O Scale Model Railroad Tornado: 16 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Είμαι βέβαιος ότι κάθε άτομο έχει δει έναν ανεμοστρόβιλο σε βίντεο. Έχετε δει όμως κάποιον να λειτουργεί σε πλήρη κίνηση σε σιδηρόδρομο O Scale Model; Λοιπόν, δεν το έχουμε εγκαταστήσει ακόμα στο σιδηρόδρομο, επειδή είναι μέρος ενός πλήρους συστήματος ήχου και κινούμενων σχεδίων. Αλλά όταν ολοκληρωθεί, θα πρέπει να είναι ένα αξιοθέατο.

Αυτό το έργο σας οδηγεί στα βήματα για να δημιουργήσετε μια κινούμενη εικόνα από υλικό CNC, μονάδες κινητήρα και χειριστήρια Arduino

Βήμα 1: Πώς θα είναι αυτό το animation;

Για να καταλάβουμε τι χτίζουμε, δημιουργήθηκε ένα τρισδιάστατο μοντέλο και δημιουργήθηκε μια προσομοίωση.

Βήμα 2: Δημιουργία του βασικού πίνακα

Αυτό το έργο αποτελείται από ένα Z Axis Panel, ένα X Axis Panel, μικροελεγκτές Arduino, stepper motors, H Bridge drives, micro step drives και τον ίδιο τον Tornado. Το πρώτο πράγμα που πρέπει να κάνετε είναι να συλλέξετε τον λογαριασμό των υλικών για τον Βασικό πίνακα. Και τα δύο πάνελ άξονα είναι παρόμοια, οπότε η διαδικασία κατασκευής για τον έναν πίνακα είναι η ίδια για τον άλλο πίνακα.

ΛΟΓΑΡΙΑΣΜΟΣ ΥΛΙΚΩΝ - Προέρχεται από το κατάστημα ξυλείας Banggood. Com/

X Άξονας

· (1) T8 συγκρότημα βίδας τροφοδοσίας μήκους 500 mm

· (1) 12 βολτ 200 βήμα 4 καλώδιο NEMA 17 Βηματικό μοτέρ τύπου

· (2) ράβδοι στήριξης 500 mm με τελικές βάσεις και ρυθμιστικά

(1) Διακόπτης ορίου με καλώδιο

(1) Βραχίονας στερέωσης Stepper Motor

Βάση κόντρα πλακέ σημύδας 1/2 ίντσας κομμένη σε 6-1/2 x 24 ίντσες

στάνταρ μπαστούνια ανάδευσης πάχους 1/8"

διάφορες βίδες M3, M4, M5

Βήμα 3: Συναρμολογήστε τα μέρη στον πίνακα

Το στήριγμα βηματικού κινητήρα είναι το πρώτο κομμάτι που τοποθετείται στο ένα άκρο της βάσης 1/2 x 6-1/2 x 24 ιντσών. Αυτός ο βραχίονας είναι τοποθετημένος στην κεντρική γραμμή της βάσης και βεβαιωθείτε ότι είναι τετράγωνος στο μακρύ άκρο. Τοποθετήστε το βηματικό μοτέρ σε αυτό το στήριγμα και εγκαταστήστε τη ζεύξη μετάδοσης κίνησης. Θα διαπιστώσετε ότι η κεντρική γραμμή της μονάδας βηματικού κινητήρα είναι αρκετά ψηλά από τη βάση, ότι τα περιβλήματα ρουλεμάν βίδας τροφοδοσίας πρέπει να τοποθετηθούν σε ξύλινες σανίδες για να φέρουν το συγκρότημα στο επίπεδο. Ένα κομμάτι 1/2 του κόντρα πλακέ Birch είναι ένα καλό σημείο εκκίνησης. Στη συνέχεια, προσθέστε μια σανίδα που φέρνει την κεντρική γραμμή των περιβλημάτων των ρουλεμάν βιδών τροφοδοσίας.

Τώρα χρησιμοποιώντας ένα ραβδί ανάδευσης χρώματος, ανοίξτε τρύπες που ταιριάζουν με τη φλάντζα της βίδας τροφοδοσίας και τοποθετήστε το με βίδες Μ3 και ροδέλες ασφάλισης. Η χρήση του Locktite σε αυτά τα μέρη τώρα θα τα αποτρέψει να διαλυθούν αργότερα. Τώρα περάστε αυτό το συγκρότημα στη βίδα τροφοδοσίας. Τοποθετήστε το ένα άκρο της βίδας τροφοδοσίας στο περίβλημα του ρουλεμάν στο άκρο του βηματικού κινητήρα. Τώρα τοποθετήστε το άλλο περίβλημα ρουλεμάν στο άλλο άκρο της βάσης, εγκαταστήστε τη βίδα τροφοδοσίας και στερεώστε το περίβλημα στη βάση με τις σανίδες και τα προστατευτικά. ΒΕΒΑΙΩΘΕΙΤΕ ότι αυτή η διάταξη είναι παράλληλη με την άκρη της βάσης.

Τώρα τοποθετήστε τις ράβδους στήριξης με τα ακραία περιβλήματα στήριξής τους πάνω στις σανίδες που χρησιμοποιούνται για τη στήριξη των περιβλημάτων του ρουλεμάν. Είναι κρίσιμο να γίνουν όλα αυτά τα μέρη τετράγωνα και παράλληλα. Επομένως, μην τοποθετείτε τα εξαρτήματα στη βάση έως ότου όλα τα μέρη τοποθετηθούν στη βάση. Σε αυτό το σημείο τα ραβδιά ανάδευσης βαφής ή το κόντρα πλακέ ξύλου 1/4 λειτουργεί καλά και μπορούν να κοπούν στο επιθυμητό πλάτος και να τρυπηθούν με οπές στήριξης για να ταιριάζουν με τα ρυθμιστικά ράβδου στήριξης. Συναρμολογήστε χαλαρά τους εγκάρσιους ιμάντες στα ρυθμιστικά και σύρετέ τους σε κάθε άκρο του Οι ράβδοι στήριξης για να τοποθετήσουν τα ακραία περιβλήματα στήριξης στη θέση τους. Μόλις καθοριστούν αυτές οι θέσεις, βιδώστε τα στη θέση τους.

Το τελευταίο βήμα είναι να τοποθετήσετε ιμάντες ασφάλισης για τις σταυροειδείς σανίδες. Πιέστε τα ρυθμιστικά σάντουιτς με το φλαντζωτό ραβδί και ανασηκώστε τις σανίδες στήριξης στη θέση τους. Το μπαστούνι ανάδευσης χρώματος μπορεί τώρα να κοπεί στο ίδιο επίπεδο με τους ιμάντες που μόλις εφαρμόστηκαν. Τώρα η συναρμολόγηση είναι πλήρης και επιτρέπει την κίνηση της φλάντζας μέσα στις σανίδες στερέωσης. Μπορείτε να δοκιμάσετε αυτό το συγκρότημα περιστρέφοντας τη βίδα τροφοδοσίας με το χέρι για να βεβαιωθείτε ότι όλα κινούνται ελεύθερα χωρίς δέσιμο.

Βήμα 4: Εγκατάσταση διακόπτη ορίου

Ο διακόπτης ορίου είναι τοποθετημένος και στα δύο πάνελ κοντά στο άκρο του κινητήρα. Χρησιμοποιείται ως αισθητήρας θέσης για να ρυθμίσετε και τους δύο άξονες σε αρχική θέση όταν η τροφοδοσία είναι συνδεδεμένη στον Πίνακα Ελέγχου. Η ακριβής τοποθέτηση είναι προτίμηση του χρήστη, αλλά δοκιμάσαμε 2 σχέδια. το ένα που είχε ένα κουπί κρεμασμένο από το βαγόνι για να χτυπήσει το διακόπτη, και το άλλο χρησιμοποιούσε το μπαστούνι ανάδευσης από ορείχαλκο φλάντζας ως σημείο επαφής. Δεν έχει σημασία πώς είναι τοποθετημένος αυτός ο διακόπτης, αρκεί να είναι ενεργοποιημένος ο διακόπτης ΠΡΙΝ ο φορέας φτάσει στο τέλος της διαδρομής του στο άκρο του κινητήρα.

Βήμα 5: Συνέλευση πίνακα Z Axis

Ο πίνακας Z Axis είναι πανομοιότυπος με τον πίνακα X Axis, εκτός αν αντικαταστήσαμε μια διαφορετική βίδα τροφοδοσίας με ένα καλώδιο 2 mm για να κάνουμε την κίνηση πιο γρήγορη.

(1) Βίδα τροφοδοσίας T8 με μολύβδι 2mm και παξιμάδι φλάντζας από ορείχαλκο

Όλα τα άλλα βήματα είναι τα ίδια, οπότε δημιουργήστε αυτόν τον πίνακα τώρα.

Βήμα 6: Συγκεντρώστε τους άξονες Χ και Ζ μαζί

Η συναρμολόγηση των 2 αξόνων μαζί είναι πολύ ευθεία. Πρώτα προσθέσαμε ένα κομμάτι κόντρα πλακέ Birch 6-1/2 x 5 "1/2" στη διάταξη X Axis Carriage. Στη συνέχεια, βιδώσαμε τον πίνακα Z Axis σε αυτόν τον πίνακα. Η θέση του άξονα Ζ σε σχέση με τον άξονα Χ είναι προτίμηση χρήστη. Στο πρωτότυπό μας, τοποθετήσαμε το άκρο του κινητήρα περίπου 8 ίντσες μακριά από το κέντρο του συγκροτήματος μεταφοράς X Axis. Ο Πίνακας Ελέγχου θα βρίσκεται κάτω από τον Άξονα Χ όταν είναι τοποθετημένος, οπότε αυτός ο χώρος φαινόταν κατάλληλος. Θυμηθείτε ότι τα πάνελ X και Z Axis έχουν εμφανιστεί επίπεδα για συναρμολόγηση, αλλά όταν τοποθετούνται στη διάταξη του μοντέλου σιδηροδρόμου, ο άξονας X τοποθετείται 90 μοίρες στην επιφάνεια του σιδηροδρόμου.

Βήμα 7: Χτίζοντας τον ανεμοστρόβιλο

Σχεδιασμός ανεμοστρόβιλου

Ο ανεμοστρόβιλος θα κατασκευαστεί με κινητήρα 12vdc, ξύλινο πείρο ¼”, εύκαμπτο σύνδεσμο για σύνδεση μοτέρ σε άξονα και θα ελέγχεται από ελεγκτή κινητήρα γέφυρας L298N H με κίνηση Arduino.

Αυτό είναι το συγκρότημα κινητήρα: Κινητήρας κιβωτίου ταχυτήτων 12 vdc 25 rpm

Το χωνί χτυπάει που βρίσκεται στα καταστήματα χειροτεχνίας. Χρησιμοποιήσαμε λεπτά φύλλα χτυπήματος από την Walmart.

Η χοάνη θα απαιτήσει κάποια καλλιτεχνική δουλειά για να πάρει την εμφάνιση που θέλετε. Το πιο σημαντικό μέρος είναι ο σχεδιασμός και η κατασκευή του συγκροτήματος μεταφοράς Z Axis για να φιλοξενήσει τον κινητήρα και τη ζεύξη. Το ύψος από την άμαξα θα καθορίσει τη μέγιστη διάμετρο της χοάνης. Κάθε φορά που θέλετε να αλλάξετε τη χοάνη, απλώς πρέπει να αφαιρέσετε τη ράβδο πείρου από τη ζεύξη. Αυτό μπορεί να γίνει ανά πάσα στιγμή μόλις εγκατασταθεί το σύστημα. Έτσι, εάν θέλετε να πειραματιστείτε με διαφορετικές χοάνες, είναι εύκολο να το κάνετε.

Αλλά σε αυτό το σημείο της διαδικασίας κατασκευής, απλώς καθορίστε το ύψος πάνω από το φορείο και δημιουργήστε μια βάση κινητήρα για να υποστηρίξετε τον κινητήρα και το κιβώτιο ταχυτήτων. Υπάρχει ένας βραχίονας στερέωσης που κατασκευάζεται στο εμπόριο: Motor Mount

Ο χρόνος παράδοσης του μεταλλικού βραχίονα ήταν πολύ μεγάλος, οπότε αποφασίσαμε να δημιουργήσουμε μια διάταξη τοποθέτησης για το συγκρότημα κίνησης Tornado Rotation από μικρά κομμάτια ξύλου. Σε αυτές τις φωτογραφίες, η βάση έχει σχεδιαστεί για να καθαρίζει μια κορυφή διαμέτρου 5 ιντσών από το νέφος της χοάνης. σε περίπτωση που αυτή η διάταξη δεν είναι ικανοποιητική, τοποθετήσαμε το συγκρότημα στους ιμάντες γραβάτας μεταφοράς. Εάν αυτή η διάταξη δεν ταιριάζει στις ανάγκες μας για κάποιο λόγο, το συγκρότημα μπορεί να αφαιρεθεί με μόλις 4 βίδες κεφαλής Allen.

Οι συνδέσεις του κινητήρα είναι μικρές και εύθραυστες, επομένως τα καλώδια συγκολλούνται στο μοτέρ και χρησιμοποιήσαμε βίδες και ροδέλες για να στερεώσουμε τους αγωγούς. Η ζώνη ταξιδιού θα συγκολληθεί σε αυτήν τη σύνδεση.

Βήμα 8: Έλεγχος της κινούμενης εικόνας

Τώρα που κατασκευάσαμε τα πάνελ 2 αξόνων και τα τοποθετήσαμε μαζί, πώς κάνουμε αυτό το animation να λειτουργήσει; Το βίντεο είναι μια ενημέρωση από δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν κατά τη διάρκεια της κατασκευής του πρωτοτύπου συστήματος. Πώς λοιπόν φτιάξαμε αυτό το animation; Η απάντηση είναι ότι χρησιμοποιήσαμε 2 μικροελεγκτές Arduino για τον έλεγχο της ενέργειας. Τα επόμενα βήματα θα αναφέρουν λεπτομερώς τη δημιουργία του Πίνακα Ελέγχου, τον εξοπλισμό που χρησιμοποιείται, τα διαγράμματα καλωδίωσης και τον κωδικό προγραμματισμού.

Βήμα 9: Χρήση Arduino Micro Controllers για να ζωντανέψετε την κίνηση

Tornado Motion Design

Για να ελέγξουμε το Tornado, καθορίζουμε πρώτα πώς θέλουμε να λειτουργεί:

1. Ενεργοποιήστε τον κινητήρα για περιστροφή του Tornado.

2. Ξεκινήστε την κίνηση του άξονα Ζ με ένα βηματικό μοτέρ οδηγώντας μια βίδα τροφοδοσίας κάθετα προς τα κάτω. Αυτό μετακινεί τον περιστρεφόμενο ανεμοστρόβιλο από την κρυφή του θέση προς τα κάτω στην επιφάνεια του τραπεζιού.

3. Ξεκινήστε την κίνηση του άξονα Χ με ένα βηματικό μοτέρ οδηγώντας μια βίδα τροφοδοσίας και μια πλατφόρμα. Αυτό θα μετακινήσει τον ανεμοστρόβιλο από δεξιά προς τα αριστερά σε όλη την απόσταση της βίδας τροφοδοσίας.

4. Εκκινήστε το βηματικό μοτέρ του άξονα Ζ για να ανεβάσετε τον περιστρεφόμενο ανεμοστρόβιλο στην κορυφή έξω από την όψη. Απενεργοποιήστε το βηματικό μοτέρ του άξονα Ζ.

5. Εκκινήστε το βηματικό μοτέρ του άξονα Χ για να επιστρέψετε στη σωστή θέση εκκίνησης. Απενεργοποιήστε το βηματικό μοτέρ του άξονα Χ.

6. Απενεργοποιήστε το ρεύμα στο μοτέρ περιστρεφόμενου ανεμοστρόβιλου.

Ουσιαστικά, δημιουργούμε ένα μηχάνημα δρομολογητή CNC 2 αξόνων. Η περιστροφή Tornado είναι ο δρομολογητής και οι άλλοι 2 άξονες είναι για οριζόντια και κάθετη κίνηση. Για να το πετύχουμε αυτό, θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσουμε 1 Arduino MEGA (με το όνομα "MOVEMENT CONTROLLER") προγραμματισμένο να λειτουργεί (2) πίνακες οδηγών TB6600 Micro Stepper για τον έλεγχο 2 βηματικών κινητήρων. Θα χρησιμοποιήσουμε επίσης 1 Arduino UNO (που ονομάζεται "MASTER CONTROLLER") για να ελέγξουμε την περιστροφή του ανεμοστρόβιλου και να ξεκινήσουμε τον ΕΛΕΓΧΟ ΚΙΝΗΣΗΣ. Ο έλεγχος του συστήματος θα παρέχεται από έναν διακόπτη απενεργοποίησης/ενεργοποίησης για ισχύ 12 volt DC για το σύστημα. Ένας στιγμιαίος διακόπτης θα βρίσκεται κοντά στη θέση Tornado στη διάταξη για να ξεκινήσει ένα κύκλωμα ρελέ ισχύος μανδάλωσης. Αυτός ο στιγμιαίος έλεγχος διακόπτη θα ενεργοποιήσει το σύστημα και ο MASTER CONTROLLER θα ενεργοποιηθεί και ο κινητήρας DC που κινείται με γρανάζια θα αρχίσει να περιστρέφεται το Tornado και στη συνέχεια θα παρέχει ισχύ στον ΕΛΕΓΧΟ ΚΙΝΗΣΗΣ για την ακολουθία κίνησης.

Βήμα 10: Απαιτείται εξοπλισμός για τον Πίνακα Ελέγχου

Σύστημα Ελέγχου Υλικών

(1) Arduino UNO & (1) μικροελεγκτές Arduino Mega

(1) L298N Modular H αρθρωτή πλακέτα γέφυρας για κίνηση Tornado ·

(2) Πίνακες οδηγών TB6600 Stepper Motor Micro Step για πίνακα αξόνων Ζ και Χ

(1) τροφοδοτικό 12 volt DC

(1) Διακόπτης εναλλαγής SPDT τοποθετημένος σε πίνακα

(2) ρελέ 5 volt DC για Arduino ·

Διάφορα καλωδίωση με πράσινο LED και αντιστάσεις

Τερματικές λωρίδες

Πίνακες τοποθέτησης και υλικό

Βήμα 11: Τοποθέτηση εξοπλισμού σε πίνακα ελέγχου

Επιλέξτε πρώτα ένα υλικό Πίνακα Ελέγχου. Χρησιμοποιήσαμε ένα κομμάτι κόντρα πλακέ από ξύλο πάχους 1/4 ίντσας. Ξεκινήσαμε με ένα κομμάτι 2 πόδια με 2 πόδια για να οργανώσουμε τον εξοπλισμό. Δεν υπάρχει μυστικό σε αυτόν τον πίνακα, απλώς τοποθετήστε τα πάντα σε ένα σημείο που κάνει μικρές διαδρομές καλωδίων και προσβασιμότητα για ισχύ 12 βολτ, καλώδια κινητήρα και περιορισμό της καλωδίωσης διακόπτη από τα πάνελ του Άξονα.

Βήμα 12: Καλωδίωση του κύριου εξοπλισμού ελεγκτή

Το σχηματικό σχήμα που εμφανίζεται για τον κύριο ελεγκτή μπορεί να μην είναι απόλυτα ακριβές λόγω της έλλειψης βιβλιοθηκών εξαρτημάτων για τη μονάδα L298N και του ρελέ ελεγχόμενου σήματος 5 volt. Το υπόλοιπο κύκλωμα είναι ακριβές για συνδέσεις με το Arduino Uno και το Arduino Mega.

Για ακριβή καλωδίωση του L298N, πρέπει να αναφερθούμε στην εικόνα που δείχνει τις συνδέσεις καλωδίων με τους αριθμούς ακροδεκτών που εμφανίζονται. Η δεύτερη εικόνα δείχνει μόνο τους τερματικούς σταθμούς που χρησιμοποιούνται σε αυτό το έργο.

Για ακριβή καλωδίωση του ρελέ 5 volt για το Arduino, πρέπει να αναφερθούμε στην παραπάνω εικόνα.

Σε περίπτωση αμφιβολίας, ανατρέξτε πάντα στο Arduino IDE για τον κύριο ελεγκτή για συνδέσεις ακίδων.

Βήμα 13: Καλωδίωση του ελεγκτή κίνησης

Το Arduino Mega χρησιμοποιείται ως ελεγκτής κίνησης. Διασυνδέει τις μονάδες micro stepper και τους βηματικούς κινητήρες. Η σύνδεση Vin δεν εμφανίζεται αφού εμφανίζεται στο σχηματικό σχήμα Master Controller.

Βήμα 14: Κύκλωμα σύσφιξης ισχύος συστήματος

Για τον έλεγχο της ισχύος στο σύστημα και την αυτόματη απενεργοποίηση όταν ολοκληρωθεί η κίνηση, χρησιμοποιείται ένα κύκλωμα μανδάλωσης με έναν στιγμιαίο διακόπτη στις επαφές ρελέ ΝΟ ισχύος 12 volt. Το ρελέ 5 βολτ που ελέγχεται από σήματα Arduino ασφαλίζει το κύκλωμα. Όταν το σήμα πέσει ΧΑΜΗΛΟ, η ισχύς του συστήματος απενεργοποιείται. Χρησιμοποιείται ένα ξεχωριστό LED για να δείξει ότι το σύστημα είναι κλειδωμένο.

Βήμα 15: Κωδικός Arduino

Δεδομένου ότι αυτό δεν είναι οδηγό για τον τρόπο γραφής κώδικα Arduino, επισυνάψαμε τα αρχεία Master και Movement για προβολή και/ή λήψη.

Βήμα 16: Χτίζοντας το πλαίσιο στερέωσης

Το πλαίσιο στήριξης του συστήματος είναι κατασκευασμένο από απλή ξυλεία. Είναι ένα στήριγμα 3 ποδιών που έχει προσαρτημένο τον πίνακα X-Axis για να καθορίσει τη σωστή θέση για το Tornado στην επιφάνεια διάταξης. Ο πίνακας ελέγχου είναι τοποθετημένος πίσω από τον πίνακα X-Axis για να επιτρέπει την ελεύθερη κίνηση του κινούμενου πίνακα Z-Axis. Ολόκληρο το συγκρότημα θα μπορούσε να στερεωθεί στον τοίχο ή να αφεθεί ελεύθερο για εύκολη αφαίρεση εάν είναι απαραίτητο.