O Мащабен модел Railroad Tornado: 16 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Сигурен съм, че всеки човек е виждал Торнадо във видеоклипове. Но виждали ли сте такъв, работещ в пълна анимация на железопътна линия с мащабен модел O? Е, все още не сме го инсталирали на железницата, защото е част от цялостна звукова и анимационна система. Но когато бъде завършен, той трябва да бъде атракция.

Този проект ще ви преведе през стъпките за изграждане на работна анимация от хардуер с ЦПУ, моторни задвижвания и контроли на Arduino

Стъпка 1: Как ще изглежда тази анимация?

За да разберем какво изграждаме, беше създаден 3D модел и произведена симулация.

Стъпка 2: Изграждане на основния панел

Този проект се състои от Z Axis Panel, X Axis Panel, Arduino микроконтролери, стъпкови двигатели, H мостови задвижвания, микро стъпкови задвижвания и самия Tornado. Първото нещо, което трябва да направите, е да съберете материалната сметка за основния панел. И двата осни панела са сходни, така че процесът на изграждане на един панел е един и същ за другия панел.

СТРАНИЦА - Източник от магазин за дървен материал на Banggood. Com/

Ос X

· (1) T8 захранващ винт с дължина 500 mm

· (1) 12 волта 200 стъпка 4 жица NEMA 17 Тип стъпков двигател

· (2) 500 мм опорни пръти с крайни стойки и плъзгачи

(1) Краен превключвател с кабел

(1) Конзола за монтаж на стъпков двигател

1/2 инчова основа от брезов шперплат, нарязана на 6-1/2 x 24 инча

стандартни пръчици за разбъркване на боя с дебелина 1/8"

различни винтове M3, M4, M5

Стъпка 3: Сглобете частите на панела

Скобата на стъпковия двигател е първата част, която трябва да бъде монтирана в единия край на основата 1/2 x 6-1/2 x 24 инча. Тази скоба е монтирана на централната линия на основата и се уверете, че е квадратна към дългия ръб. Монтирайте стъпковия двигател върху тази скоба и монтирайте задвижващата муфа. Ще откриете, че осевата линия на задвижването на стъпковия двигател е достатъчно високо от основата, че корпусите на лагерите на захранващия винт трябва да бъдат монтирани върху дървени дъски, за да изравнят монтажа. 1/2 парче шперплат от бреза е добра отправна точка. След това добавете подложка, която привежда централната линия на корпусите на подаващите винтови лагери в една линия.

Сега използвайте пръчка за разбъркване на боята, пробийте дупки, съответстващи на фланеца на захранващия винт, и монтирайте с винтове М3 и заключващи шайби. Използването на Locktite върху тези части сега ще предотврати тяхното разпадане по -късно. Сега завъртете този възел върху захранващия винт. Поставете единия край на захранващия винт в корпуса на лагера в края на стъпковия двигател. Сега поставете другия корпус на лагера в другия край на основата, поставете захранващия винт и закрепете корпуса към основата с дъските и подложките. БЕЗОПАСНО това сглобяване е успоредно на ръба на основата.

Сега подредете опорните пръти с техните крайни опорни корпуси върху дъските, използвани за поддържане на корпусите на лагерите. Важно е всички тези части да бъдат квадратни и успоредни. Така че, не монтирайте частите към основата, докато всички части не бъдат подредени върху основата. В този момент пръчките за разбъркване на боя или шперплатът от твърда дървесина работят добре и могат да бъдат нарязани до желаната ширина и пробити с монтажни отвори, за да съответстват на плъзгачите на опорните пръти. Сглобете напречните ленти към плъзгачите свободно и ги плъзнете до всеки край на опорните пръти за установяване на корпусите на опорните пръти на място. След като тези позиции бъдат установени, ги завийте на място. В този момент трябва да поставите захранващия винтов фланец с боичка, притиснат между плъзгачите.

Последната стъпка е да поставите обезопасителни ленти за плъзгащите се кръстосани дъски. Стиснете плъзгачите заедно, като поставите фланеца за разбъркване с фланци и завийте опорните дъски на място. Бойчето за разбъркване вече може да бъде отрязано на едно ниво с току -що поставените ленти. Сега монтажът е завършен и позволява придвижване на фланеца в рамките на защитните дъски. Можете да тествате този възел, като завъртите подаващия винт на ръка, за да сте сигурни, че всичко се движи свободно, без обвързване.

Стъпка 4: Инсталирайте крайния превключвател

Крайният превключвател е монтиран на двата панела близо до края на двигателя. Използва се като сензор за положение на самонасочване, за да настрои двете оси в начална позиция, когато захранването е свързано към контролния панел. Точният монтаж е предпочитание на потребителя, но тествахме 2 дизайна; единият, който имаше лопатка, закачена от каретата, за да удари превключвателя, а другата използваше месинговата пръчка за разбъркване от месинговата гайка като точка на контакт. Няма значение как е монтиран този превключвател, стига превключвателят да е активиран ПРЕДИ каретата да достигне края на своето движение в края на двигателя.

Стъпка 5: Монтаж на панел на оста Z

Панелът на оста Z е идентичен с панела на оста X, с изключение на това, че сме заменили различен захранващ винт с 2 мм кабел, за да направим движението по -бързо.

(1) T8 захранващ винт с 2 мм олово и месингова фланцова гайка

Всички останали стъпки са същите, така че изградете този панел сега.

Стъпка 6: Сглобете оси X и Z заедно

Сглобяването на двете оси заедно е много право напред. Първо добавихме 6-1/2 x 5 "парче брезов шперплат 1/2" към монтажната каретка на оста X. След това завинтваме панела на оста Z към тази платка. Разположението на оста Z спрямо оста X е предпочитание на потребителя. В нашия прототип, ние поставяме края на двигателя на около 8 инча от центъра на каретката на X ос. Контролният панел ще седи под оста X, когато е монтиран, така че това пространство изглежда подходящо. Не забравяйте, че панелите на оста X и Z са показани плоски за сглобяване, но когато са монтирани върху модела на железопътното оформление, оста X е позиционирана на 90 градуса спрямо повърхността на железопътната линия.

Стъпка 7: Изграждане на Торнадо

Tornado Design

Торнадото ще бъде конструирано с 12vdc мотор, ¼”дървен дюбел, гъвкав съединител за свързване на двигателя към вала и ще се управлява от моторен контролер L298N H с мотор Arduino.

Това е моторът: мотор на скоростната кутия 12 vdc 25 rpm

Фунията е вата, която се намира в занаятчийските магазини. Използвахме тънки листове от Walmart.

Фунията ще изисква известна художествена работа, за да получите желания вид. Най -важната част е да се проектира и изгради каретката на Z ос, която да побере двигателя и съединителя. Височината от каретата ще определи максималния диаметър на фунията. Всеки път, когато искате да смените фунията, е само въпрос на премахване на дюбелния прът от съединителя. Това може да стане по всяко време след инсталиране на системата. Така че, ако искате да експериментирате с различни фунии, това е лесно.

Но на този етап от процеса на изграждане, просто определете височината над каретата и изградете опора на двигателя, която да поддържа двигателя и скоростната кутия. Има козметична монтажна скоба: Монтаж на двигателя

Времето за получаване на металната скоба беше твърде дълго, затова решихме да изградим монтажна конструкция за задвижващия механизъм Tornado Rotation от малки парчета дърво. На тези снимки монтажът е предназначен да изчисти върха на фуния с диаметър 5 инча. в случай, че тази подредба е незадоволителна, монтирахме монтажа към ремъците на каретата. Ако тази подредба не отговаря на нашите нужди по някаква причина, монтажът може да бъде отстранен само с 4 винта с шестостенна глава.

Връзките на двигателя са малки и крехки, така че проводниците са запоени към двигателя и ние използвахме винтове и шайби за закрепване на проводниците. Пътният сбруя ще бъде запоен към тази връзка.

Стъпка 8: Контрол на анимацията

Сега, след като изградихме 2 -осните панели и ги монтирахме заедно, как да накараме тази анимация да работи? Видеото е актуализация от тестване, проведено по време на изграждането на прототипната система. И така, как направихме тази анимация? Отговорът е, че използвахме 2 микро контролера Arduino, за да контролираме действието. Следващите стъпки ще опишат подробно конструкцията на контролния панел, използваното оборудване, електрическите схеми и програмния код.

Стъпка 9: Използване на микроконтролери Arduino за анимиране на движението

Дизайн на движение Tornado

За да контролираме Tornado, първо определяме как искаме да работи:

1. Включете двигателя за въртене на Tornado.

2. Стартирайте движението по оста Z със стъпков двигател, който задвижва захранващ винт вертикално надолу. Това премества въртящия се Tornado надолу от скритото му положение надолу към повърхността на масата.

3. Стартирайте движението по оста X със стъпков двигател, задвижващ захранващ винт и платформа. Това ще премести торнадото отдясно наляво цялото разстояние на захранващия винт.

4. Стартирайте стъпковия двигател по оста Z, за да повдигнете въртящия се Tornado обратно до върха извън полезрението. Изключете захранването на стъпков двигател по оста Z.

5. Стартирайте стъпковия двигател по оста X, за да се върнете в дясното начално положение. Изключете захранването на стъпков двигател по оста X.

6. Изключете захранването на въртящия се мотор Tornado.

По същество ние създаваме CNC 2 -осна рутерна машина. Ротацията Tornado е маршрутизаторът, а другите 2 оси са за хоризонтално и вертикално движение. За да постигнем това, ще трябва да използваме 1 Arduino MEGA (наречен „КОНТРОЛЕР НА ДВИЖЕНИЯ“), програмиран да работи (2) TB6600 Micro Stepper драйверни платки за управление на 2 стъпкови двигателя. Ще използваме и 1 Arduino UNO (наречен „MASTER CONTROLLER“), за да контролираме въртенето на Торнадо и да инициираме КОНТРОЛЕР НА ДВИЖЕНИЯ. Управлението на системата ще бъде осигурено от превключвател за изключване/включване на 12 -волтовото захранване за системата. Моментален превключвател ще бъде разположен близо до позицията на Tornado в оформлението, за да инициира верига на захранващо реле за захранване. Този моментен превключвател ще захранва системата и MASTER CONTROLLER ще се включи, а DC моторът със задвижване ще започне да върти Tornado и след това ще осигури захранване на CONTROLLER за движение за последователността на движение.

Стъпка 10: Необходимо оборудване за контролния панел

Материали за система за контрол

(1) Arduino UNO & (1) Arduino Mega микроконтролери

(1) L298N модул H мост модулна платка за Tornado задвижване ·

(2) TB6600 Стъпков двигател Micro Step платки за управление за панел Z и X ос

(1) 12 -волтово захранване с постоянен ток

(1) Превключвател SPDT, монтиран на панел

(2) 5 -волтово реле за постоянен ток за Arduino ·

Разни кабели със зелен светодиод и резистори

Клемни ленти

Монтажни платки и хардуер

Стъпка 11: Монтиране на оборудване на контролен панел

Първо изберете материал от контролния панел. Използвахме парче шперплат от твърда дървесина с дебелина 1/4 инча. Започнахме с 2 фута по 2 фута, за да организираме оборудването. Няма тайна за този панел, просто монтирайте всичко на място, което осигурява къси проводници и достъпност за захранване от 12 волта, кабели на двигателя и свързване на крайния превключвател от панелите на оста.

Стъпка 12: Окабеляване на оборудването на главния контролер

Схемата, показана за главния контролер, може да не е напълно точна поради липсата на библиотеки за части за модула L298N и 5 -волтовото реле, управлявано от сигнал. Останалата част от веригата е точна за връзки към Arduino Uno и Arduino Mega.

За точно окабеляване на L298N, трябва да се обърнем към изображението, което показва кабелните връзки с показаните номера на клемите. Второто изображение показва само терминалите, използвани в този проект.

За точно окабеляване на 5 -волтовото реле за Arduino, трябва да се обърнем към това изображение по -горе.

Когато се съмнявате, винаги се обръщайте към Arduino IDE за главния контролер за пинови връзки.

Стъпка 13: Окабеляване на контролера за движение

Arduino Mega се използва като контролер за движение. Той свързва микро стъпковите задвижвания и стъпковите двигатели. Връзката Vin не е показана, тъй като е показана на схемата на главния контролер.

Стъпка 14: Верига за блокиране на захранването на системата

За да се контролира захранването на системата и да се позволи автоматично изключване, когато анимацията приключи, се използва заключваща верига с моментен превключвател през 12 -волтовите контакти на релето за захранване NO. 5 -волтовото реле, управлявано от сигналите на Arduino, блокира веригата. Когато сигналът стане НИСКИ, захранването на системата се изключва. Отделен светодиод се използва, за да покаже, че системата е заключена.

Стъпка 15: Arduino код

Тъй като това не е инструкция за писане на код на Arduino, ние прикачихме файловете Master и Movement за ваше гледане и/или изтегляне.

Стъпка 16: Изграждане на монтажната рамка

Поддържащата рамка на системата е изградена от обикновен дървен материал. Това е опора с 3 крака, която има прикрепен панел на оста X, за да установи правилното местоположение на Tornado върху повърхността на оформлението. Контролният панел е монтиран зад панела на оста X, за да позволи свободно движение на подвижния панел на оста Z. Целият монтаж може да бъде закрепен към стената или да остане свободен за лесно отстраняване, ако е необходимо.