Linearni sat (MVMT 113): 13 koraka (sa slikama)

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

Fusion 360 projekti »

Bez obzira što vam Deepak Chopra rekao, vrijeme je linearno. Nadajmo se da je ovaj sat malo bliži stvarnosti od onih kružnih na koje smo svi navikli. Intervali od pet minuta djeluju manje neurotično od preciznosti do minute, a svaki se broj povećava, podsjećajući vas da se usredotočite na sadašnjost.

Napravio sam to koristeći gotovo sve strojeve na Pier 9 (mlaz vode, pješčanik, laserski rezač, 3D pisač, laboratorij za elektroniku itd.). Napravljen je od aluminija 6061, čeličnog okova (vijci, matice, ležajevi), 3D tiskanih zupčanika, Arduino Uno, a satne i minute ploče su laserski rezane / jetkane šperploče.

Naravno da znam da ovaj projekt nije dostupan gotovo svima koji nemaju ludu sreću imati pristup ovakvoj trgovini, ali nadam se da će vas inspirirati.

Fusion 360 besplatan je za studente i hobiste, a na njemu postoji mnoštvo obrazovne podrške. Ako želite naučiti 3D modelirati posao kojim se bavim, mislim da je ovo najbolji izbor na tržištu. Kliknite na donje veze za prijavu:

Učenik/odgajatelj

Hobist/Startup

Vodio sam i niz tečajeva webinara vezanih za projekte 3D modeliranja s pokretnim dijelovima. Na ovim ćete seminarima naučiti značajke Fusion 360 poput naprednih mehaničkih sklopova (što znači da dva ili više spojeva međusobno djeluju) i iscrtavanja. Posljednji webinar fokusiran je na modeliranje ovog dizajna sata u Fusion 360. Cijeli video možete pogledati ovdje:

Ako ste zainteresirani, pogledajte druga dva webinara u ovoj seriji na kojima ćete naučiti dizajnirati divovsku svjetiljku s ručicom i vječni sat s Arduinom.

Korak 1: 507 Mehanički pokreti

507 Mechanical Movements enciklopedija je uobičajenih mehanizama iz 1860 -ih godina koja služi kao dobra referenca za takve stvari. Ovaj mehanizam temelji se na Movement 113, "Rack and Pinion". Ovo će biti dug projekt, pa ako imate određeni mehanizam koji želite da napravim, slobodno podnesite zahtjev u komentarima!

Korak 2: Dizajn i 3D model

Gornji video zapis je snimka webinara koji sam napravio za dio dizajna zupčanika.

Najteži dio dizajna za shvatiti bio je sklop zupčanika zupčanika. Matematika za dizajn zupčanika može se prilično zakomplicirati (zapravo, postoje inženjeri koji u osnovi samo dizajniraju sklopove zupčanika upravo iz tog razloga), ali na temelju izvrsnog Youtube vodiča Roba Duartea napravio sam vlastiti predložak koji radi s najnovijom verzijom dodatka Spur Gear za Fusion.

Gornji videozapis vodi vas kroz proces izrade zupčanika, ali ako želite temeljitiji vodič, pridružite mi se na webinaru Design Now Hour Of Making in Motion 5. travnja. Ako propustite webinar, bit će to ' Bit ću snimljen, a video ću objaviti ovdje.

Predložak (donja veza) već sadrži sve gore prikazane parametre. Ovdje neću ulaziti u matematiku, ali ako slijedite upute, to bi vam trebalo uspjeti.

Upotrijebite dodatak Spur Gear tako da odete na ADD-INS> Skripte i dodaci …> Spur Gear> Pokreni. Kad dobijete gornji prozor, unesite parametre. Broj zuba neće vam dopustiti da upotrijebite parametar za vrijednost, stoga samo provjerite odgovara li zubnoj vrijednosti ako ga promijenite. Također morate pomnožiti imenovane parametre s 1 kao što je prikazano gore.

Imajte na umu da nakon što ste napravili zupčanik, možete ga urediti kao i svaki drugi objekt u Fusionu.

Kao što je prikazano u video prikazu, ovo je primjer kako biste konstruirali profil zuba koristeći parametre.

Evo veza na predložak koji možete koristiti za izradu vlastitog stalka i zupčanika u Fusionu:

Predložak s parametrima:

Nakon što smo shvatili zupčanike, proveo sam dosta vremena modelirajući motore, prekidače i druge elektroničke dijelove, a zatim sam shvatio sve detalje. Pomoću gore opisane veze za kretanje uspio sam steći dobru sliku o tome kako će izgledati u pokretu.

Datoteci možete pristupiti putem donje veze, poigrati se s njom ili čak pokušati napraviti vlastitu verziju datoteke. Nakon izrade dijelova bilo je dosta petljanja i izmjena, stoga ne očekujte da ćete moći samo laserski izrezati sve dijelove i imati gotov proizvod. Ovaj je projekt bio skup i oduzimao je puno vremena! Ako ste doista ozbiljni u vezi s izradom i trebate pomoć, samo komentirajte u nastavku i potrudit ću se da vas pokrenem.

Gotov dizajn sata:

Ako već niste korisnik Fusion 360, prijavite se na moj besplatni tečaj 3D ispisa. To je brzi tečaj u Fusionu za izradu, a Lekcija 2 ima sve potrebne informacije za besplatni Fusion.

Korak 3: AŽURIRAJTE 12.01.2020

Nakon izrade prvog prototipa krenuo sam ispočetka s nekim poboljšanjima dizajna. Jedan od mojih kolega iz tima za elektroniku dizajnirao je prilagođeni krug za pogon motora, a postoje i magnetski senzori koji pomažu u otkrivanju položaja (indeksirano od magneta koji se uklapaju u tračnice).

Sve komponente u modelu imaju brojeve dijelova, većina je iz McMaster Carra ili DigiKeya. Ovo je puno bolji dizajn jer izbjegava problem stalka s težinom tračnice kada se potpuno izvuče i jer indeksiranje magnetskog senzora osigurava pravilan položaj svaki put kad se motori kreću.

Kompletna montaža Fusion 360:

Korak 4: Hardver

• Ploče: aluminij debljine 661 mm 6061 (vjerojatno bi i šperploča radila)
• Brojčana ploča: 3 mm šperploča
• Arduino Uno:
• Adafruit motorni štit:
• 5V koračni motori: https://www.adafruit.com/products/858 (preporučio bih korištenje 12V motora umjesto ovih)
• Granični prekidači (4):
• Trenutni prekidači (2):

Korak 5: Elektronika i programiranje

Sva elektronika izrađena je s Arduino Uno i Adafruit Motor Shieldom.

Evo osnovne ideje o tome kako želim da to funkcionira:

1. Kad je jedinica uključena, steperi pomiču stalke unatrag sve dok se krajnji prekidači na lijevoj strani ne aktiviraju. Time se položaj postavlja na nulu. Steperi zatim vode police prema naprijed sve dok 1 ne bude centriran na ploči satova, a 00 na minuti.
2. Nakon što se sat i minuta centriraju, stalci se pomiču naprijed u vremenu. Puni položaj se pomiče na dnu pri punoj brzini svakih 5 minuta, a cijeli položaj na vrhu svakih sat vremena.
3. Trenutni prekidači (pinovi 6-7) pomiču stalke prema naprijed za jedan položaj (oko 147 koraka), a zatim nastavljaju s odbrojavanjem sata.
4. Pokreti sati i minuta imaju brojače koji šalju trake natrag na lijeve krajnje prekidače i vraćaju ih na nulu nakon što je sat prošao 12, a minute 55.

Još uvijek mi nije jasno što točno moram učiniti s kodom. Uradio sam ga u teoriji s donjim kodom koji je dobio od Randofa. Ovaj kôd pomiče minutnu traku naprijed za jedan korak svakih 200 ms (mislim) nakon što se aktivira jedan od krajnjih prekidača. Djeluje, ali prilično brzo izlazim iz dubine i prijeđem kroz osnovni posao koji sam ovdje obavio. Ovo se čini prilično lakim problemom za pametnog korisnika Arduina, ali ja radim projekt s jednim možda jednom godišnje, i svaki put kad to učinim, u osnovi sam zaboravio sve što sam naučio u prošlom projektu.

/*************************************************************

Demo Shield Stepper Demo od Randyja Sarafana

Za više informacija pogledajte:

www.instructables.com/id/Arduino-Motor-Shi…

*************************************************************/

#include #include #include "utility/Adafruit_MS_PWMServoDriver.h"

// Stvorimo objekt štita motora sa zadanim I2C adresom

Adafruit_MotorShield AFMS = Adafruit_MotorShield (); // Ili ga stvorite s drugom I2C adresom (recimo za slaganje) // Adafruit_MotorShield AFMS = Adafruit_MotorShield (0x61);

// Spojite koračni motor s 200 koraka po okretu (1,8 stupnja)

// na priključak motora #2 (M3 i M4) Adafruit_StepperMotor *myMotor1 = AFMS.getStepper (300, 1); Adafruit_StepperMotor *myMotor2 = AFMS.getStepper (300, 2);

int delaylegnth = 7;

void setup () {

// pokretanje serijske veze Serial.begin (9600); // konfigurirati pin2 kao ulaz i omogućiti unutarnji pull-up otpornik pinMode (2, INPUT_PULLUP);

// Serial.begin (9600); // postavljanje serijske knjižnice na 9600 bps

Serial.println ("Stepper test!");

AFMS.begin (); // kreiranje sa zadanom frekvencijom 1,6KHz

//AFMS.početak (1000); // ILI s drugom frekvencijom, recimo 1KHz myMotor1-> setSpeed (100); // 10 o/ min}

void loop () {{100} {101}

// očitavanje vrijednosti gumba u varijablu int sensorVal = digitalRead (2); sensorVal == NISKO; int kašnjenjeL = 200; if (sensorVal == LOW) {Serial.println ("Minute ++"); // myMotor1-> korak (1640, NAZAD, DVOJNO); for (int i = 0; i step (147, BACKWARD, DOUBLE); // analogWrite (PWMpin, i); delay (delayL);} Serial.println ("sati ++"); myMotor1-> korak (1615, NAPRIJED, DVOSTRUKI);

// myMotor2-> korak (1600, NAZAD, DVOJNO);

myMotor2-> korak (220, NAPRIJED, DVOJNO); // odgoda (delayL); } else {

//Serial.println("Dvostruki koraci zavojnice ");

myMotor1-> korak (0, NAPRIJED, DVOJNO); myMotor1-> korak (0, NAZAD, DVOJNO); }}

Korak 6: Sastavite bazu

Baza je izrađena od dvije ploče s odstojnicima koji ih drže zajedno. Vijaci se pričvršćuju na ploču kroz rupe s urezom. Dio broj 6 na ovom crtežu je još jedan 3D ispisani dio- odstojnik koji je ujedno i postolje za priključak za napajanje koračnih motora.

Korak 7: Dodajte trenutne prekidače

Trenutni prekidači, Arduino i granični prekidači pričvršćeni su na prednju ploču, pa je pristup elektronici za izmjene jednostavan- samo skinite stražnju ploču i moći ćete doći do svega.

Korak 8: Dodajte montažnu ploču i granične sklopke

Montažna ploča drži krajnje prekidače i ležajni sklop za stalke. Ovaj dio također može ostati zajedno pri uređivanju elektronike.

Korak 9: Dodajte koračne motore i zupčanike

Koračni motori pričvršćuju se na ploču vijcima M4 kroz rupe s navojem, a 3D ispisani zupčanici utiskuju se na stupove motora. Koristio sam stezaljku za okidanje kako bih ih zategnuo i isprao.

Korak 10: Dodajte stalke

Na stalcima su urezani prorezi koji leže na dva kuglična ležaja. Između ležajeva i utora postoji mali razmak (0,1 mm), što omogućuje slobodno kretanje stalka.

Ležajevi su stisnuti između prilagođenih 3D tiskanih odstojnika kako bi mi točno odgovarali. Na prednjoj strani nalazi se ploča stalka koja djeluje kao podloška koja drži stalke na mjestu.

11. korak: Dodajte satne i minutne trake

Šipke za sat i minute pričvršćuju se na police s odstojcima od 12 mm stvarajući razmak koji omogućuje razmak između šipki i polica.

Korak 12: Dodajte povećala

Lupe su jeftine džepne povećale koje sam pronašao na Amazonu. Odmaknute su od prednje strane šipki razmacima od 25 mm.

Korak 13: Naučene lekcije

Ovim projektom naučio sam mnogo o linearnom kretanju. Tolerancija koju sam koristio između ležajeva i utora na stalcima bila je malo prevelika, pa ako bih je ponovno napravio, mislim da bih je vjerojatno prepolovio. Razmak na stranama praznina također je bio prevelik.

Motori rade, ali što konzola postaje dulja, to više moraju raditi. Vjerojatno bih išao sa 12V steperima umjesto 5V.

Zazor je također trebao biti veći, možda 0,25 mm. Zupčanici su prejako ležali na nosačima s prvim zupčanicima koje sam probao.