Էքսկուրսիա. Միայնակ նավակ `11 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:48

Այս ձեռնարկը ստեղծվել է Հարավային Ֆլորիդայի համալսարանի Makecourse- ի նախագծի պահանջի կատարման համար (www.makecourse.com):

Արդյո՞ք նոր եք Arduino- ի, 3D տպագրության և համակարգչային դիզայնով (CAD): Այս նախագիծը հիանալի միջոց է այս թեմաների հիմքում ընկած բոլոր հիմունքներին ծանոթանալու համար և հնարավորություն է տալիս ձեր ստեղծագործությանը այն դարձնել ձեր սեփականը: Այն պարունակում է բազմաթիվ CAD մոդելավորում նավակի կառուցվածքի համար, ներածություն ինքնավար համակարգերին և ներկայացնում է 3D տպումների ջրամեկուսացման հայեցակարգը:

Քայլ 1: Նյութերի ցուցակ

Նախագիծը սկսելու համար նախ պետք է իմանաք, թե ինչի հետ եք աշխատելու: Ահա այն նյութերը, որոնք դուք պետք է ունենաք նախքան սկսելը.

• 1x Arduino Uno R3 միկրոկառավարիչ և USB մալուխ (Amazon Link)
• 1x L298N շարժիչի վերահսկիչ (Amazon Link)
• 4x (2-ը կրկնօրինակում են) DC շարժիչներ 3-6V (Amazon Link)
• 2x 28BYJ-48 Stepper շարժիչներ և ULN2003 մոդուլներ (Amazon Link)
• 1x Դյուրակիր հեռախոսի լիցքավորիչ էներգիայի համար (ահա այն, ինչ ես օգտագործել եմ, այն մի փոքր մեծ է, չնայած, ցանկության դեպքում կարող եք օգտագործել ևս մեկը ՝ Amazon Link)
• 1x Ուլտրաձայնային HCSR04 սենսոր (այս հղման մեջ կան մի քանի հավելումներ, որոնք ներս են նետված որոշ ցատկող լարերով. Amazon Link)
• 3x տուփ Jumper լարերի (տղամարդ-կին, տղամարդ-տղամարդ, կին-կին: Amazon Link)
• 1x Flex Seal բանկա (16 ունցիա, Amazon Link)
• 1x Նկարչի ժապավեն (Amazon Link)
• 1x Fine Grit հղկաթուղթ (մոտ 300 -ը լավ է)
• Popկուն կնիք կիրառելու համար մի քանի ձողիկներ և խոզանակներ

• Մատչելիություն 3D տպագրությանը: (Ահա համեմատաբար էժան և արդյունավետ 3D տպիչ ՝ Amazon Link)

  • Կարմիր թել 3D տպագրության համար (Amazon Link
  • Սև թել 3D տպագրության համար (Amazon Link)

Ազատորեն ավելացրեք ցանկացած նյութ, որը կգտնեք նախագծի ձեր տարբերակի համար:

Քայլ 2. 3D տպագիր մասեր և ձևավորում

Այս նախագծի առաջին մասը ստեղծում է մեխանիկական համակարգ, որի համար այն պետք է աշխատի: Սա կներառի բազմաթիվ մասեր, այդ թվում ՝ կորպուսը, կափարիչը, թիակները, շարժիչների առանցքները դեպի թիակները, լեռը սենսորի համար և առանցքը, որի վրա սենսորի լեռը նստած է:

Բաղադրիչները նախագծված են SolidWorks- ում և միասին հավաքված են: Բոլոր մասերի ֆայլերը և հավաքը տեղադրված են zip ֆայլի մեջ, որը կարելի է գտնել այս քայլի վերջում: Նշենք, որ SolidWorks- ը միակ CAD ծրագրակազմը չէ, որը կարող եք օգտագործել, քանի որ շատ ծրագրեր, ինչպիսիք են Inventor- ը և Fusion360- ը, կարող են օգտագործվել CAD- ի համար: Կարող եք դրանց մեջ ներմուծել SolidWorks- ի մասեր:

Կարևոր է նշել, որ թիակները պահող առանցքները համակենտրոն են ՝ կորպուսի վրա եղած անցքերով, որպեսզի կանխեն առանցքը կռանալը և այն ուղիղ նավից դուրս գալը:

Այս նախագծում ամեն ինչ 3D տպագրությամբ է (առանց էլեկտրական բաղադրիչների), ուստի չափերը կարևոր են: Ես մասերի վրա տվեցի 0,01 դյույմ հանդուրժողականություն ՝ ապահովելու համար, որ ամեն ինչ համընկնում է (մոտավորապես նման է չամրացված տեղավորման): Ավելի քիչ հանդուրժողականություն կար դեպի շարժիչը գնացող առանցքների նկատմամբ, որպեսզի նրանք կարողանան սերտորեն տեղավորվել: Թիակները սերտորեն ամրացված են առանցքի վրա, որպեսզի շարժիչները միացնելիս թիակները շարժվեն և շարժեն նավակը:

CAD- ը դիտելիս նկատում եք էլեկտրական բաղադրիչների հարթակներ: Սա այն է, որ բաղադրիչները «պոկվեն» իրենց հարթակում, որպեսզի թույլ չտան նրանց տեղաշարժվել:

Ամենամեծ տպումները կորպուսն ու կափարիչն են, ուստի նախագծելիս անպայման դա նկատի ունեցեք: Հնարավոր է ՝ ստիպված լինեք այն մասերի բաժանել, քանի որ միանգամից տպագրելու համար չափազանց մեծ կլինի:

Քայլ 3: Կառավարման միացում

Այստեղ մենք կքննարկենք նավակը կառավարող էլեկտրական միացումը: Ես ունեմ սխեմա Fritzing- ից, որը օգտակար ծրագրակազմ է, որը կարող եք ներբեռնել այստեղ: Այն օգնում է ստեղծել էլեկտրական սխեմաներ:

Այս նախագծում օգտագործված բոլոր բաղադրիչները չեն գտնվում Fritzing- ում, ուստի դրանք փոխարինվում են: Սև ֆոտոսենսորը ներկայացնում է HCSR04 սենսորը, իսկ փոքր կիսակամուրջը L298N շարժիչի վերահսկիչն է:

HCSR04- ը և L298N- ը միացված են տախտակի վրա տեղադրված հոսանքի ռելսերին, որոնք իրենց հերթին միացված են Arduino- ի հոսանքի կողմին (5V- ի և գրունտի կապիչների վրա): HCSR04- ի արձագանքի և ձգան կապում են համապատասխանաբար Arduino- ի 12 և 13 կապերը:

L298- ի միացման կապերը (այդ վերահսկողության արագությունը) միացված են 10 և 11 (միացնել A/Motor A) և 5 և 6 (ENB/Motor B) կապերին: Շարժիչների հզորությունն ու հիմքերը միացված են L298N նավահանգիստներին:

Arduino- ն, իհարկե, էներգիա կստանա մեր դյուրակիր հեռախոսի լիցքավորիչից: Երբ միացումն աշխատում է, շարժիչները դրվում են առավելագույն արագությամբ այն ուղղությամբ, որը թելադրված է մեր հարևանության սենսորով: Սա ծածկված կլինի ծածկագրման մասում: Սա կտեղափոխի նավակը:

Քայլ 4: Arduino կոդ

Այժմ մենք հասնում ենք այն բանի, թե ինչն է ստիպում այս նախագծին աշխատել. Կոդ: Ես կցել եմ այս նախագծի ծածկագիրը պարունակող zip ֆայլ, որը կարելի է գտնել այս քայլի վերջում: Ձեզ համար լիովին մեկնաբանված է այն դիտելու համար:

- Arduino- ի համար գրված կոդը գրված է մի ծրագրում, որը հայտնի է որպես Arduino ինտեգրված զարգացման միջավայր (IDE): Դա մի բան է, որը դուք պետք է ներբեռնեք Arduino- ի պաշտոնական կայքից, որը կարելի է գտնել այստեղ: IDE- ն գրված է C/C ++ ծրագրավորման լեզուներով:

IDE- ի միջոցով գրված և պահված ծածկագիրը հայտնի է որպես ուրվագիծ: Ներառված էսքիզների և դասի ֆայլերի և գրադարանների մեջ, որոնք կարող եք ներառել առցանց կամ դրանք, որոնք ինքներդ եք ստեղծել: Դրանց և Arduino- ում ծրագրավորման եղանակների մանրամասն բացատրությունները կարող եք գտնել այստեղ:

- Ինչպես երևում է այս քայլի սկզբում, ես ունեմ YouTube- ի տեսանյութ, որն անցնում է նախագծի հիմնական ուրվագծով, այն կարող եք դիտել այստեղ: Սա կանցնի հիմնական ուրվագծի և դրա գործառույթների վրա:

- Այժմ ես կարճ կանդրադառնամ գրադարանին, որը ես ստեղծել եմ հարևանության տվիչի վերահսկման համար: Գրադարանը հեշտացնում է սենսորից տվյալների ստացումը իմ հիմնական ուրվագծում `կոդի ավելի քիչ տողերով:

. H ֆայլը (HCSR04.h) այն է, ինչ թվարկում է այն գործառույթներն ու փոփոխականները, որոնք մենք կօգտագործենք այս գրադարանում և սահմանում, թե ով կարող է մուտք գործել դրանք: Մենք սկսում ենք կոնստրուկտորից, որը կոդի տող է, որը սահմանում է այն օբյեկտը (մեր դեպքում `« HCSR04ProxSensor »), որը պահում է փակագծերում մեր մուտքագրած արժեքները: Այս արժեքները կլինեն մեր կողմից օգտագործվող արձագանքն ու ձգանը, որոնք կապված կլինեն մեր ստեղծած սենսորային օբյեկտի հետ (որը կարելի է անվանել այն, ինչ ցանկանում ենք ՝ ներառելով «HCSR04ProxSensor NameOfOurObject»): «Հանրային» սահմանման բաներին կարող են հասանելի լինել ցանկացած բան ՝ ինչպես գրադարանում, այնպես էլ դրսում (ինչպես մեր հիմնական ուրվագիծը): Այստեղ մենք կներկայացնենք մեր գործառույթները, որոնք մենք կոչում ենք հիմնական ուրվագծում: «Անձնական» -ում մենք պահում ենք գրադարանն աշխատեցնող փոփոխականները: Այս փոփոխականները կարող են օգտագործվել միայն մեր գրադարանի գործառույթների միջոցով: Դա հիմնականում միջոց է մեր գործառույթների համար ՝ հետևելու, թե ինչ փոփոխականներ և արժեքներ են կապված մեր ստեղծած յուրաքանչյուր սենսորային օբյեկտի հետ:

Այժմ մենք անցնում ենք «HCSR04.cpp» ֆայլին: Այստեղ մենք իրականում սահմանում ենք մեր գործառույթներն ու փոփոխականները և ինչպես են դրանք աշխատում: Դա նման է այն դեպքում, եթե դուք գրում էիք կոդը ձեր հիմնական ուրվագծի մեջ: Նկատի ունեցեք, որ գործառույթները պետք է նշվեն այն բանի համար, ինչ նրանք վերադարձնում են: «ReadSensor ()» - ի համար այն կվերադարձնի համարը (որպես բոց), ուստի մենք սահմանում ենք ֆունկցիայի նշումը «float HCSR04ProxSensor:: readSensor ()» - ով: Նշենք, որ մենք պետք է ներառենք «HCSR04ProxSensor::» ՝ այս ֆունկցիայի հետ կապված օբյեկտի անունը: Մենք սահմանում ենք մեր կապում ՝ օգտագործելով մեր կոնստրուկտորը, գտնում ենք օբյեկտի հեռավորությունը ՝ օգտագործելով «readSensor ()» գործառույթը և ստանում ենք մեր վերջին ընթերցման արժեքը «getLastValue ()» գործառույթով:

Քայլ 5. 3D- տպում բոլոր մասերը և հավաքումը

Երբ կորպուսի երկու կտորները տպվեն, դրանք կարող եք ամրացնել նկարիչների ժապավենի հետ միասին: Սա պետք է այն միասին պահի: Դրանից հետո դուք կարող եք հավաքել մնացած բոլոր մասերը որպես սովորական ՝ հիմնված մեր CAD ձևավորման վրա:

Եռաչափ տպիչները աշխատում են g-code- ով, որը կարող եք ձեռք բերել տպիչին տրամադրվող կտրող ծրագրակազմի միջոցով: Այս ծրագրաշարը կվերցնի.stl ֆայլը (CAD- ում ստեղծած ձեր մի մասի) և այն կվերածի տպիչի ՝ կարդալու համար (այս ֆայլի ընդլայնումը տարբերվում է տպիչների միջև): Հանրաճանաչ 3D տպագրության կտրատիչները ներառում են Cura, FlashPrint և այլն:

3D տպագրության ժամանակ կարևոր է իմանալ, որ դա շատ ժամանակ է պահանջում, ուստի համոզվեք, որ համապատասխան պլանավորեք: Տպման երկար ժամանակներից և ծանր մասերից խուսափելու համար կարող եք տպել մոտ 10%-ով: Նկատի ունեցեք, որ ավելի մեծ լցոնումը կօգնի ջրի ներթափանցմանը տպագրության մեջ, քանի որ ավելի քիչ ծակոտիներ կլինեն, բայց դա նաև մասերը կդարձնի ավելի ծանր և կտևի ավելի երկար:

Մոտ բոլոր 3D տպագրությունները ջրի համար այնքան էլ պիտանի չեն, այնպես որ մենք պետք է ջրամեկուսացնենք դրանք: Այս նախագծում ես ընտրեցի Flex Seal- ի կիրառումը, քանի որ այն բավականին պարզ է և չափազանց լավ է աշխատում, որպեսզի ջուրը տպագրությունից դուրս մնա:

Քայլ 6: Տպման ջրամեկուսացում

Այս տպագրության ջրամեկուսացումը կարևոր է, քանի որ դուք չեք ցանկանում, որ ձեր թանկարժեք էլեկտրոնիկան վնասվի:

Սկսելու համար, մենք կսրբենք կորպուսի արտաքին և ներքևի հատվածները: Սա ճկուն կնիքի ներթափանցման համար ակոսներ ստեղծելու համար ապահովելով ավելի լավ պաշտպանություն: Դուք կարող եք օգտագործել բարձր մանրացված/նուրբ հղկաթուղթ: Carefulգույշ եղեք, որ շատ չ ավազեք, մի քանի հարված պետք է նորմալ լինի:

Քայլ 7: Հղկել ավազը

Դուք կիմանաք, թե երբ կանգ առնել, երբ տեսնեք, որ սպիտակ գծերը սկսում են հայտնվել:

Քայլ 8: Կիրառեք Flex Seal- ը

Theկուն կնիքը քսելու համար կարող եք օգտագործել սառցաբեկորի փայտ կամ խոզանակ: Համոզվեք, որ բաց չեք թողնի որևէ տեղ և եղեք մանրակրկիտ: Դուք պարզապես կարող եք ձեր գործիքը թաթախել բաց տարայի մեջ և շփել այն կորպուսի վրա:

Քայլ 9. Թող Flex Seal նստած լինի

Հիմա սպասում ենք! Սովորաբար տևում է մոտ 3 ժամ, որպեսզի ճկուն կնիքը բավականին չորանա, բայց ես վստահ եմ, որ այն թողնում է 24 ժամ: Դուք կարող եք կիրառել ճկուն կնիքի մեկ այլ շերտ `չորացումն ավարտելուց հետո, որպեսզի ավելի պաշտպանեք կորպուսը, բայց սա մի փոքր ավելորդ է (1 շերտը ինձ համար հիանալի աշխատեց):

Քայլ 10: Հավաքում և փորձարկում

Այժմ, երբ ճկուն կնիքն ավարտեց չորացումը, ես խորհուրդ կտայի էլեկտրական բաղադրամասերը ավելացնելուց առաջ կորպուսը ջրի մեջ փորձարկել (եթե կորպուսը անջրանցիկ չէ, դա կարող է խնդիրներ առաջացնել ձեր Arduino- ի համար): Պարզապես տարեք այն ձեր լվացարան կամ լողավազան և տեսեք, թե արդյոք նավակը կարող է լողալ ավելի քան 5 րոպե առանց որևէ արտահոսքի:

Երբ համոզվենք, որ մեր կեղևը անջրանցիկ է, կարող ենք սկսել ավելացնել մեր բոլոր մասերը: Համոզվեք, որ Arduino- ն, L298N- ը և մնացած բաղադրիչները ճիշտ միացրեք իրենց համապատասխան կապում:

Որպեսզի լարերը համապատասխանեն DC շարժիչներին, ես միացրեցի արու լարերը շարժիչի լարերին `ապահովելու համար, որ դրանք մնան միացված: Sոդումը նույնպես օգտակար է համոզվելու համար, որ ձեր բոլոր կապերն ապահով են, կամ եթե ձեզ հարկավոր է ավելի երկար մետաղալար պատրաստել: Եթե նախկինում երբեք չեք զոդվել, դրա մասին ավելին կարող եք իմանալ այստեղ:

Երբ ամեն ինչ միասին լինի, տեղադրեք բոլոր բաղադրիչները կորպուսի մեջ և փորձարկումներ կատարեք: Դուք կցանկանաք ստուգել սենսորի աշխատանքը ըստ նախատեսվածի `սերիական մոնիտորի վրա հեռավորության արժեքները կարդալով, ստուգեք, թե շարժիչները ճիշտ են պտտվում, նման բաներ:

Քայլ 11: Վերջնական արտադրանք

Եվ հիմա դուք ավարտեցիք: Ստուգեք փորձարկման ընթացքում կատարված սխալները (փորձարկեք նավակը և կորպուսը էլեկտրոնիկայի կիրառումից առաջ) և պատրաստ եք: