Vjetrenjača s aktivnom kontrolom: 5 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Ova instrukcija nastala je u skladu s projektnim zahtjevima Makecoursea na Sveučilištu Južne Floride (www.makecourse.com)

Moram izabrati projekt za projektiranje i izgradnju od temelja. Odlučio sam da želim pokušati izgraditi vjetrenjaču koja je osjetila smjer vjetra i aktivno se suočila s njim, bez potrebe za lopaticom ili repom. Kako sam se u ovom projektu fokusirao na kombinaciju senzora i PID kontrole, vjetrenjača ne radi ništa s energijom koja okreće noževe. Slobodno izmijenite dizajn kako bi bio korisniji! Ovo što slijedi nije jedini način da se to izgradi. Usput sam morao riješiti nekoliko nepredviđenih problema i to me dovelo do korištenja različitih materijala ili alata. Nekoliko sam se puta snašao s dijelovima pri ruci ili uklonio stare aparate ili tehnologiju. Pa opet, slobodno krenite tamo gdje sam zagrizao. Da bih u potpunosti dokumentirao ovaj projekt, morao bih učinkovito uništiti svoj projekt kako bih dao slike svakog koraka izgradnje. Nisam voljan to učiniti. Umjesto toga, dostavio sam 3d modele, popis materijala i korisne savjete koje sam usput naučio na teži način.

Pribor:

Uključio sam Arduino kod i datoteke Autodeska. Također će vam trebati sljedeće: Alati:

-Mali rezač cijevi-Lemilica, lemilica, fluks-Odvijači-Bušilica-britva ili rezač kutija ili precizni nož-Pištolj za vruće ljepilo-(po izboru) toplinski pištolj

Materijali:

-24 inča aluminijske cijevi promjera 0,25 inča (ja sam svoje nabavio od Mcmaster-Carra) -Arduino Uno-28BYJ48 Stepper-ULN2003 koračni kontroler- (opcija 1) Gravitacijski motorni štitnik i osjetnik Hall učinka iz DfRobot- (opcija 2) bilo koji drugi analogni rotacijski senzor-3+ olovni klizni prsten ili prsten za palačinke-projektni ležajevi za nosni sklop-vijci-Drvo za platformu-Baterije (koristim 9v za ploču i napajam steper sa 7,8 Li-Po) -RC ravne potisne šipke (dovoljna je svaka kruta žica malog promjera.)

Korak 1: Modelirajte vjetrenjaču

Koristio sam Autodesk Inventor Student izdanje za modeliranje ovog projekta vjetrenjača. Uključio sam stl datoteke u ovaj Instructable. Kad bih ovo ponovio, drastično bih povećao površinu noževa kako bi bolje radili u ovoj mjeri. Prilikom modeliranja vašeg projekta treba imati na umu razmjere vaših dijelova u odnosu na razlučivost/tolerancije vašeg dostupnog pisača. Prilagodite svoj model tako da odgovara svim potrebnim senzorima ili drugoj ugrađenoj opremi.

Također sam otkrio da me zabrinutost zbog snage navela da koristim proizvode proizvedene po proizvodima, poput aluminijskih cijevi, za konstrukcijske dijelove. Ja sam svoje ležajeve kupio od Mcmaster-Carra i oni su imali njihov 3D model koji sam koristio za izradu nosača koji im je dobro pristajao.

Otkrio sam da je crtanje dijelova prije nego što sam ih pokušao modelirati ubrzalo proces, ali i smanjilo količinu prilagodbi koje sam trebao učiniti kako bi dijelovi radili zajedno.

Korak 2: Sastavite ispise

Odstranite sve neravnine na ležajnim površinama; po potrebi ih i izbrusite.

Koristio sam toplinu (pažljivo!) Da ispravim nekoliko oštrica koje su se savijale tijekom hlađenja.

Polako ulazite u umetanje hardvera u otvore za montažu/rupe.

Nakon što je struktura sastavljena, dodajte svoje senzore i elektroniku. Elektroniku sam vruće zalijepio na mjesto unutar projektne kutije i pomoću lemilice "zavario" držač senzora u njegov utor za pričvršćivanje unutar tijela.

Korak 3: Sastavite elektroniku

Pobrinite se da imate dobre veze sa svime. Nema izložene žice; nema potencijalnih kratkih spojeva.

Provjerite je li vaš senzor čvrsto postavljen.

Referencirajte kôd kako biste utvrdili koji su pinovi gdje priključeni. (tj. žice koračnog motora ili analogna žica senzora.)

Motor sam napajao vanjskim izvorom, a ne putem Arduino ploče. Nisam želio oštetiti ploču ako motor istekne na veliku struju.

Korak 4: Programirajte Arduino

Program i shema upravljanja zatvorenom petljom srž su ovog projekta. Priložio sam Arduino kôd i potpuno je komentiran. Prilikom podešavanja PID -a otkrio sam da mi je lakše ako učinim sljedeće: 1) Postavite sve dobitke od PID -a na nulu. 2) Povećavajte vrijednost P sve dok odgovor na pogrešku ne postane stalna oscilacija. 3) Povećavajte vrijednost D dok se oscilacije ne povuku. 4) Ponavljajte korake 2 i 3 dok ne postignete daljnje poboljšanje.

5) Postavite P i D na posljednje stabilne vrijednosti. 6) Povećavajte vrijednost I dok se ne vrati na zadanu vrijednost bez pogreške u stacionarnom stanju.

Zbog mehaničkog dizajna stvorio sam funkciju mrtve zone za smanjenje napajanja motora kada je vjetrenjača pravilno orijentirana. Time se drastično smanjuje toplina u koračnom motoru. Prije toga sam ga pokrenuo i postalo je dovoljno vruće da iskrivi platformu tornja i ispadne s nosača.

Sklop oštrice nije savršeno izbalansiran i dovoljno je težak da izazove ljuljanje zakretnog sklopa. Njihanje u osnovi daje lažne podatke senzora PID procesu i dodaje šum uzrokujući prekomjerno kretanje, a time i toplinu.

Korak 5: Budite inženjer

Nakon što je sve sastavljeno i programirano, pronađite obožavatelja ili tropsku oluju i isprobajte svoju kreaciju! Dio zabave za izgradnju ovoga bio je i pronalaženje načina rješavanja problema koji su se pojavili. Zbog toga je ovaj Instructable lagan prema detaljima. Osim toga, ako pokušate izgraditi ovo i smislite bolja rješenja od mene, podijelite ih. Svi možemo učiti jedni od drugih.