Tee: üksildane paat: 11 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

See juhend on loodud Lõuna -Florida ülikooli Makecourse'i projektinõude täitmiseks (www.makecourse.com).

Kas olete Arduino, 3D-printimise ja arvutipõhise disaini (CAD) uus kasutaja? See projekt on suurepärane võimalus õppida kõiki nende teemade põhitõdesid ja pakub ruumi teie loovusele, et muuta see omaks! See sisaldab palju CAD -modelleerimist paadi struktuuri jaoks, sissejuhatus autonoomsetesse süsteemidesse ja tutvustab 3D -väljatrükkide veekindluse kontseptsiooni!

Samm: materjalide loend

Projekti alustamiseks peate kõigepealt teadma, millega te töötate! Siin on materjalid, mis peaksid enne alustamist olema:

• 1x Arduino Uno R3 mikrokontroller ja USB -kaabel (Amazon Link)
• 1x L298N mootorikontroller (Amazon Link)
• 4x (2 on varukoopiad) alalisvoolumootorid 3-6V (Amazon Link)
• 2x 28BYJ-48 samm-mootorid ja ULN2003 moodulid (Amazon Link)
• 1x kaasaskantav telefonilaadija toiteks (siin on see, mida ma kasutasin, kuid see on natuke suur. Soovi korral saate kasutada teist: Amazon Link)
• 1x ultraheli HCSR04 andur (sellel lingil on mõned hüppajajuhtmetega lisatud lisad: Amazon Link)
• 3 pakki Jumper juhtmeid (mees-naine, mees-mees, naine-naine. Amazon Link)
• 1x purk painduva tihendiga (16 oz, Amazon Link)
• 1x maalri lint (Amazon Link)
• 1x peene liivapaber (umbes 300 on hea)
• Paks popsicle pulgad ja harjad painduva tihendi pealekandmiseks

• Juurdepääs 3D-printimisele. (Siin on suhteliselt odav ja tõhus 3D -printer - Amazon Link)

  • Punane hõõgniit 3D-printimiseks (Amazon Link
  • Must hõõgniit 3D-printimiseks (Amazon Link)

Lisage julgelt oma projekti versiooni jaoks välja pakutud materjalid!

2. samm: 3D-prinditud osad ja disain

Selle projekti esimene osa on mehaanilise süsteemi loomine selle töötamiseks. See hõlmaks paljusid osi, sealhulgas kere, kaas, labad, mootorite ja labade teljed, anduri kinnitus ja telg, millel anduri kinnitus asub.

Komponendid on projekteeritud SolidWorksis ja kokku pandud. Kõik osafailid ja koost on pandud zip -faili, mille leiate selle sammu lõpus. Pange tähele, et SolidWorks pole ainus CAD -tarkvara, mida saate kasutada, kuna CAD -i jaoks saab kasutada paljusid programme, nagu Inventor ja Fusion360. Saate nendesse importida SolidWorksi osi.

Oluline on märkida, et labasid hoidvad teljed on kerega seotud aukudega kontsentrilised, et vältida telje painutamist ja selle otse paadist väljumist.

Kõik selle projekti puhul on 3D -trükitud (välja arvatud elektrilised komponendid), seega on mõõtmed olulised. Andsin osadele lubatud hälbeid umbes 0,01 tolli tagamaks, et kõik sobiks kokku (umbes nagu lõdvalt). Mootorile minevate telgede taluvus oli väiksem, nii et need sobiksid tihedalt kokku. Labad on tihedalt telje külge kinnitatud, nii et kui mootorid on sisse lülitatud, liiguvad labad paati.

CAD -i vaadates märkate elektrikomponentide platvorme. Seda tehakse selleks, et komponendid oma platvormile "hüppavad", et vältida nende liikumist.

Suurimad väljatrükid on kere ja kaas, seega pidage seda projekteerimisel kindlasti meeles. Võimalik, et peate selle osadeks jagama, kuna see oleks korraga printimiseks liiga suur.

Samm: juhtimisahel

Siin arutame paati juhtivat elektriskeemi. Mul on skeem Fritzingist, mis on kasulik tarkvara, mille saate siit alla laadida. See aitab luua elektriskeeme.

Mitte kõik selles projektis kasutatud komponendid pole Fritzingis, nii et need asendatakse. Must fotosensor tähistab HCSR04 andurit ja väike poolsild on L298N mootorikontroller.

HCSR04 ja L298N on ühendatud leivaplaadil olevate toitepiiretega, mis on omakorda ühendatud Arduino toitepinnaga (5 V ja maanduspistikutel). HCSR04 kaja- ja päästikutihvtid lähevad vastavalt Arduino tihvtidele 12 ja 13.

L298 lubavad tihvtid (see reguleerib kiirust) on ühendatud tihvtidega 10 ja 11 (Luba A/mootor A) ning 5 ja 6 (ENB/mootor B). Seejärel ühendatakse mootorite võimsus ja maapind L298N portidega.

Arduino saab loomulikult energiat meie kaasaskantavast telefonilaadijast. Kui vooluahel on sisse lülitatud, seatakse mootorid maksimaalsele kiirusele meie lähedusanduri dikteeritud suunas. See kaetakse kodeerivas osas. See liigutab paati.

Samm: Arduino kood

Nüüd jõuame selle projekti toimimiseni: kood! Lisasin selle projekti koodi sisaldava ZIP -faili, mille leiate selle sammu lõpus. See on täielikult kommenteeritud, et saaksite selle läbi vaadata!

- Arduino jaoks kirjutatud kood on kirjutatud programmis, mida tuntakse Arduino integreeritud arenduskeskkonnana (IDE). See on midagi, mille peaksite alla laadima Arduino ametlikult veebisaidilt, mille leiate siit. IDE on kirjutatud C/C ++ programmeerimiskeeltes.

IDE kaudu kirjutatud ja salvestatud koodi tuntakse visandina. Kaasatud visanditele ja klassifailidele ning raamatukogudele, mida saate lisada veebist või neist, mille olete ise loonud. Üksikasjalikud selgitused nende ja Arduino programmeerimise kohta leiate siit.

- Nagu selle sammu alguses näha, on mul YouTube'i video üle projekti põhijoonise, saate seda siit vaadata! See hõlmab põhijoonist ja selle funktsioone.

- Nüüd vaatan lühidalt üle raamatukogu, mille lõin lähedusanduri juhtimiseks. Raamatukogu muudab andurilt andmete hankimise lihtsamaks, kui minu põhijoonisel on vähem koodiridu.

Fail.h (HCSR04.h) loetleb selles raamatukogus kasutatavad funktsioonid ja muutujad ning määrab, kes neile juurde pääseb. Alustame konstruktoriga, mis on koodirida, mis määratleb objekti (meie puhul "HCSR04ProxSensor", mida me kasutame), mis hoiab sulgudes sisestatud väärtusi. Need väärtused on meie kasutatavad kaja- ja käivitusnööbid, mis seotakse meie loodud anduriobjektiga (mida saab nimetada mis tahes meelepäraseks, lisades "HCSR04ProxSensor NameOfOurObject"). "Avaliku" määratluse alla kuuluvatele asjadele pääseb juurde nii raamatukogus kui ka väljaspool (nagu meie peamine visand). Siin loetleme oma funktsioonid, mida põhijoonisel nimetame. "Privaatses" salvestame muutujad, mis panevad raamatukogu tööle. Neid muutujaid saavad kasutada ainult meie raamatukogu funktsioonid. Põhimõtteliselt on meie funktsioonidel võimalus jälgida, millised muutujad ja väärtused on seotud iga meie loodud anduriobjektiga.

Nüüd liigume faili "HCSR04.cpp". Siin määratleme tegelikult oma funktsioonid ja muutujad ning nende toimimise. See on sarnane sellele, kui kirjutaksite koodi oma põhijoonisele. Pange tähele, et funktsioonid tuleb määrata selle jaoks, mida nad tagastavad. "ReadSensor ()" jaoks tagastab see arvu (ujukina), seega määratleme funktsiooni märkimiseks "float HCSR04ProxSensor:: readSensor ()". Pange tähele, et peame lisama selle funktsiooniga seotud objekti nime "HCSR04ProxSensor::". Määratleme konstruktori abil oma tihvtid, leiame funktsiooni "readSensor ()" abil objekti kauguse ja saame funktsiooni "getLastValue ()" abil viimase lugemisväärtuse.

Samm: kõigi osade 3D-printimine ja kokkupanek

Kui kaks laevakere tükki on trükitud, saate need maalriteibiga kokku kleepida. See peaks seda koos hoidma. Seejärel saate kõik muud osad meie CAD -disaini alusel tavapäraselt kokku panna.

3D-printerid töötavad g-koodiga, mille saate printeriga kaasas oleva viilutarkvara abil. See tarkvara võtab.stl -faili (osast, mille olete loonud CAD -is) ja teisendab selle printeri lugemiseks koodiks (selle faili laiend on printerites erinev). Populaarsete 3D-printimislõikurite hulka kuuluvad Cura, FlashPrint ja palju muud!

3D-printimisel on oluline teada, et see võtab palju aega, seega planeerige kindlasti vastavalt. Pikkade printimisaegade ja raskemate osade vältimiseks võite printida umbes 10%täitega. Pange tähele, et kõrgem täitmine aitab vältida vee sattumist printimisse, kuna poore on vähem, kuid see muudab osad ka raskemaks ja võtab kauem aega.

Umbes kõik 3D-prindid ei sobi hästi veeks, seega peame need veekindlaks tegema. Selles projektis valisin Flex Seal'i pealekandmise, kuna see on üsna lihtne ja töötab väga hästi, et vesi prindist välja ei pääseks.

6. toiming: trükise veekindlus

Selle trükise veekindlus on oluline, kuna te ei soovi, et teie kallis elektroonika saaks kahjustada!

Alustuseks lihvime kere välispinda ja põhja. Selle eesmärk on luua sooned painduva tihendi sisse imbumiseks, pakkudes paremat kaitset. Võite kasutada mõnda peenest/peenest liivapaberit. Olge ettevaatlik, et mitte liiga palju lihvida, paar lööki peaks olema korras.

Samm: korpuse lihvimine

Saate teada, millal peatuda, kui näete valgete joonte ilmumist.

8. samm: kandke Flex Seal

Painduva tihendi pealekandmiseks võite kasutada popsicle pulka või pintslit. Kindlasti ärge jätke ühtegi kohta vahele ja olge põhjalik. Võite lihtsalt tööriista lahtisesse purki kasta ja selle kerele hõõruda.

9. samm: laske elastsel tihendil istuda

Nüüd ootame! Tavaliselt kulub painduva tihendi kuivamiseks umbes 3 tundi, kuid ma lasin sellel 24 tundi istuda. Pärast kuivamist saate peale kanda veel ühe kihi elastset tihendit, et kaitsta laevakere veelgi, kuid see on veidi üleliigne (1 kiht töötas minu jaoks suurepäraselt).

Samm: kokkupanek ja testimine

Nüüd, kui painduv tihend on kuivamise lõpetanud, soovitaksin enne elektrikomponentide lisamist kere katsetada vees (kui kere EI OLE veekindel, võib see teie Arduino jaoks probleeme tekitada!). Võtke see lihtsalt valamu või basseini juurde ja vaadake, kas paat suudab lekkeideta üle 5 minuti ujuda.

Kui oleme veendunud, et meie kere on veekindel, saame hakata kõiki oma osi lisama! Veenduge, et ühendate Arduino, L298N ja ülejäänud komponendid õigesti nende õigete tihvtidega.

Selleks, et juhtmed alalisvoolumootoritele sobiksid, jootsin juhtmed mootori juhtmete külge, et need püsiksid. Jootmine on kasulik ka kõigi ühenduste turvalisuse tagamiseks või pikema juhtme tegemiseks. Kui te pole kunagi varem jootnud, saate selle kohta rohkem teada siit!

Kui kõik on koos, asetage kõik komponendid kere sisse ja tehke mõned testid! Soovite kontrollida, kas andur töötab ettenähtud viisil, lugedes jadamonitorilt kaugusväärtusi, kontrollides, kas mootorid pöörlevad õigesti.

11. samm: lõpptoode

Ja nüüd olete valmis! Kontrollige, kas proovisõidul pole vigu (enne elektroonika rakendamist proovige paat ja kere hõljuda) ja olete valmis!