Vjetrenjača s aktivnom kontrolom: 5 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Ova instrukcija nastala je u skladu sa zahtjevima projekta Makecourse na Univerzitetu 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 je moj fokus u ovom projektu bio na kombinaciji 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, a to me je dovelo do korištenja različitih materijala ili alata. Nekoliko puta sam se snalazio sa dijelovima pri ruci ili otimao od starih uređaja ili tehnologije. Pa opet, slobodno krenite tamo gdje sam zagrizao. Da bih u potpunosti dokumentirao ovaj projekt, morao bih učinkovito uništiti svoj projekt kako bih pružio slike svakog koraka izgradnje. Nisam voljan to učiniti. Umjesto toga, dao sam 3d modele, popis materijala i korisne savjete koje sam usput naučio.

Potrošni materijal:

Uključio sam Arduino kod i Autodesk datoteke. Trebat će vam i sljedeće: Alati:

-Mali rezač cijevi-lemilica, lem, fluks-odvijači-bušilica-britva ili rezač kutija ili precizni nož-pištolj za vruće ljepilo-(opcionalno) 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) Štitnik motora za gravitaciju i senzor Hall-ovog efekta iz DfRobota- (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 (svaka kruta žica malog promjera je dovoljna.)

Korak 1: Modelirajte vjetrenjaču

Koristio sam Autodesk Inventor Student izdanje za modeliranje ovog projekta vjetrenjača. Uključio sam stl datoteke u ovaj Instructable. Ako bih ovo ponovio, drastično bih povećao površinu noževa kako bi bolje radili u ovoj mjeri. Ono što treba imati na umu prilikom modeliranja vašeg projekta je razmjera vaših dijelova u odnosu na rezoluciju/tolerancije vašeg dostupnog štampača. Umjerite 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 narudžbi, poput aluminijskih cijevi, za dijelove konstrukcije. Kupila sam svoje ležajeve 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 pomoglo da proces ide brže, kao i smanjilo količinu prilagodbi koje sam trebao napraviti kako bi dijelovi radili zajedno.

Korak 2: Sastavite otiske

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

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

Polako pri umetanju hardvera u njihove montažne otvore/rupe.

Nakon što je struktura sastavljena, dodajte svoje senzore i elektroniku. Elektroniku sam vruće zalijepio na mjesto unutar projektne kutije i upotrebio lemilicu za "zavarivanje" nosača 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.

Uvjerite se da je vaš senzor čvrsto postavljen.

Referencirajte kôd kako biste utvrdili koji su pinovi uključeni. (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 su srž 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 PID -a na nulu. 2) Povećavajte vrijednost P sve dok odgovor na grešku 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 greške u stacionarnom stanju.

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

Sklop noža nije savršeno izbalansiran i dovoljno je težak da izazove ljuljanje okretnog sklopa. Njihanje u osnovi daje lažne podatke senzora PID procesu i dodaje šum uzrokujući višak kretanja, 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. Ovaj Instructable je lagan prema detaljima iz tog razloga. Osim toga, ako pokušate izgraditi ovo i smislite bolja rješenja od mene, podijelite ih. Svi možemo učiti jedni od drugih.