Železničné tornádo o zmenšenom modeli: 16 krokov

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

Som si istý, že každý človek videl vo videách tornádo. Videli ste však jedného, ktorý pracuje v plnej animácii na železnici O Scale Model Railroad? Zatiaľ ho nemáme nainštalovaný na železnici, pretože je súčasťou kompletného zvukového a animačného systému. Ale po dokončení by to mala byť atrakcia.

Tento projekt vás prevedie krokmi k vytvoreniu prevádzkovej animácie z hardvéru CNC, motorových pohonov a ovládačov Arduino

Krok 1: Ako bude táto animácia vyzerať?

Aby sme pochopili, čo staviame, bol vytvorený 3D model a vytvorená simulácia.

Krok 2: Zostavenie základného panela

Tento projekt pozostáva z panelu Z osi, panelu X osi, mikroradičov Arduino, krokových motorov, mostíkových pohonov H, krokových meničov a samotného zariadenia Tornado. Prvá vec, ktorú musíte urobiť, je zozbierať kusovník základného panela. Oba osové panely sú podobné, takže proces budovania pre jeden panel je rovnaký pre druhý panel.

ZOZNAM MATERIÁLOV - pochádza z obchodu s drevom Banggood. Com/

Os X

· (1) Súprava posúvacieho skrutky T8 s dĺžkou 500 mm

· (1) 12 voltový 200 krokový 4 -drôtový krokový motor typu NEMA 17

· (2) 500 mm nosné tyče s koncovými úchytmi a posuvníkmi

(1) Koncový spínač s káblom

(1) Montážna konzola krokového motora

1/2 palca brezová preglejková základňa rozrezaná na 6-1/2 x 24 palcov

štandardné miešacie tyčinky s hrúbkou 1/8"

rôzne skrutky M3, M4, M5

Krok 3: Zostavte diely na paneli

Konzola krokového motora je prvým kusom, ktorý je namontovaný na jednom konci základne 1/2 x 6-1/2 x 24 palcov. Táto konzola je namontovaná na stredovej čiare základne a uistite sa, že je kolmá na dlhý okraj. Namontujte krokový motor na tento držiak a nainštalujte spojku pohonu. Zistíte, že stredová os pohonu krokového motora je dostatočne vysoko od základne, že telesá ložiska podávacej skrutky musia byť namontované na drevených doskách, aby bola zostava vyrovnaná. 1/2 kus brezovej preglejky je dobrým východiskovým bodom. Potom pridajte podložku, ktorá zarovná stredovú os puzdier ložiska podávacej skrutky.

Teraz pomocou tyčinky na miešanie farby vyvŕtajte otvory zodpovedajúce prírube podávacej skrutky a namontujte ich pomocou skrutiek M3 a poistných podložiek. Použitie Locktite na týchto častiach teraz zabráni ich neskoršiemu rozpadu. Teraz navlečte túto zostavu na podávaciu skrutku. Namontujte jeden koniec podávacej skrutky do ložiskového telesa na konci krokového motora. Teraz umiestnite druhé puzdro ložiska na druhý koniec základne, nainštalujte podávaciu skrutku a zaistite kryt k základni doskami a podložkami dosky. Uistite sa, že táto zostava je rovnobežná s okrajom základne.

Teraz umiestnite podporné tyče s ich koncovými opornými krytmi na dosky dosiek, ktoré slúžia na podoprenie ložiskových puzdier. Je dôležité, aby všetky tieto diely boli hranaté a rovnobežné. Nepripevňujte diely k základni, kým nie sú všetky diely umiestnené na základni. V tomto mieste dobre fungujú tyčinky na miešanie farby alebo 1/4 preglejka z tvrdého dreva, ktoré je možné rezať na požadovanú šírku a vyvŕtať pomocou montážnych otvorov tak, aby zodpovedali jazdcom nosnej tyče. Krížové popruhy voľne pripevnite k posúvačom a posuňte ich na každý koniec podporné tyče, aby sa usadili koncové kryty nosných tyčí na mieste. Akonáhle sú tieto polohy stanovené, priskrutkujte ich na miesto. V tomto mieste by ste medzi posúvače mali vložiť prírubu podávacej skrutky s maliarskou tyčinkou.

Posledným krokom je umiestnenie zaisťovacích popruhov pre priečne dosky jazdca. Stlačte posúvače k sebe tak, aby boli na mieste vložené miešacie tyčinky s prírubou a podporné dosky skrutiek. Tyčinku na miešanie farby je teraz možné odrezať v jednej rovine s práve aplikovanými popruhmi. Teraz je zostava dokončená a umožňuje pohyb príruby v rámci zaisťovacích dosiek. Túto zostavu môžete otestovať ručným otáčaním podávacej skrutky, aby ste sa presvedčili, že sa všetko pohybuje voľne bez viazania.

Krok 4: Nainštalujte koncový spínač

Koncový spínač je namontovaný na oboch paneloch v blízkosti konca motora. Používa sa ako snímač polohy navádzania na nastavenie oboch osí do počiatočnej polohy, keď je napájanie pripojené k ovládaciemu panelu. Presné upevnenie je preferenciou používateľa, ale testovali sme 2 prevedenia; jedna, ktorá mala pádlo zavesené dole z vozíka, aby zasiahla spínač, a druhá používala ako kontaktný bod miešaciu tyč s mosadznou maticou. Nezáleží na tom, ako je tento spínač namontovaný, pokiaľ je spínač aktivovaný PRED tým, ako vozík dosiahne koniec svojej dráhy na konci motora.

Krok 5: Zostava panelu osi Z

Panel osi Z je identický s panelom osi X, ibaže sme nahradili inú podávaciu skrutku 2 mm káblom, aby bol pohyb rýchlejší.

(1) Skrutka s posuvom T8 s 2 mm olovom a mosadznou maticou s prírubou

Všetky ostatné kroky sú rovnaké, preto vytvorte tento panel teraz.

Krok 6: Zostavte osi X a Z dohromady

Zostavenie dvoch osí dohromady je veľmi priame. Najprv sme do zostavy podvozku osi X pridali kus 6-1/2 x 5 palcov 1/2 “brezovej preglejky. Potom sme na túto dosku priskrutkovali panel osi Z. Poloha osi Z vzhľadom na os X je na užívateľskej preferencii. V našom prototype sme nastavili koniec motora asi 8 palcov od stredu zostavy podvozku osi X. Ovládací panel bude po namontovaní sedieť pod osou X, takže sa tento priestor zdal primeraný. Panely osi X a Z boli pri montáži zobrazené ako ploché, ale pri montáži na modelové usporiadanie železnice je os X umiestnená o 90 stupňov k povrchu železnice.

Krok 7: Stavba tornáda

Dizajn Tornado

Tornádo bude skonštruované s 12V motorom, ¼”drevenou hmoždinou, pružnou spojkou pre pripojenie motora k hriadeľu a bude ovládané mostovým motorom L298N H poháňaným Arduino.

Toto je zostava motora: motor s prevodovkou 12 V a 25 otáčok za minútu

Lievik je vatelín, ktorý sa nachádza v remeselných predajniach. Použili sme tenké vatelínové plechy od spoločnosti Walmart.

Lievik bude na dosiahnutie požadovaného vzhľadu vyžadovať určité umelecké práce. Najdôležitejšou súčasťou je navrhnúť a postaviť zostavu vozíka Z osi, ktorá pojme motor a spojku. Výška od vozíka určí maximálny priemer lievika. Kedykoľvek budete chcieť vymeniť lievik, stačí len vybrať hmoždinku zo spojky. To je možné vykonať kedykoľvek po inštalácii systému. Ak teda chcete experimentovať s rôznymi lievikmi, je to jednoduché.

Ale v tomto mieste v procese výroby stačí určiť výšku nad vozíkom a postaviť držiak motora na podporu motora a prevodovky. Existuje komerčne vyrábaný montážny držiak: držiak motora

Dodacia lehota na získanie kovovej konzoly bola príliš dlhá, a preto sme sa rozhodli postaviť montážne usporiadanie pre pohonnú zostavu Tornado Rotation z malých kúskov dreva. Na týchto fotografiách je držiak navrhnutý tak, aby vyčistil vrch oblaku lievika s priemerom 5 palcov. v prípade, že toto usporiadanie nie je uspokojivé, namontovali sme zostavu na viazacie pásy vozíka. Ak toto usporiadanie z nejakého dôvodu nevyhovuje našim potrebám, zostavu je možné odstrániť iba pomocou 4 skrutiek s vnútorným šesťhranom.

Pripojenia motora sú malé a krehké, takže vodiče sú k motoru spájkované a na zaistenie vodičov sme použili skrutky a podložky. K tomuto spojeniu bude pripájaný cestovný postroj.

Krok 8: Ovládanie animácie

Teraz, keď sme postavili 2 osové panely a namontovali ich dohromady, ako zaistíme, aby táto animácia fungovala? Video je aktualizáciou testovania vykonaného počas zostavovania prototypového systému. Ako sme teda vytvorili túto animáciu? Odpoveď je, že na ovládanie akcie sme použili 2 mikrokontroléry Arduino. Nasledujúce kroky podrobne popíšu zostavu ovládacieho panela, použité zariadenie, schémy zapojenia a programovací kód.

Krok 9: Použitie mikrokontrolérov Arduino na animáciu pohybu

Pohybový dizajn Tornado

Aby sme mohli ovládať Tornádo, najskôr definujeme, ako má fungovať:

1. Zapnite motor na otáčanie Tornáda.

2. Pohyb osi Z začnite krokovým motorom, pričom skrutku posuňte zvisle nadol. Rotujúce Tornádo sa tak presunie zo skrytej polohy nadol na povrch stola.

3. Začnite pohyb osi X krokovým motorom poháňajúcim podávaciu skrutku a plošinu. To posunie tornádo sprava doľava o celú vzdialenosť podávacej skrutky.

4. Spustite krokový motor osi Z, aby sa rotujúce Tornado zdvihlo späť zhora z pohľadu. Vypnite napájanie krokového motora osi Z.

5. Naštartujte krokový motor osi X, aby ste sa vrátili do správnej počiatočnej polohy. Vypnite napájanie krokového motora osi X.

6. Vypnite napájanie motora Rotating Tornado.

V podstate vytvárame CNC dvojosový router. Rotácia Tornado je smerovač a ďalšie 2 osi slúžia na horizontálny a vertikálny pohyb. Aby sme to dosiahli, budeme potrebovať 1 Arduino MEGA (nazvaný „POHYBOVÝ REGULÁTOR“) naprogramovaný tak, aby fungoval (2) dosky ovládačov Micro Stepper TB6600 na ovládanie 2 krokových motorov. Tiež použijeme 1 Arduino UNO (s názvom „MASTER CONTROLLER“) na ovládanie otáčania Tornada a spustenie POHYBOVÉHO REGULÁTORA. Riadenie systému bude zabezpečené vypínačom pre 12 V jednosmerné napájanie systému. V blízkosti polohy Tornádo na rozložení bude umiestnený momentálny spínač, aby sa inicializoval blokovací reléový obvod. Toto chvíľkové ovládanie spínača zapne systém a MASTER CONTROLLER sa zapne a DC motor poháňaný prevodovým stupňom začne otáčať Tornádom a potom poskytne napájanie POHYBOVÉMU REGULÁTORU pre pohybovú sekvenciu.

Krok 10: Zariadenie potrebné pre ovládací panel

Kusovník riadiaceho systému

(1) Arduino UNO a (1) Arduino Mega mikrořadiče

(1) Mostová modulárna doska L298N modulu H pre pohon Tornado ·

(2) Micro krokové dosky krokových motorov TB6600 pre panel osí Z a X

(1) Napájanie 12 V jednosmerným prúdom

(1) Prepínač SPDT namontovaný na paneli

(2) 5voltové jednosmerné relé pre Arduino ·

Rôzne káble so zelenou diódou LED a odpormi

Koncové lišty

Montážne dosky a hardvér

Krok 11: Montáž zariadenia na ovládací panel

Najprv vyberte materiál ovládacieho panela. Použili sme kus preglejky z tvrdého dreva o hrúbke 1/4 palca. Začali sme s kusom 2 stopy po 2 stopách, aby sme zorganizovali vybavenie. Tento panel nie je žiadnym tajomstvom, stačí namontovať všetko na miesto, ktoré zaisťuje krátke vedenie vodičov a prístupnosť 12 voltovému napájaniu, káblom motora a káblom koncového spínača z panelov Axis.

Krok 12: Zapojenie zariadenia hlavného ovládača

Schéma znázornená pre hlavný ovládač nemusí byť úplne presná z dôvodu nedostatku knižníc dielov pre modul L298N a relé s riadením 5 voltov. Zvyšok obvodu je presný na pripojenie k Arduino Uno a Arduino Mega.

Pre presné zapojenie L298N musíme odkázať na obrázok, ktorý ukazuje zapojenie vodičov so zobrazenými číslami svoriek. Druhý obrázok zobrazuje iba terminály použité v tomto projekte.

Aby sme získali presné zapojenie 5voltového relé pre Arduino, musíme sa pozrieť na vyššie uvedený obrázok.

Ak máte pochybnosti, vždy sa obráťte na Arduino IDE pre hlavný ovládač pre pinové pripojenia.

Krok 13: Zapojenie pohybového ovládača

Arduino Mega sa používa ako ovládač pohybu. Je prepojený s krokovými pohonmi mikro a krokovými motormi. Pripojenie Vin sa nezobrazuje, pretože je zobrazené na schéme hlavného ovládača.

Krok 14: Okruh blokovania napájania systému

Na ovládanie napájania systému a umožnenie automatického vypnutia po dokončení animácie sa používa blokovací obvod s okamihovým spínačom cez 12 V reléové kontakty napájania NO. 5voltové relé ovládané signálmi Arduino zopne obvod. Keď signál klesne na NÍZKU, napájanie systému sa vypne. Samostatná dióda LED slúži na zobrazenie západky systému.

Krok 15: Kód Arduino

Pretože toto nie je návod na písanie kódu Arduino, priložili sme súbory Master a Movement na zobrazenie a/alebo stiahnutie.

Krok 16: Zostavenie montážneho rámu

Rám systémovej podpory je vyrobený z jednoduchého reziva. Jedná sa o oporu pre 3 nohy, ku ktorej je pripevnený panel osi X, aby sa na povrchu rozloženia stanovilo správne umiestnenie Tornada. Ovládací panel je namontovaný za panelom osi X, aby umožňoval voľný pohyb pohyblivého panelu osi Z. Celú zostavu je možné pripevniť k stene alebo nechať voľne stáť, aby sa v prípade potreby dalo ľahko odstrániť.