Ανεμόμυλος ενεργού ελέγχου: 5 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:31

Αυτό το διδακτικό δημιουργήθηκε για να εκπληρώσει την απαίτηση έργου του Makecourse στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Φλόριντα (www.makecourse.com)

Έχω να επιλέξω ένα έργο για να σχεδιάσω και να κατασκευάσω από την αρχή. Αποφάσισα ότι ήθελα να δοκιμάσω και να φτιάξω έναν ανεμόμυλο που ένιωσε την κατεύθυνση του ανέμου και τον αντιμετώπιζε ενεργά, χωρίς να χρειάζομαι πτερύγιο ή ουρά. Καθώς η προσοχή μου σε αυτό το έργο ήταν στον συνδυασμό αισθητήρα και ελέγχου PID, ο ανεμόμυλος δεν κάνει τίποτα με την ενέργεια που περιστρέφει τις λεπίδες. Μη διστάσετε να τροποποιήσετε το σχέδιο για να είναι πιο χρήσιμο! Αυτό που ακολουθεί δεν είναι ο μόνος τρόπος για να το φτιάξετε. Έπρεπε να λύσω αρκετά απρόβλεπτα προβλήματα στην πορεία και με οδήγησε στη χρήση διαφορετικών υλικών ή εργαλείων. Αρκετές φορές έφτασα με εξαρτήματα στο χέρι ή σκουπίστηκα από παλιές συσκευές ή τεχνολογία. Έτσι, πάλι, μη διστάσετε να κάνετε zig εκεί που έκανα zag. Για να τεκμηριώσω πλήρως αυτό το έργο, θα έπρεπε να καταστρέψω αποτελεσματικά το έργο μου για να παράσχω εικόνες από κάθε βήμα κατασκευής. Δεν είμαι πρόθυμος να το κάνω αυτό. Αντ 'αυτού, έδωσα τα τρισδιάστατα μοντέλα, τη λίστα υλικών και έδωσα χρήσιμες συμβουλές που έμαθα στο δύσκολο δρόμο.

Προμήθειες:

Έχω συμπεριλάβει τον κώδικα Arduino και τα αρχεία Autodesk. Θα χρειαστείτε επίσης τα ακόλουθα: Εργαλεία:

-Μικρός κόπτης σωλήνων-Συγκολλητικό σίδερο, συγκολλητικό, ροής-Βιδωτές μηχανές-Τρυπάνι-Ξυράφι ή κοπτικό ή μαχαίρι ακριβείας-Πυροβόλο θερμής κόλλας- (προαιρετικό) θερμοπίστολο

Υλικά:

-24 ίντσες σωλήνων αλουμινίου διαμέτρου 25 ιντσών (πήρα το δικό μου από τον Mcmaster-Carr) -Arduino Uno-28BYJ48 stepper-stepper controller- (επιλογή 1) Ασπίδα κινητήρα βαρύτητας και αισθητήρας εφέ αίθουσας από το DfRobot- (επιλογή 2) οποιαδήποτε άλλη αναλογικός αισθητήρας περιστροφής-3+ ολισθητήρας μολύβδου ή δαχτυλίδι για τηγανίτα-ρουλεμάν για το συγκρότημα μύτης-βίδες-Ξύλο για πλατφόρμα-Μπαταρίες (χρησιμοποιώ 9v για την πλακέτα και τροφοδοτώ το stepper με 7.8 Li-Po) -RC ράβδοι ώθησης αεροπλάνου (οποιοδήποτε άκαμπτο σύρμα μικρής διαμέτρου θα κάνει.)

Βήμα 1: Μοντελοποιήστε τον ανεμόμυλο

Χρησιμοποίησα την έκδοση Autodesk Inventor Student για να μοντελοποιήσω αυτό το έργο ανεμόμυλου. Έχω συμπεριλάβει τα αρχεία stl σε αυτό το Instructable. Αν επρόκειτο να το ξανακάνω, θα αύξανε δραστικά την επιφάνεια των λεπίδων μου, ώστε να λειτουργούν καλύτερα σε αυτήν την κλίμακα. Τα πράγματα που πρέπει να λάβετε υπόψη κατά τη μοντελοποίηση του έργου σας είναι η κλίμακα των εξαρτημάτων σας έναντι της ανάλυσης/ανοχών του διαθέσιμου εκτυπωτή σας. Βεβαιωθείτε ότι έχετε κλιμακώσει το μοντέλο σας έτσι ώστε να ταιριάζει σε όλους τους απαιτούμενους αισθητήρες ή άλλο εξοπλισμό επί του σκάφους.

Επίσης διαπίστωσα ότι οι ανησυχίες για τη δύναμη με οδήγησαν στη χρήση κατασκευασμένων αντικειμένων, όπως η σωλήνωση αλουμινίου, για δομικά μέρη. Αγόρασα τα ρουλεμάν μου από τη Mcmaster-Carr και είχαν ένα τρισδιάστατο μοντέλο τους που χρησιμοποιούσα για να τους ταιριάζει πολύ.

Διαπίστωσα ότι η σχεδίαση εξαρτημάτων πριν επιχειρήσω να τα μοντελοποιήσω βοήθησε τη διαδικασία να προχωρήσει γρηγορότερα καθώς και μείωσε το ποσό των προσαρμογών που χρειάστηκα για να συνεργαστούν τα μέρη.

Βήμα 2: Συγκεντρώστε τις εκτυπώσεις

Χτυπήστε τυχόν γρύλους στις επιφάνειες εδράνων. τρίψτε τα επίσης αν χρειαστεί.

Χρησιμοποίησα μια θερμότητα (προσεκτικά!) Για να ισιώσω μερικές λεπίδες που λύγισαν κατά την ψύξη.

Προχωρήστε αργά όταν εισάγετε υλικό στις υποδοχές/τρύπες στερέωσής τους.

Μόλις συναρμολογηθεί η δομή, προσθέστε τους αισθητήρες και τα ηλεκτρονικά σας. Έβαλα τα ηλεκτρονικά στη θέση τους μέσα στο κουτί του έργου και χρησιμοποίησα το συγκολλητικό σίδερο για να "συγκολλήσω" τη βάση του αισθητήρα στην υποδοχή τοποθέτησής του μέσα στο σώμα.

Βήμα 3: Συναρμολογήστε τα Ηλεκτρονικά

Βεβαιωθείτε ότι έχετε καλές συνδέσεις με τα πάντα. Χωρίς εκτεθειμένο σύρμα. χωρίς πιθανά βραχυκυκλώματα.

Βεβαιωθείτε ότι ο αισθητήρας σας είναι σταθερά τοποθετημένος.

Ανατρέξτε στον κωδικό για να προσδιορίσετε ποιες ακίδες είναι συνδεδεμένες πού. (δηλ. τα καλώδια του βηματικού κινητήρα ή το αναλογικό καλώδιο του αισθητήρα.)

Τροφοδοτούσα τον κινητήρα με εξωτερική πηγή παρά μέσω της πλακέτας Arduino. Δεν ήθελα να χαλάσω την πλακέτα αν ο κινητήρας τραβήξει πολύ ρεύμα.

Βήμα 4: Προγραμματίστε το Arduino

Το πρόγραμμα και το σχέδιο ελέγχου κλειστού βρόχου είναι ο πυρήνας αυτού του έργου. Έχω επισυνάψει τον κώδικα Arduino και σχολιάζεται πλήρως. Κατά τη ρύθμιση του PID, διαπίστωσα ότι πέρασα πιο εύκολα αν έκανα τα εξής: 1) Ορίστε όλα τα κέρδη PID στο μηδέν. 2) Αυξήστε την τιμή Ρ έως ότου η απόκριση στο σφάλμα είναι σταθερή ταλάντωση. 3) Αυξήστε την τιμή D μέχρι να επιλυθούν οι ταλαντώσεις. 4) Επαναλάβετε τα βήματα 2 και 3 έως ότου δεν μπορείτε να κερδίσετε περαιτέρω βελτίωση.

5) Ρυθμίστε P και D στις τελευταίες σταθερές τιμές. 6) Αυξήστε την τιμή Ι μέχρι να επιστρέψει στο σημείο ρύθμισης χωρίς σφάλμα σταθερής κατάστασης.

Λόγω του μηχανικού σχεδιασμού δημιούργησα μια λειτουργία ζώνης για να κόψω την ισχύ του κινητήρα όταν ο ανεμόμυλος είναι σωστά προσανατολισμένος. Αυτό μειώνει δραστικά τη θερμότητα στο βηματικό μοτέρ. Πριν από αυτό το έτρεξα και πήρε αρκετά ζέστη για να παραμορφώσει την πλατφόρμα του πύργου και να πέσει έξω από τη βάση του.

Το συγκρότημα λεπίδων δεν είναι απόλυτα ισορροπημένο και είναι αρκετά βαρύ ώστε να προκαλεί ταλαντεύσεις του περιστροφικού συγκροτήματος. Η ταλάντωση δίνει ουσιαστικά ψευδείς πληροφορίες αισθητήρα στη διαδικασία PID και προσθέτει θόρυβο προκαλώντας υπερβολική κίνηση και συνεπώς θερμότητα.

Βήμα 5: Γίνε Μηχανικός

Μόλις όλα συγκεντρωθούν και προγραμματιστούν, βρείτε έναν ανεμιστήρα ή μια τροπική καταιγίδα και δοκιμάστε τη δημιουργία σας! Μέρος της διασκέδασης για τη δημιουργία αυτού ήταν να βρούμε πώς να λύσουμε τα προβλήματα που εμφανίστηκαν. Αυτό το Instructable είναι ελαφρύ στη λεπτομέρεια για αυτόν τον λόγο. Επιπλέον, εάν προσπαθήσετε να δημιουργήσετε αυτό και να βρείτε καλύτερες λύσεις από ό, τι έκανα, παρακαλούμε να τις μοιραστείτε. Όλοι μπορούμε να μάθουμε ο ένας από τον άλλον.