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

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

Fusion 360 projekti »

Bez obzira što vam Deepak Chopra kaže, 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 broj se povećava, podsjećajući vas da se usredotočite na sadašnjost.

Ovo sam napravio koristeći gotovo sve mašine na Pier 9 (mlaz vode, pjeskarenje, laserski rezač, 3D štampač, laboratorija za elektroniku itd.). Napravljen je od 6061 aluminijuma, čeličnog hardvera (vijci, matice, ležajevi), 3D štampanih zupčanika, Arduino Uno, a satne i minutne 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 je besplatan 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/pedagog

Hobist/Startup

Vodio sam i niz vebinara vezanih za projekte 3D modeliranja s pokretnim dijelovima. Na ovim ćete vebinarima naučiti funkcije 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 lampu s ručicom i vječni sat s Arduinom.

Korak 1: 507 Mehanička kretanja

507 Mehanički pokreti je enciklopedija uobičajenih mehanizama iz 1860 -ih godina koja služi kao dobra referenca za ovakve stvari. Ovaj mehanizam se temelji 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 snimak webinara koji sam radio za dio dizajna zupčanika.

Najteži dio dizajna koji je trebalo shvatiti bio je sklop zupčanika zupčanika. Matematika za dizajn zupčanika može biti prilično komplicirana (u stvari, postoje inženjeri koji u osnovi samo dizajniraju sklopove zupčanika upravo iz tog razloga), ali na temelju odličnog 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 detaljniji vodič, pridružite mi se na webinaru Design Now Hour Of Making in Motion 5. travnja. Ako propustite webinar, bit će ' bit će snimljeno, 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.

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

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

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

Evo veza do predloška koji možete koristiti za izradu vlastitog stalka i zupčanika u Fusion -u:

Predložak sa 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.

Možete pristupiti datoteci putem donje veze i igrati se s njom ili čak pokušati napraviti vlastitu verziju datoteke. Nakon izrade dijelova bilo je dosta petljanja i izmjena, pa ne očekujte da ćete moći samo laserski izrezati sve dijelove i imati gotov proizvod. Ovaj projekat je bio skup i oduzimao je mnogo vremena! Ako ste zaista ozbiljni u vezi s izradom i trebate pomoć, samo komentirajte ispod i potrudit ću se da vas pokrenem.

Gotov dizajn sata:

Ako još niste korisnik Fusion 360, prijavite se na moj besplatni tečaj 3D printanja. To je brzi kurs u Fusionu za izradu, a Lekcija 2 ima sve informacije koje su vam potrebne da besplatno nabavite Fusion.

Korak 3: AŽURIRAJTE 12.01.2020

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

Sve komponente u modelu imaju brojeve dijelova, većina je iz McMaster Carra ili DigiKeya. Ovo je mnogo bolji dizajn jer izbjegava problem regala zbog težine šine kada se potpuno izvuče i zato što indeksiranje senzora magneta osigurava pravilan položaj svaki put kada se motori kreću.

Kompletna montaža Fusion 360:

Korak 4: Hardver

• Paneli: aluminijum debljine 661 mm 6061 (vjerovatno bi i šperploča radila)
• Broj 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 je urađena sa Arduino Uno i Adafruit Motor Shieldom.

Evo osnovne ideje o tome kako želim da to funkcionira:

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

Još uvijek mi nije jasno šta tačno trebam učiniti s kodom. Teoretski mi radi sa donjim kodom koji je dobio od Randofa. Ovaj kod pomiče minutnu traku za jedan korak na svakih 200 ms (mislim) nakon što se aktivira jedan od krajnjih prekidača. Djeluje, ali prilično brzo izlazim iz dubine i osvrnuo sam se na 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.

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

Motor 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"

// Kreiramo objekt štita motora sa zadanom I2C adresom

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

// Povežite koračni motor sa 200 koraka po okretu (1,8 stepeni)

// 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 interni pull-up otpornik pinMode (2, INPUT_PULLUP);

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

Serial.println ("Stepper test!");

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

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

void loop () {{100} {101}

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

// myMotor2-> korak (1600, BACKWARD, DOUBLE);

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

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

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

Korak 6: Sastavite bazu

Baza je napravljena od dvije ploče s odstojnicima koji ih drže zajedno. Vijaci se pričvršćuju za ploču kroz rupe sa navojem. Dio broj 6 na ovom crtežu je još jedan 3D štampani dio- odstojnik koji je također držač 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 zadnju 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 se pričvršćuju na ploču vijcima M4 kroz rupe s navojem, a zupčanici s 3D printom utiskuju se na stupove motora. Upotrijebio sam stezaljku za okidanje kako bih ih zategnuo i isprao.

Korak 10: Dodajte stalke

Regali imaju urezane proreze koji leže na dva kuglična ležaja. Između ležajeva i proreza postoji mali razmak (0,1 mm), što omogućuje slobodno kretanje stalka.

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

Korak 11: Dodajte sate i minute

Satne i minutne šipke pričvršćene su na police s odstojcima od 12 mm, stvarajući razmak koji omogućuje razmak između šipki i polica.

Korak 12: Dodajte lupe

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

Korak 13: Naučene lekcije

Ovim projektom sam naučio mnogo o linearnom kretanju. Tolerancija koju sam koristio između ležajeva i proreza na nosačima bila je malo prevelika, pa ako bih je ponovo napravio, vjerovatno bih je prepolovio. Jaz na stranama praznina također je bio prevelik.

Motori rade, ali što je konzola sve dulja, to više moraju raditi. Vjerovatno 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.