler ne izboljšate stanja.

5) Nastavite P in D na zadnje stabilne vrednosti. 6) Zvišujte vrednost I, dokler se ne vrne na nastavljeno vrednost brez napake v stanju dinamičnega ravnovesja.

Zaradi mehanske zasnove sem ustvaril funkcijo mrtve cone za zmanjšanje moči motorja, ko je vetrnica pravilno usmerjena. To drastično zmanjša toploto v koračnem motorju. Pred tem sem ga tekel in se je dovolj segrelo, da je upognilo ploščad stolpa in padlo z nosilca.

Sestav rezila ni popolnoma uravnotežen in je dovolj težek, da povzroči, da se sklop vrtenja niha. Nihanje v bistvu daje lažne podatke senzorja procesu PID in dodaja hrup, ki povzroča prekomerno gibanje in s tem toploto.

5. korak: Bodite inženir

Ko je vse sestavljeno in programirano, poiščite oboževalca ali tropsko nevihto in preizkusite svojo stvaritev! Del zabave pri tem je bilo ugotoviti, kako rešiti nastale težave. Ta Navodnik je zaradi tega lahek glede podrobnosti. Poleg tega, če poskušate zgraditi to in poiskati boljše rešitve, sem to storil jaz, prosim delite jih. Vsi se lahko učimo drug od drugega.