Aktív vezérlésű szélmalom: 5 lépés

2025 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2025-01-23 14:47

Ez az oktatóanyag a Dél -Floridai Egyetem Makecourse projektkövetelményének teljesítésével jött létre (www.makecourse.com)

Az alapoktól kezdve terveznem és építenem kell egy projektet. Úgy döntöttem, hogy megpróbálok olyan szélmalmot építeni, amely érzékeli a szél irányát és aktívan szembesül vele, anélkül, hogy szüksége lenne egy lapátra vagy farokra. Mivel ebben a projektben az érzékelő és a PID vezérlés kombinációjára összpontosítottam, a szélmalom semmit sem tesz a pengéket forgató energiával. Nyugodtan módosítsa a kialakítást, hogy hasznosabb legyen! A következők nem az egyetlen módja ennek létrehozására. Az út során számos előre nem látható problémát kellett megoldanom, és ez különböző anyagok vagy eszközök használatához vezetett. Többször eleget tettem a kéznél lévő alkatrészeknek, vagy a régi készülékekből vagy technológiákból. Tehát ismét bátran cikázok, ahol én cakkoltam. Annak érdekében, hogy teljes mértékben dokumentálhassam ezt a projektet, hatékonyan el kell pusztítanom a projektemet annak érdekében, hogy képeket készítsek az egyes építési lépésekről. Nem vagyok hajlandó erre. Ehelyett a 3D modelleket, az anyagok listáját és hasznos tippeket adtam, amelyeket az út során megtanultam.

Kellékek:

Mellékeltem az Arduino kódot és az Autodesk fájlokat. A következőkre is szüksége lesz: Eszközök:

-Kicsi csővágó-Forrasztópáka, forrasztópáka, Csavarhúzók-Fúró-Borotva vagy dobozvágó vagy precíz kés-Forró ragasztópisztoly- (opcionális) hőpisztoly

Anyagok:

-24 hüvelyk.25 hüvelyk átmérőjű alumínium cső (az enyémet a Mcmaster-Carr-tól kaptam) -Arduino Uno-28BYJ48 Stepper-ULN2003 léptetővezérlő- (1. opció) Gravitációs motorpajzs és csarnokhatás-érzékelő a DfRobot-tól (2. opció) bármely más analóg forgó szenzor-3+ ólomcsúsztató vagy palacsintagyűrű-kivitelű dobozcsapágyak az orrszerelvényhez-csavarok-Fa platformhoz-Akkumulátorok (9 V-ot használok a táblához, és a lépcsőt 7,8 Li-Po-val táplálom) -RC sík tolórudak (bármilyen merev, kis átmérőjű huzal megteszi.)

1. lépés: A szélmalom modellezése

Az Autodesk Inventor Student kiadást használtam a szélmalom projekt modellezésére. Az stl fájlokat belefoglaltam ebbe az utasításba. Ha ezt újra megtenném, drasztikusan megnövelném a pengéim felületét, hogy jobban működjenek ezen a skálán. A projekt modellezése során szem előtt kell tartani az alkatrészek méretarányát és a rendelkezésre álló nyomtató felbontását/tűrését. Győződjön meg arról, hogy méretezi a modellt, hogy illeszkedjen a szükséges érzékelőkhöz vagy más fedélzeti berendezésekhez.

Azt is megállapítottam, hogy az erősségi aggodalmak arra késztettek, hogy a gyártott darabokat, például az alumíniumcsöveket használjam a szerkezeti alkatrészekhez. A csapágyakat a Mcmaster-Carr-tól vettem, és volt egy 3D-s modelljük, amellyel egy rögzítést készítettem, és nagyon jól illeszkednek hozzájuk.

Azt tapasztaltam, hogy az alkatrészek rajzolása, mielőtt megpróbáltam modellezni őket, elősegítette a folyamat gyorsabb lefolyását, valamint csökkentette az alkatrészek együttműködéséhez szükséges kiigazításokat.

2. lépés: Szerelje össze a nyomatokat

Üsse le a sorjakat a csapágyfelületeken; szükség esetén csiszolja őket is.

Melegítéssel (óvatosan!) Kiegyenesítettem pár, a hűtés közben meghajlott pengét.

Lassan haladjon, amikor hardvert helyez be a rögzítőnyílásokba/lyukakba.

A szerkezet összeszerelése után adja hozzá az érzékelőket és az elektronikát. Helyreragasztottam az elektronikát a projektdobozon belül, és a forrasztópáka segítségével "hegesztettem" az érzékelőtartót a testen belüli rögzítőnyílásba.

3. lépés: Szerelje össze az elektronikát

Győződjön meg róla, hogy mindenhez jó kapcsolatai vannak. Nincs szabad huzal; nincs potenciális rövidzárlat.

Győződjön meg arról, hogy az érzékelő szilárdan van rögzítve.

Tekintse meg a kódot annak azonosításához, hogy melyik csapok hol vannak bedugva. (azaz a léptetőmotor vezetékei vagy az érzékelő analóg vezetéke.)

A motort külső forrásból tápláltam, nem pedig az Arduino táblán keresztül. Nem akartam megsérteni a táblát, ha a motor nagy áramot fogyaszt.

Lépés: Programozza be az Arduino programot

A program és a zárt hurkú vezérlőrendszer a projekt lényege. Csatoltam az Arduino kódot, és azt teljes mértékben megjegyzik. A PID hangolásakor azt tapasztaltam, hogy könnyebb dolgom van, ha az alábbiakat teszem: 1) Állítsa az összes PID -erősítést nullára. 2) Növelje a P értéket mindaddig, amíg a hibareakció nem rezeg. 3) Növelje a D értéket, amíg az oszcillációk megszűnnek. 4) Ismételje meg a 2. és 3. lépést, amíg további javulás nem érhető el.

5) Állítsa a P és D értéket az utolsó stabil értékre. 6) Növelje az I értéket mindaddig, amíg vissza nem tér az alapértékre stabil állapot hiba nélkül.

A mechanikai felépítés miatt létrehoztam egy holtzónás funkciót, amely megszakítja a motor áramellátását, ha a szélmalom helyesen van beállítva. Ez drasztikusan csökkenti a léptetőmotor hőjét. Ezt megelőzően futottam, és elég meleg lett ahhoz, hogy a toronyplatformot elhajlítsa és kiessen a tartójáról.

A pengeszerelvény nincs tökéletesen kiegyensúlyozva, és elég nehéz ahhoz, hogy a forgószerkezet megingjon. A hullámzás lényegében hamis érzékelő információt ad a PID folyamatnak, és hozzáadja a zajt, ami túlzott mozgást és ezáltal meleget okoz.

5. lépés: Légy mérnök

Ha mindent összeszerelt és programozott, keressen egy ventilátort vagy egy trópusi vihart, és próbálja ki alkotását! Az építkezés mulatságának része az volt, hogy rájöttem, hogyan lehet megoldani a felmerült problémákat. Ez az útmutató ezért részletgazdag. Ezenkívül, ha megpróbálja ezt felépíteni, és jobb megoldásokat talál, mint én, akkor ossza meg velük. Mindannyian tanulhatunk egymástól.