BEND_it: Nestresujte iba „BEND_it“: 8 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

ÚVOD

BEND_it je malý stroj na rýchle testovanie. Je celkom dobrý v ohýbaní a lámaní vecí. Niekedy to môže byť aj užitočné. Mohlo by to pomôcť pri získavaní informácií, ako napríklad:

1. Horizontálna prítlačná sila v dôsledku pôsobenia oblúka.
2. Zmena napätia v ohybe v dôsledku zmeny geometrie.
3. Tuhosť materiálu

Projekt realizovali Anand Shah a Ryan Daley ako súčasť seminárneho kurzu: Výpočtový dizajn a digitálna výroba v programe ITECH, Univerzita v Stuttgarte, Nemecko.

Zásoby

Projekt bol koncipovaný počas náročného obdobia COVID-19, a preto ho bolo možné úplne vykonať doma bez potreby použitia dielov rezaných laserom/ 3D tlačených dielov alebo iných dielenských nástrojov.

Mechanizmus

• 1 x 900 mm x 600 mm list papiera
• Polyesterolový list 1 x 900 mm x 600 mm
• Nejaký odpad Kartón z obalových škatúľ
• Plastové ozubené kolesá a regály (Amazon)

Hlavná elektronika

• 1 X Arduino Uno R3 (štartovacia sada - ebay)
• 15 X prepojovacích káblov (súčasťou štartovacej sady)
• 1 X Breadboard (súčasť štartovacej sady)
• 1 x 5V napájací adaptér (Amazon)

Nástroje

• 1 X super lepidlo (1 g)
• 1 X biele lepidlo (200 g)
• 1 X izolačná páska
• 1 x rezačka káblov elektroniky
• 1 x spájkovacia tyč
• Pravidelné stacionárne (nožnice, rezačka papiera, rezacia podložka, pero, ceruzka, guma, pravítko)

Motory a snímače

• 1 x krokový motor: 28BYJ-48, 5V, DC (súčasť štartovacej sady)
• 1 x ovládač ULN2003 APG (súčasť štartovacej sady)
• 1 x 1 kg silomer so snímačom hmotnosti HX711 (Amazon)
• 1 X ADXL345, 3 - osový akcelerometer (Amazon)

TEÓRIA

Krokový motor

28BYJ-48 je 5-drôtový unipolárny krokový motor, ktorý sa vnútorne pohybuje o 32 krokov na jednu otáčku, ale má prevodový systém, ktorý pohybuje hriadeľom 64-násobne. Výsledkom je motor, ktorý sa točí pri 2 048 krokoch na otáčku. Aby sme mohli ovládať motor a nechať ho bežať hladko, použili by sme ULM 2003 Darlington Transister Array. Pre podrobnejšie informácie je spomínaný web skvelým zdrojom:

Krokové motory s Arduino - Začíname s krokovými motormi

Záťažová bunka

Na projekt používame 1 kg silomer so snímačom hmotnosti HX711. Snímače zaťaženia sú kovové časti, ku ktorým sú pripevnené tenzometre. Tenzometre sú citlivé odpory, ktorých odpor sa pri deformácii líši. Mikročip HX711 zosilňuje tento odpor a prenáša ho na dosku Arduino. Snímač zaťaženia je potrebné najskôr kalibrovať pomocou známych hmotností. v tomto prípade je meradlo kalibrované v kg a potom sa sériová hodnota vynásobí 9,8, aby sa získala sila v Newtonoch. Ak chcete získať ďalšie informácie, môžete sa pozrieť na toto video:

Elektronické základy č. 33: Tenzometer/silomer a ako ich používať na meranie hmotnosti

Akcelerometer

Akcelerometre sú snímacie zariadenia, ktoré sú užitočné na meranie statických a dynamických síl. Merajú rozdiel medzi lineárnym zrýchlením v referenčnej sláve akcelerometra a vektorom gravitačného poľa Zeme. tu v tomto experimente používame Pitch ako výstup z akcelerometra. Rozteč je hodnota uhla v stupňoch, ktorá by poskytovala orientáciu ohnutej dosky vzhľadom na os y akcelerometra. Nasledujúci obrázok môže byť použitý ako referencia na pochopenie hodnoty výšky tónu.

Podrobnejšie informácie nájdete na tomto webe:

Ako sledovať orientáciu pomocou akcelerometra Arduino a ADXL345

Krok 1: Riaditeľ

PRINCIPÁLNY

Stroj Bend_It bočne poháňa materiál krokovým motorom, potom meria odozvu materiálu pomocou snímača zaťaženia a akcelerometra. Snímač zaťaženia meria bočnú silu, ktorou materiál odoláva. Akcelerometer je nástroj na meranie geometrických deformácií v materiáli. Zhromaždené údaje sú odoslané ako dátový tok do tabuľky programu Excel, kde je možné ich všetky porovnať na bodovom grafe. To umožňuje projektantovi vidieť, akú veľkú silu materiál vynaložil na dosiahnutie plastickej deformácie. Bočné zaťaženie sa zníži, keď materiál dosiahne prah aktivácie, a vidíme, že sa materiál nevracia elastickým spôsobom do pôvodného tvaru. Táto testovacia metóda je rýchly a ľahký spôsob analýzy vlastných materiálov, ktoré sú možno príliš malé na to, aby sa dali testovať pomocou drviacich strojov v plnom rozsahu.

Krok 2: Lineárny pohyb s krokovým motorom

Potrebný spotrebný materiál: List na papierovej doske, Odpadová lepenka, Plastové ozubené kolesá, Regály, Super lepidlo, Biele lepidlo, Stacionárne položky, Arduino Uno R3, prepojovacie vodiče, Breadboard, napájací adaptér 5 V, krokový motor (28BYJ-48) tranzistor ULN2003.

Krok 3: Krokový motor + silomer (na meranie horizontálneho ťahu)

Dodatočne potrebný materiál okrem kroku 1: polysterolová fólia, izolačná páska, elektronická rezačka káblov, spájkovacia tyč, 1 kg silomer so snímačom hmotnosti HX711

Krok 4: Krokový motor + snímač zaťaženia + akcelerometer (na meranie sklonu oblúka)

Dodatočne potrebný materiál okrem kroku 2: ADXL345 - 3 - osový akcelerometer a prepojovacie vodiče

Krok 5: Fritzingov diagram

Krok 6: Zostavený stroj

Stroj je nakoniec zostavený a zabalený do základnej škatule z papierovej lepenky.

Krok 7: Pracovné video

Krok 8: Kód Arduino

Na prístup k kódu použite tento odkaz:

Bend_it.ino