Kazalo:

Makecourse: Osamljeni čoln: 11 korakov
Makecourse: Osamljeni čoln: 11 korakov

Video: Makecourse: Osamljeni čoln: 11 korakov

Video: Makecourse: Osamljeni čoln: 11 korakov
Video: Часть 2. Аудиокнига Зейна Грея «Последний из жителей равнин» (гл. 06–11) 2024, November
Anonim
Image
Image
Seznam materialov
Seznam materialov

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

Ste nov pri Arduinu, 3D-tiskanju in računalniško podprtem oblikovanju (CAD)? Ta projekt je odličen način, da se naučite vseh osnov teh tem in ponuja prostor za vašo ustvarjalnost, da postane vaša! Vsebuje veliko CAD modeliranja za strukturo čolna, uvod v avtonomne sisteme in uvaja koncept hidroizolacijskih 3D odtisov!

1. korak: Seznam materialov

Če želite začeti projekt, morate najprej vedeti, s čim boste delali! Tu so materiali, ki jih morate imeti pred začetkom:

  • 1x mikrokrmilnik Arduino Uno R3 in kabel USB (Amazon Link)
  • 1x krmilnik motorja L298N (Amazon Link)
  • 4x (2 sta rezervni) DC motorji 3-6V (Amazon Link)
  • 2x 28BYJ-48 koračni motorji in moduli ULN2003 (Amazon Link)
  • 1x prenosni polnilec za telefon (tukaj sem uporabil, vendar je nekoliko velik. Po želji lahko uporabite drugega: Amazon Link)
  • 1x ultrazvočni senzor HCSR04 (na tej povezavi je dodanih nekaj dodatkov z nekaj mostičnimi žicami: Amazon Link)
  • 3x paketi žic za preskok (moški-ženske, moški-moški, ženske-ženske. Amazon Link)
  • 1x pločevinka fleksibilnega tesnila (16 oz, Amazon Link)
  • 1x slikarski trak (Amazon Link)
  • 1x drobnozrnati brusni papir (približno 300 je dobro)
  • Nekaj paličic in čopičev za nanos fleksibilnega tesnila
  • Dostop do 3D-tiskanja. (Tukaj je razmeroma poceni in učinkovit 3D -tiskalnik - Amazon Link)

    • Rdeča nit za 3D-tiskanje (Amazon Link
    • Črna nit za 3D-tiskanje (Amazon Link)

Priložite vse materiale, ki jih pripravite za svojo različico projekta!

2. korak: 3D-natisnjeni deli in oblikovanje

3D-natisnjeni deli in oblikovanje
3D-natisnjeni deli in oblikovanje
3D-natisnjeni deli in oblikovanje
3D-natisnjeni deli in oblikovanje

Prvi del tega projekta je ustvarjanje mehanskega sistema, v katerem bo deloval. To bi vključevalo številne dele, vključno z trupom, pokrovom, lopaticami, osmi za motorje do lopatic, nosilcem za senzor in osjo, na kateri nosilec senzorja sedi.

Komponente so oblikovane v programu SolidWorks in združene v sklop. Vse datoteke delov in sklop so bile shranjene v datoteko zip, ki jo najdete na koncu tega koraka. Upoštevajte, da SolidWorks ni edina programska oprema CAD, ki jo lahko uporabljate, saj je za CAD mogoče uporabiti številne programe, kot sta Inventor in Fusion360. V njih lahko uvozite dele SolidWorks.

Pomembno je omeniti, da so osi, ki držijo vesla, koncentrične z luknjami na trupu, da se prepreči upogibanje osi in izstop naravnost iz čolna.

Vse na tem projektu je 3D -tiskanje (razen električnih komponent), zato so dimenzije pomembne. Na delih sem dal tolerance okoli 0,01 palca, da sem zagotovil, da se vse skupaj ujema (nekako kot ohlapno prileganje). Osi, ki gredo proti motorju, so bile manj tolerantne, zato se lahko tesno prilegajo. Vesla so tesno pritrjena na os, tako da se pri vklopljenih motorjih vesla premikajo in poganjajo čoln.

Ko gledate CAD, boste opazili platforme za električne komponente. To je zato, da komponente "skočijo" na svojo platformo, da se jim prepreči premikanje.

Največji odtisi so trup in pokrov, zato pri načrtovanju ne pozabite na to. Morda ga boste morali razdeliti na dele, saj bi bil prevelik za tiskanje naenkrat.

3. korak: Krmilno vezje

Krmilno vezje
Krmilno vezje
Krmilno vezje
Krmilno vezje

Tukaj bomo razpravljali o električnem vezju, ki upravlja čoln. Imam shemo podjetja Fritzing, ki je koristna programska oprema, ki jo lahko prenesete tukaj. Pomaga pri ustvarjanju električnih shem.

Vse komponente, uporabljene v tem projektu, niso v Fritzingu, zato jih zamenjamo. Črni fotosenzor predstavlja senzor HCSR04, majhen polovični most pa je krmilnik motorja L298N.

HCSR04 in L298N sta povezana z napajalnimi tirnicami na plošči, ki so nato priključene na napajalno stran Arduina (na 5V in ozemljitvenih zatičih). Odmevni in sprožilni zatiči HCSR04 gredo na nožice 12 oziroma 13 na Arduinu.

Omogočitveni zatiči (ki nadzorujejo hitrost) za L298 so povezani z zatiči 10 in 11 (Omogoči A/motor A) ter 5 in 6 (ENB/Motor B). Napajanje in ozemljitev motorjev sta nato priključena na vrata L298N.

Arduino bo seveda prejemal moč iz našega prenosnega polnilnika za telefon. Ko je vezje vklopljeno, so motorji nastavljeni na največjo hitrost v smeri, ki jo določa naš senzor bližine. To bo zajeto v delu za kodiranje. To bo premaknilo čoln.

4. korak: Arduino koda

Image
Image

Zdaj smo prišli do bistva tega, zaradi česar ta projekt deluje: kode! Priložil sem datoteko zip, ki vsebuje kodo za ta projekt, ki jo najdete na koncu tega koraka. V celoti je komentirano, da si ogledate!

- Koda, napisana za Arduino, je napisana v programu, znanem kot Arduino integrirano razvojno okolje (IDE). To je nekaj, kar morate prenesti z uradne spletne strani Arduino, ki jo najdete tukaj. IDE je napisan v programskih jezikih C/C ++.

Koda, napisana in shranjena v IDE, je znana kot skica. V skice in datoteke razredov ter knjižnice, ki jih lahko vključite iz spleta ali tiste, ki ste jih ustvarili sami. Podrobne razlage teh in kako programirati v Arduinu najdete tukaj.

- Kot je prikazano na začetku tega koraka, imam videoposnetek v YouTubu, ki pregleduje glavno skico projekta, lahko ga preverite tukaj! To bo šlo čez glavno skico in njene funkcije.

- Zdaj bom na kratko pregledal knjižnico, ki sem jo ustvaril za nadzor senzorja bližine. Knjižnica olajša pridobivanje podatkov iz senzorja z manj vrsticami kode v moji glavni skici.

Datoteka.h (HCSR04.h) navaja funkcije in spremenljivke, ki jih bomo uporabljali v tej knjižnici, in določa, kdo lahko dostopa do njih. Začnemo s konstruktorjem, ki je vrstica kode, ki definira objekt (v našem primeru "HCSR04ProxSensor", ki ga uporabljamo), ki vsebuje vrednosti, ki jih vnesemo v oklepaje. Te vrednosti bodo odmevni in sprožilni zatiči, ki jih uporabljamo, ki bodo vezani na objekt senzorja, ki ga ustvarimo (ki ga lahko poimenujemo po želji, vključno z "HCSR04ProxSensor NameOfOurObject"). Do stvari znotraj "javne" definicije lahko dostopate kar koli, tako v knjižnici kot zunaj nje (na primer naša glavna skica). Tu bomo našteli naše funkcije, ki jih imenujemo v glavni skici. V "zasebno" hranimo spremenljivke, zaradi katerih se knjižnica izvaja. Te spremenljivke lahko uporabljajo samo funkcije v naši knjižnici. To je v bistvu način, da naše funkcije spremljajo, katere spremenljivke in vrednosti so povezane z vsakim objektom senzorja, ki ga ustvarimo.

Zdaj se premaknemo na datoteko "HCSR04.cpp". Tu dejansko definiramo svoje funkcije in spremenljivke ter njihovo delovanje. Podobno je, če bi kodo pisali v svoji glavni skici. Upoštevajte, da je treba za vrnitev vrniti funkcije. Za "readSensor ()" bo vrnilo številko (kot float), zato funkcijo označimo z "float HCSR04ProxSensor:: readSensor ()". Upoštevajte, da moramo vključiti "HCSR04ProxSensor::", ime predmeta, povezanega s to funkcijo. S pomočjo našega konstruktorja določimo zatiče, s funkcijo "readSensor ()" poiščemo razdaljo do predmeta in dobimo zadnjo vrednost branja s funkcijo "getLastValue ()".

5. korak: 3D-tiskanje vseh delov in montaže

Hidroizolacija tiska
Hidroizolacija tiska

Ko sta dva dela trupa natisnjena, jih lahko zlepimo s slikarskim trakom. To bi moralo držati skupaj. Nato lahko vse ostale dele sestavite kot običajno na podlagi naše zasnove CAD.

3D-tiskalniki delujejo na g-kodi, ki jo lahko dobite s programsko opremo za rezanje, ki je priložena tiskalniku. Ta programska oprema bo vzela datoteko.stl (dela, ki ste ga ustvarili v CAD -u) in jo pretvorila v kodo za branje tiskalnika (razširitev za to datoteko se razlikuje med tiskalniki). Priljubljeni rezalniki za 3D-tiskanje vključujejo Cura, FlashPrint in drugo!

Pri 3D-tiskanju je pomembno vedeti, da traja veliko časa, zato načrtujte ustrezno. Da bi se izognili dolgim časom tiskanja in težjim delom, lahko tiskate s polnilom okoli 10%. Upoštevajte, da bo višja zapolnitev pomagala preprečiti, da bi voda vdrla v tisk, saj bo manj pore, vendar bodo to tudi otežile dele in trajale dlje.

Približno vsi 3D-odtisi niso primerni za vodo, zato jih moramo hidroizolirati. V tem projektu sem se odločil za uporabo Flex Seal, saj je precej preprost in zelo dobro zadržuje vodo v tisku.

6. korak: Hidroizolacija tiska

Hidroizolacija tega tiska je pomembna, saj ne želite, da se vaša draga elektronika poškoduje!

Za začetek bomo brusili zunanjost in dno trupa. S tem se ustvarijo utori, v katere prodira fleksibilno tesnilo, kar zagotavlja boljšo zaščito. Uporabite lahko droben brusni papir z visokim peskom. Pazite, da ne brusite preveč, nekaj udarcev bi moralo biti v redu.

7. korak: Brušenje trupa

Brušenje trupa
Brušenje trupa

Ko vidite, da se začnejo pojavljati bele črte, boste vedeli, kdaj se morate ustaviti.

8. korak: Uporabite Flex Seal

Nanesite Flex Seal
Nanesite Flex Seal

Za pritrditev upogljivega tesnila lahko uporabite paličico ali čopič. Ne zamudite nobenega mesta in bodite temeljiti. Orodje lahko preprosto potopite v odprto pločevinko in ga podrgnete na trup.

9. korak: Pustite fleksibilno tesnilo sedeti

Pustite fleksibilno tesnilo sedeti
Pustite fleksibilno tesnilo sedeti

Zdaj čakamo! Običajno traja približno 3 ure, da se fleksibilno tesnilo precej posuši, vendar sem ga pustil stati 24 ur, da sem prepričan. Po končanem sušenju lahko nanesete še en sloj fleksibilnega tesnila, da še bolj zaščitite trup, vendar je to malo pretirano (1 plast mi je odlično uspela).

10. korak: Montaža in testiranje

Montaža in testiranje
Montaža in testiranje

Zdaj, ko se fleksibilno tesnilo konča s sušenjem, priporočam, da trup preizkusite v vodi, preden dodate električne komponente (če trup NI vodotesen, bi to lahko pomenilo težave za vaš Arduino!). Odnesite ga v umivalnik ali bazen in preverite, ali lahko čoln lebdi več kot 5 minut brez puščanja.

Ko se prepričamo, da je naš trup vodotesen, lahko začnemo dodajati vse naše dele! Arduino, L298N in ostale komponente pravilno priključite na ustrezne zatiče.

Da bi se žice prilegale enosmernim motorjem, sem spajkal moške vodnike na kable motorja, da sem ostal prižgan. Spajkanje je uporabno tudi za zagotovitev, da so vse vaše povezave varne ali če potrebujete daljšo žico. Če še nikoli niste spajkali, lahko več o tem izvedete tukaj!

Ko je vse skupaj, vstavite vse komponente v trup in opravite nekaj testiranj! Preverite delovanje senzorja, kot je predvideno, tako da preberete vrednosti razdalje na serijskem monitorju, preverite, ali se motorji pravilno vrtijo in podobno.

11. korak: Končni izdelek

In zdaj ste končali! Preverite morebitne napake na testni vožnji (preizkusite čoln in trup pred uporabo elektronike) in pripravljeni ste!

Priporočena: