Makecourse: Mashua ya Upweke: Hatua 11

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:52

Hii inaweza kufundishwa iliundwa kutimiza mahitaji ya mradi wa Makecourse katika Chuo Kikuu cha South Florida (www.makecourse.com).

Je! Ni mpya kwa muundo wa Arduino, uchapishaji wa 3D, na usaidizi wa kompyuta (CAD)? Mradi huu ni njia nzuri ya kujifunza misingi yote nyuma ya mada hizi na inatoa nafasi kwa ubunifu wako kuifanya iwe yako mwenyewe! Inayo modeli nyingi za CAD kwa muundo wa mashua, utangulizi wa mifumo ya uhuru, na inaleta dhana ya kuzuia maji ya kuchapisha 3D!

Hatua ya 1: Orodha ya Vifaa

Ili kuanza mradi, lazima kwanza ujue utafanya kazi na nini! Hapa kuna vifaa ambavyo unapaswa kuwa kabla ya kuanza:

• Mdhibiti mdogo wa 1x Arduino Uno R3 na kebo ya USB (Kiungo cha Amazon)
• Mdhibiti wa magari wa 1x L298N (Kiungo cha Amazon)
• 4x (2 ni chelezo) DC motors 3-6V (Amazon Link)
• 2x 28BYJ-48 Stepper motors na moduli za ULN2003 (Amazon Link)
• Chaja ya simu ya kubebeka ya 1x ya umeme (Hapa ndio niliyotumia, ni kubwa kidogo ingawa. Unaweza kutumia nyingine ikiwa unapendelea: Kiungo cha Amazon)
• Sensor ya Ultrasonic HCSR04 ya 1x (Kiunga hiki kina nyongeza kadhaa zilizotupwa ndani na waya zingine za kuruka: Kiungo cha Amazon)
• Pakiti 3x za waya za Jumper (Kiume-kike, kiume-kiume, kike-kike. Kiungo cha Amazon)
• 1x Can ya Flex Seal (16-oz, Amazon Link)
• Tepe ya Mchoraji ya 1x (Kiungo cha Amazon)
• 1x Karatasi nzuri ya mchanga (karibu 300 ni nzuri)
• Vijiti kadhaa vya popsicle na brashi za kutumia muhuri wa laini

• Ufikiaji wa uchapishaji wa 3D. (Hapa kuna printa-bei rahisi na bora ya 3D-Kiungo cha Amazon)

  • Rangi Nyekundu ya Uchapishaji wa 3D (Kiungo cha Amazon
  • Filamu Nyeusi ya Uchapishaji wa 3D (Kiungo cha Amazon)

Jisikie huru kuongeza vifaa vyovyote utakavyokuja na toleo lako la mradi!

Hatua ya 2: Sehemu zilizochapishwa za 3D na Ubunifu

Sehemu ya kwanza ya mradi huu inaunda mfumo wa kiufundi wa kufanya kazi. Hii itajumuisha sehemu nyingi, pamoja na kofia, kifuniko, paddles, axles kwa motors kwa paddles, mlima wa sensorer, na axle ambayo mlima wa sensor unakaa.

Vipengele vimeundwa katika SolidWorks na kuwekwa pamoja kwenye mkutano. Faili zote za sehemu na mkutano umewekwa kwenye faili ya zip, ambayo inaweza kupatikana mwishoni mwa hatua hii. Kumbuka kuwa SolidWorks sio programu pekee ya CAD ambayo unaweza kutumia, kwani programu nyingi kama Inventor na Fusion360 zinaweza kutumika kwa CAD. Unaweza kuagiza sehemu za SolidWorks ndani yao.

Ni muhimu kutambua kwamba axle zinazoshikilia paddles ni za ndani na mashimo kwenye ganda ili kuzuia kuinama mhimili na kuifanya itoke moja kwa moja kwenye mashua.

Kila kitu kwenye mradi huu kimechapishwa na 3D (bila vifaa vya umeme), kwa hivyo vipimo ni muhimu. Nilitoa uvumilivu wa karibu inchi 0.01 kwenye sehemu, kuhakikisha kila kitu kinafaa pamoja (kama sawa sawa). Kulikuwa na uvumilivu mdogo kwa axles kwenda kwa motor ili waweze kutoshea vizuri. Pareles zimefungwa vizuri kwenye mhimili ili kwamba wakati motors zinawekwa, paddles husogea na kupandisha mashua.

Unapotazama CAD, utaona majukwaa ya vifaa vya umeme. Hii ni kwa vifaa vya "pop" kwenye jukwaa lao kuwazuia kuzunguka.

Prints kubwa zaidi ni kifuniko na kifuniko, kwa hivyo hakikisha kuzingatia wakati wa kubuni. Unaweza kulazimika kuigawanya katika sehemu, kwani itakuwa kubwa sana kuchapisha mara moja.

Hatua ya 3: Udhibiti Mzunguko

Hapa tutajadili mzunguko wa umeme ambao unadhibiti mashua. Nina mpango kutoka kwa Fritzing, ambayo ni programu inayofaa ambayo unaweza kuipakua hapa. Inasaidia na kuunda skimu za umeme.

Sio vifaa vyote vilivyotumika katika mradi huu viko Fritzing, kwa hivyo hubadilishwa. Pichaensor nyeusi inawakilisha sensa ya HCSR04 na daraja dogo la nusu ni mtawala wa L298N.

HCSR04 na L298N imeunganishwa na reli za umeme kwenye ubao wa mkate, ambazo zimeunganishwa na upande wa nguvu wa Arduino (kwenye 5V na pini za ardhini). Pini za mwangwi na za kuchochea za HCSR04 huenda kwa pini 12 na 13 kwenye Arduino, mtawaliwa.

Pini za kuwezesha (kasi ya kudhibiti) kwa L298 imeunganishwa na pini 10 na 11 (Wezesha A / Motor A) na 5 na 6 (ENB / Motor B). Nguvu na uwanja wa motors basi huunganishwa na bandari kwenye L298N.

Arduino bila shaka itakuwa ikipokea nguvu kutoka kwa sinia yetu ya simu inayoweza kubebeka. Wakati mzunguko unawashwa, motoni huwekwa kwa kasi ya juu katika mwelekeo ulioamriwa na sensorer yetu ya ukaribu. Hii itafunikwa katika sehemu ya usimbuaji. Hii itahamisha mashua.

Hatua ya 4: Msimbo wa Arduino

Sasa tunapata nitty-gritty ya nini hufanya mradi huu ufanye kazi: nambari! Nimeambatanisha faili ya zip iliyo na nambari ya mradi huu, ambayo inaweza kupatikana mwishoni mwa hatua hii. Imetolewa maoni kamili kwako kutazama!

- Nambari iliyoandikwa kwa Arduino imeandikwa katika programu inayojulikana kama mazingira ya ujumuishaji wa Arduino (IDE). Ni kitu ambacho unapaswa kupakua kutoka kwa tovuti rasmi ya Arduino, ambayo inaweza kupatikana hapa. IDE imeandikwa katika lugha za programu za C / C ++.

Nambari iliyoandikwa na kuhifadhiwa kupitia IDE inajulikana kama mchoro. Imejumuishwa kwenye michoro na faili za darasa na maktaba ambazo unaweza kujumuisha kutoka mkondoni au zile ulizoziunda mwenyewe. Maelezo ya kina ya haya na jinsi ya kupanga programu katika Arduino yanaweza kupatikana hapa.

- Kama nilivyoona mwanzoni mwa hatua hii, nina video ya YouTube inayoenda juu ya mchoro kuu wa mradi, unaweza kuiangalia hapa! Hii itaenda juu ya mchoro kuu na kazi zake.

- Sasa nitapita juu ya maktaba niliyounda kwa kudhibiti sensorer ya ukaribu. Maktaba hufanya iwe rahisi kupata data kutoka kwa sensorer na laini ndogo za nambari kwenye mchoro wangu kuu.

Faili ya.h (HCSR04.h) ndio inayoorodhesha kazi na anuwai ambazo tutatumia katika maktaba hii na kufafanua ni nani anayeweza kuzipata. Tunaanza na mjenzi, ambayo ni safu ya nambari inayofafanua kitu (kwa upande wetu, "HCSR04ProxSensor" tunayotumia) ambayo inashikilia maadili tunayoingiza kwenye mabano. Thamani hizi zitakuwa pini za mwangwi na za kuchochea tunazotumia, ambazo zitafungwa na kitu cha sensorer tunachounda (ambacho kinaweza kutajwa jina lolote tunalopenda kwa kujumuisha "HCSR04ProxSensor NameOfOurObject"). Vitu vilivyo ndani ya ufafanuzi wa "umma" vinaweza kupatikana na chochote, ndani ya maktaba na nje (kama mchoro wetu kuu). Hapa ndipo tutakapoorodhesha kazi zetu ambazo tunaziita katika mchoro kuu. Katika "faragha" tunahifadhi vigeuzi vinavyofanya maktaba iendeshwe. Vigezo hivi vinatumika tu na kazi zilizo ndani ya maktaba yetu. Kimsingi ni njia ya kazi zetu kufuatilia ni vipi vigezo na maadili yanayohusiana na kila kitu cha sensorer tunachounda.

Sasa tunahamia faili ya "HCSR04.cpp". Hapa ndipo tunafafanua kazi zetu na vigeuzi na jinsi zinavyofanya kazi. Ni sawa na ikiwa ungeandika nambari ndani ya mchoro wako kuu. Kumbuka kuwa kazi zinapaswa kutajwa kwa kile wanachorudi. Kwa "readSensor ()", itarudisha nambari (kama kuelea), kwa hivyo tunafafanua kuweka alama ya kazi na "kuelea HCSR04ProxSensor:: readSensor ()". Kumbuka kuwa lazima tujumuishe "HCSR04ProxSensor::", jina la kitu kinachohusiana na kazi hii. Tunafafanua pini zetu kutumia mjenzi wetu, tafuta umbali wa kitu ukitumia kazi ya "readSensor ()", na upate thamani yetu ya mwisho ya kusoma na kazi ya "getLastValue ()".

Hatua ya 5: 3D-Chapisha Sehemu Zote na Mkutano

Mara baada ya vipande viwili vya mwili kuchapishwa, unaweza kuzitia mkanda pamoja na mkanda wa wachoraji. Hii inapaswa kushikilia pamoja. Basi unaweza kukusanya sehemu zingine zote kama kawaida kulingana na muundo wa CAD.

Printa za 3D zinaendesha g-kificho, ambayo unaweza kupata kutoka kwa kutumia programu ya slicer ambayo inakuja na printa. Programu hii itachukua faili. Vipande maarufu vya uchapishaji wa 3D ni pamoja na Cura, FlashPrint, na zaidi!

Wakati wa uchapishaji wa 3D, ni muhimu kujua kwamba inachukua muda mwingi, kwa hivyo hakikisha kupanga sawa. Ili kuzuia nyakati ndefu za kuchapisha na sehemu nzito, unaweza kuchapisha na ujazo wa karibu 10%. Kumbuka kuwa ujazaji mkubwa utasaidia dhidi ya kuingilia maji kwa kuchapisha, kwani kutakuwa na pores kidogo, lakini hii pia itafanya sehemu kuwa nzito na kuchukua muda mrefu.

Karibu picha zote za 3D hazifai maji, kwa hivyo tunahitaji kuzizuia. Katika mradi huu, nilichagua kutumia Muhuri wa Flex, kwani ni rahisi sana na inafanya kazi vizuri sana kuweka maji nje ya uchapishaji.

Hatua ya 6: Kuzuia maji ya kuchapa

Kuzuia maji kuchapisha hii ni muhimu, kwani hutaki umeme wako wa gharama kubwa uharibiwe!

Kuanza, tutaweka mchanga nje na chini ya ganda. Hii ni kuunda viboreshaji kwa muhuri wa kubadilika kuingia ndani, ikitoa kinga bora. Unaweza kutumia sanduku ya juu ya mchanga / laini. Kuwa mwangalifu usipate mchanga sana, viboko vichache vinapaswa kuwa sawa.

Hatua ya 7: Mchanga Hull

Utajua wakati wa kusimama wakati unapoona mistari nyeupe inaanza kuonekana.

Hatua ya 8: Tumia Muhuri wa Flex

Unaweza kutumia fimbo ya popsicle au brashi kutumia muhuri wa laini. Hakikisha usikose matangazo yoyote na uwe kamili. Unaweza tu kuzamisha zana yako kwenye kopo wazi na kuipaka kwenye mwili.

Hatua ya 9: Acha Muhuri wa Flex Uketi

Sasa tunasubiri! Kawaida inachukua kama masaa 3 kwa muhuri wa kubadilika kukauka kidogo, lakini ningeiruhusu ikae kwa masaa 24 tu kuwa na uhakika. Unaweza kupaka kanzu nyingine ya muhuri wa kubadilika mara baada ya kumaliza kukausha ili kulinda mwili zaidi, lakini hii ni overkill kidogo (safu 1 ilinifanyia kazi).

Hatua ya 10: Mkutano na Upimaji

Sasa kwa kuwa muhuri wa kubadilika umemaliza kukausha, ningependekeza upime mwili ndani ya maji kabla ya kuongeza vifaa vya umeme (ikiwa kibanda HAINA kuzuia maji, ambayo inaweza kusababisha shida kwa Arduino yako!). Chukua tu kwenye kuzama kwako au dimbwi uone kama mashua inaweza kuelea kwa zaidi ya dakika 5 bila uvujaji wowote.

Mara tu tunapohakikisha kuwa nyumba yetu haina maji, tunaweza kuanza kuongeza sehemu zetu zote! Hakikisha kuweka waya Arduino, L298N, na vifaa vingine kwa usahihi kwenye pini zao sahihi.

Ili kuwezesha waya kutoshea motors za DC, niliuza njia ya kiume kwa risasi kwenye gari kuhakikisha zinakaa. Soldering pia ni muhimu kwa kuhakikisha miunganisho yako yote ni salama au ikiwa unahitaji kutengeneza waya mrefu. Ikiwa haujawahi kuuza hapo awali, unaweza kujifunza zaidi juu yake hapa!

Mara tu kila kitu kitakapokuwa pamoja, weka vifaa vyote kwenye nyumba na ujaribu! Utahitaji kuangalia sensa inafanya kazi kama ilivyokusudiwa kwa kusoma maadili ya umbali kwenye mfuatiliaji wa serial, angalia motors zinazunguka kwa usahihi, vitu kama hivyo.

Hatua ya 11: Bidhaa ya Mwisho

Na sasa umemaliza! Angalia makosa yoyote kwenye gari la majaribio (jaribu kuelea mashua na mwili kabla ya kutumia vifaa vya elektroniki) na umewekwa!