Макечурс: Жалгыз кайык: 11 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:41

Бул көрсөтмө Түштүк Флорида университетинин Макекурстун долбоорунун талабын аткаруу үчүн түзүлгөн (www.makecourse.com).

Arduino, 3D басып чыгаруу жана компьютердик дизайн (CAD) үчүн жаңыбы? Бул долбоор бул темалардын артындагы бардык негиздерди үйрөнүүнүн эң сонун жолу жана сиздин жеке чыгармачылыгыңызга мүмкүнчүлүк берет! Бул кайыктын структурасы үчүн көптөгөн CAD моделдерин камтыйт, автономдуу системаларга киришүү жана 3D издерди суу өткөрбөө түшүнүгүн киргизет!

1 -кадам: материалдар тизмеси

Долбоорду баштоо үчүн, адегенде эмне менен иштээриңизди билишиңиз керек! Бул жерде сиз баштаардан мурун сизде болушу керек болгон материалдар:

• 1x Arduino Uno R3 микроконтроллери жана USB кабели (Amazon Link)
• 1x L298N мотор контроллери (Amazon Link)
• 4x (2 камдык) DC моторлору 3-6V (Amazon Link)
• 2x 28BYJ-48 Stepper моторлору жана ULN2003 модулдары (Amazon Link)
• Кубат үчүн 1x Портативдүү телефон заряддагыч түзүлүш (Мына мен колдонгон, бул бир аз чоң. Сиз кааласаңыз дагы бирин колдоно аласыз: Amazon Link)
• 1x Ultrasonic HCSR04 сенсору (Бул шилтемеде кээ бир секирүүчү зымдар менен ыргытылган бир нече кошумча бар: Amazon Link)
• Jumper зымдарынын 3x пакети (Эркек-аял, эркек-эркек, ургаачы-аял. Amazon Link)
• 1x Can Can Flex Seal (16-oz, Amazon Link)
• 1x сүрөтчүнүн тасмасы (Amazon Link)
• 1x Fine Grit Sandpaper (300 тегерегинде жакшы)
• Ийкемдүү мөөрдү колдонуу үчүн бир нече попсикула таякчалары жана щеткалары

• 3D басып чыгарууга мүмкүнчүлүк. (Бул жерде салыштырмалуу арзан жана эффективдүү 3D -принтер - Amazon Link)

  • 3D-басып чыгаруу үчүн Кызыл жип (Amazon Link
  • 3D басып чыгаруу үчүн кара жип (Amazon Link)

Долбоордун версиясы үчүн келген материалдарды кошуп коюудан тартынбаңыз!

2-кадам: 3D басылган бөлүктөрү жана дизайны

Бул долбоордун биринчи бөлүгү иштей турган механикалык системаны түзүүдө. Бул көптөгөн бөлүктөрдү, анын ичинде корпусту, капкакты, калактарды, калактарга кыймылдаткычтардын огун, сенсорго орнотуучу тетикти жана окту камтыйт. сенсор орнотулган.

Компоненттер SolidWorksдо иштелип чыккан жана чогулушка бириктирилген. Бардык бөлүк файлдары жана курама zip файлына киргизилген, аны бул кадамдын аягында табууга болот. Белгилей кетчү нерсе, SolidWorks сиз колдоно турган жалгыз CAD программасы эмес, анткени CAD үчүн Inventor жана Fusion360 сыяктуу көптөгөн программаларды колдонсо болот. Сиз аларга SolidWorks бөлүктөрүн импорттой аласыз.

Калакты кармаган октор корпустагы тешиктер менен концентрдүү экенин белгилеп кетүү маанилүү, бул окту бүгүп, кайыктан түз чыгып кетпеши үчүн.

Бул долбоордун баары 3D басылган (электр компоненттерин кошпогондо), андыктан өлчөмдөрү маанилүү. Баары бири -бирине шайкеш келиши үчүн, бөлүктөргө 0.01 дюймдун тегерегиндеги толеранттуулукту бердим (кандайдыр бир боштукка окшош). Моторго баруучу окторго азыраак толеранттуулук бар болчу, андыктан алар тыгыз жайгашат. Калактар моторго орнотулганда калакчалар кыймылга келип, кайыкты жылдыра тургандай, огуна бекем орнотулган.

CADды көрүп жатканда, сиз электр компоненттери үчүн платформаларды байкайсыз. Бул компоненттердин айланып өтүүсүнө жол бербөө үчүн алардын платформасына "чыгышы" үчүн.

Эң чоң басылмалар - корпус жана капкак, андыктан долбоорлоодо муну унутпаңыз. Сиз аны бөлүктөргө бөлүшүңүз керек болот, анткени дароо басып чыгаруу өтө чоң болуп калат.

3 -кадам: Control Circuit

Бул жерде биз кайыкты башкаруучу электрдик схеманы талкуулайбыз. Менде Fritzingдин схемасы бар, аны бул жерден жүктөп алууга болот. Бул электр схемаларын түзүүгө жардам берет.

Бул долбоордо колдонулган бардык компоненттер Fritzingде эмес, ошондуктан алар алмаштырылат. Кара фотосенсор HCSR04 сенсорун билдирет жана кичинекей жарым көпүрө L298N мотор контроллери.

HCSR04 жана L298N нандын тактайындагы электр рельсине туташкан, алар өз кезегинде Arduinoдун кубат тарабына туташкан (5V жана жер казыктары боюнча). HCSR04тин жаңырыгы жана триггери пиндери, тиешелүүлүгүнө жараша, Arduino боюнча 12 жана 13 -казыктарга барат.

L298 үчүн иштетүүчү казыктар (ошол башкаруу ылдамдыгы) 10 жана 11 (A/Motor A иштетүү) жана 5 жана 6 (ENB/Motor B) казыктарына туташкан. Моторлордун күчү жана негиздери L298N портторуна туташат.

Албетте, Arduino биздин портативдүү телефон заряддагычтан кубат алат. Район күйгүзүлгөндө, моторлор биздин жакындык сенсорубуз айткан багытта максималдуу ылдамдыкта орнотулат. Бул коддоо бөлүгүндө каралат. Бул кайыкты жылдырат.

4 -кадам: Arduino коду

Эми биз бул долбоордун иштешине эмне жардам берерин билебиз: код! Мен бул кадамдын аягында тапса болот, бул долбоордун кодун камтыган zip файлын тиркеп койдум. Бул толугу менен карап чыгуу үчүн комментарийленген!

- Arduino үчүн жазылган код Arduino комплекстүү өнүктүрүү чөйрөсү (IDE) деп аталган программада жазылган. Бул нерсени Arduino расмий сайтынан жүктөп алсаңыз болот, бул жерде. IDE C/C ++ программалоо тилдеринде жазылган.

IDE аркылуу жазылган жана сакталган код эскиз катары белгилүү. Эскиздерге жана класстык файлдарга жана китепканаларга онлайндан же өзүңүз түзгөндөрдү кошо аласыз. Булардын толук түшүндүрмөлөрүн жана Arduinoдо кантип программалоону бул жерден тапса болот.

- Бул кадамдын башында көрүнүп тургандай, менде долбоордун негизги эскизинин үстүндө YouTube видеосу бар, аны бул жерден текшере аласыз! Бул негизги эскизди жана анын функцияларын карап чыгат.

- Эми мен жакындык сенсорун көзөмөлдөө үчүн түзгөн китепканага кыскача токтоло кетейин. Китепкана менин негизги эскизимде аз сызыктар менен сенсордон маалыматтарды алууну жеңилдетет.

. H файлы (HCSR04.h) бул китепканада колдонула турган функцияларды жана өзгөрмөлөрдү тизмектейт жана аларга ким кире аларын аныктайт. Биз кашаанын ичинде киргизилген баалуулуктарды кармаган объектти аныктоочу код линиясын (биздин учурда "HCSR04ProxSensor" колдонобуз) конструктордон баштайбыз. Бул баалуулуктар биз колдонгон жаңырык жана триггер казыктары болот, алар биз түзгөн сенсор объектиге байланат (аны "HCSR04ProxSensor NameOfOurObject" кошуу менен каалаган нерсеге атаса болот). "Жалпыга ачык" аныктамага кирген нерселерге китепкананын ичинде да, сыртында да кирүүгө болот (биздин негизги эскизибиз сыяктуу). Бул жерде биз негизги эскизде чакырган функцияларыбызды тизмектейбиз. "Купуяда" биз китепкананы иштеткен өзгөрмөлөрдү сактайбыз. Бул өзгөрмөлөр биздин китепкананын ичиндеги функциялар менен гана колдонулат. Бул, негизинен, биздин функцияларыбыз үчүн, биз жараткан ар бир сенсор объектиси менен кандай өзгөрмөлөр жана баалуулуктар байланышта экенин көзөмөлдөөнүн бир жолу.

Эми биз "HCSR04.cpp" файлына өтүүдөбүз. Бул жерде биз иш -милдеттерибизди жана өзгөрмөлөрүбүздү жана алардын кантип иштээрин аныктайбыз. Бул сиз негизги эскиздин ичинде кодду жазып жатканыңызга окшош. Белгилей кетүүчү нерсе, функциялар кайтып келгени үчүн көрсөтүлүшү керек. "ReadSensor ()" үчүн, ал санды (калкыма катары) кайтарат, ошондуктан биз функцияны "float HCSR04ProxSensor:: readSensor ()" менен белгилейбиз. Белгилей кетчү нерсе, биз "HCSR04ProxSensor::" камтышыбыз керек, бул функция менен байланышкан объектинин аты. Биз пинибизди конструкторубуздун жардамы менен аныктайбыз, "readSensor ()" функциясын колдонуп объектинин аралыкын табабыз жана "getLastValue ()" функциясы менен акыркы окуу маанибизди алабыз.

5-кадам: Бардык бөлүктөрдү жана кураштырууну 3D-басып чыгаруу

Корпустун эки бөлүгү басылып чыккандан кийин, сиз аларды сүрөтчүлөрдүн лента менен жабыштыра аласыз. Бул аны бирге кармашы керек. Сиз андан кийин башка бөлүктөрдү кадимкидей эле CAD дизайнына негиздеп чогулта аласыз.

3D-принтерлер g-коду боюнча иштейт, аны принтер менен кошо келген кескич программаны колдонуу менен алууга болот. Бул программалык камсыздоо.stl файлын (сиз CADда түзгөн бөлүктөн) алып, принтер окуу үчүн кодго айландырат (бул файлдын кеңейтүүсү принтерлерде ар кандай болот). Популярдуу 3D басып чыгаргычтарга Cura, FlashPrint жана башкалар кирет!

3D-басып чыгарууда көп убакыт талап кылынарын билүү маанилүү, ошондуктан ошого жараша пландаштырыңыз. Узак басып чыгаруу убактысын жана оор бөлүктөрдү болтурбоо үчүн, 10%тегерегинде толтуруу менен басып чыгара аласыз. Көңүл буруңуз, жогору басуу суунун киришине каршы жардам берет, анткени тешикчелер азыраак болот, бирок бул бөлүктөрдү оорлотуп, узак убакытты талап кылат.

Болжол менен бардык 3D-принтер сууга ылайыктуу эмес, ошондуктан биз аларды суу өткөрбөшүбүз керек. Бул долбоордо мен Flex Seal колдонууну тандадым, анткени ал абдан жөнөкөй жана сууну басып чыгарбоо үчүн абдан жакшы иштейт.

6 -кадам: Басып чыгарууну гидроизоляциялоо

Бул басымды гидроизоляциялоо маанилүү, анткени кымбат электроникаңыздын бузулушун каалабайсыз!

Баштоо үчүн корпустун сыртын жана түбүн кумдайбыз. Бул жакшыраак коргоону камсыз кылып, ийкемдүү мөөрдүн кирип кетиши үчүн оюктарды түзүү. Сиз кээ бир жогорку кум/майда кумду колдоно аласыз. Этият болуңуз, ашыкча кум чачпаңыз, бир нече сокку жакшы болушу керек.

7 -кадам: Корпусту тегиздөө

Ак сызыктар пайда боло баштаганда, качан токтошуңуз керек экенин билесиз.

8 -кадам: Flex Seal колдонуңуз

Ийкемдүү мөөрдү колдонуу үчүн попсикула таягын же щетканы колдонсоңуз болот. Эч кандай жерлерди калтырбаңыз жана кылдат болуңуз. Сиз шайманыңызды ачык идишке малып, корпуска сүйкөп койсоңуз болот.

9 -кадам: Flex Seal отурсун

Эми күтөбүз! Адатта ийкемдүү мөөрдүн бир аз кургап кетиши үчүн болжол менен 3 саат талап кылынат, бирок мен ынануу үчүн аны 24 саатка отургузуп коём. Корпусту ого бетер коргоо үчүн кургатуу аяктагандан кийин, сиз башка пленканы колдонсоңуз болот, бирок бул бир аз ашыкча (1 катмар мен үчүн жакшы иштеген).

10 -кадам: Ассамблея жана тестирлөө

Эми ийкемдүү мөөр кургап бүткөндөн кийин, мен электр компоненттерин кошуудан мурун корпусту сууда сынап көрүүнү сунуштайм (эгер корпус суу өткөрбөйт, бул сиздин Arduino үчүн көйгөй жаратышы мүмкүн!). Жөн эле аны раковинага же бассейнге алып барып көрүңүз, кайык эч кандай агып кетпестен 5 мүнөттөн ашык сүзө алат.

Биздин корпустун суу өткөрбөйт экенине ынангандан кийин, биз бардык тетиктерибизди кошо баштайбыз! Arduino, L298N жана калган компоненттерди туура казыктарына туура сайганыңызды текшериңиз.

Зымдарды DC кыймылдаткычтарына туура келтирүү үчүн, мен эркектерди мотордогу коргошундарга кошуп, алардын калуусун камсыз кылдым. Лайкоо бардык туташууларыңыз коопсуз экенине ынануу үчүн же узунураак зым жасоо үчүн пайдалуу. Эгерде сиз буга чейин эч качан ширетпеген болсоңуз, бул жерден бул жерден көбүрөөк биле аласыз!

Баары чогуу болгондон кийин, бардык компоненттерди корпуска салып, бир аз текшерип көрүңүз! Сенсордун иштешин сериялык монитордогу аралыктын маанилерин окуу менен текшерип көргүңүз келет, моторлордун туура айланганын текшериңиз, ушул сыяктуу нерселер.

11 -кадам: Акыркы продукт

Эми бүттүңүз! Сыноо дискиндеги каталарды текшериңиз (электрониканы колдонуудан мурун кайык менен корпусту сүзүңүз) жана сиз даярсыз!