Linear Clock (MVMT 113): 13 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:10

Mga Proyekto ng Fusion 360 »

Hindi mahalaga kung ano ang sabihin sa iyo ng Deepak Chopra, ang oras ay linear. Inaasahan kong ang orasan na ito ay medyo malapit sa realidad kaysa sa mga pabilog na nakasanayan nating lahat. Ang mga agwat ng limang minutong pakiramdam ay mas mababa sa neurotic kaysa sa pagiging tumpak hanggang sa minuto, at ang bawat bilang ay pinalaki, na nagpapaalala sa iyo na ituon ang pansin sa kasalukuyan.

Ginawa ko ito gamit ang halos bawat machine sa Pier 9 (waterjet, sand blaster, laser cutter, 3D printer, electronics lab, atbp.). Ginawa ito ng 6061 aluminyo, hardware ng bakal (mga tornilyo, mani, bearings), naka-print na gears ng 3D, isang Arduino Uno, at ang mga oras at minutong panel ay pinutol ng laser / nakaukit na playwud.

Siyempre alam ko na ang proyektong ito ay hindi maa-access ng halos lahat na walang masamang kapalaran ng pagkakaroon ng pag-access sa isang shop na tulad nito, ngunit inaasahan mong makita mo itong nakasisigla.

Ang Fusion 360 ay libre para sa mga mag-aaral at libangan, at mayroong isang toneladang suporta sa edukasyon dito. Kung nais mong malaman sa 3D na modelo ang uri ng trabaho na ginagawa ko, sa palagay ko ito ang pinakamahusay na pagpipilian sa merkado. I-click ang mga link sa ibaba upang mag-sign up:

Mag-aaral / Tagapagturo

Hobbyist / Startup

Pinangunahan ko rin ang isang serye ng mga klase sa webinar na nauugnay sa mga proyekto sa pagmomodelo ng 3D na may mga gumagalaw na bahagi. Sa mga webinar na ito, malalaman mo ang mga tampok ng Fusion 360 tulad ng mga advanced na mekanikal na pagpupulong (nangangahulugang dalawa o higit pang mga kasukasuan na nakikipag-ugnay) at pag-render. Ang huling webinar ay nakatuon sa pagmomodelo ng disenyo ng orasan na ito sa Fusion 360. Maaari mong panoorin ang buong video dito:

Kung interesado ka, tingnan ang iba pang dalawang mga webinar sa seryeng ito kung saan matututunan mong magdisenyo ng isang Giant Knob Lamp at isang Perpetual Clock na may Arduino.

Hakbang 1: 507 Mga Kilusang Mekanikal

Ang 507 Mga Mekanikal na Kilusan ay isang encyclopedia ng mga karaniwang mekanismo mula noong 1860's na nagsisilbing isang mahusay na sanggunian para sa ganitong uri ng bagay. Ang mekanismong ito ay batay sa Kilusan 113, "Rack at Pinion". Ito ay magiging isang mahabang proyekto, kaya kung mayroon kang isang tukoy na mekanismo na nais mong gawin ko, huwag mag-atubiling gumawa ng isang kahilingan sa mga komento!

Hakbang 2: Modelo ng Disenyo at 3D

Ang video sa itaas ay isang pag-record ng isang webinar na ginawa ko para sa bahagi ng disenyo ng rak at pinion ng proyekto.

Ang pinakamahirap na bahagi ng disenyo upang malaman ay ang pagpupulong ng rak at pinion gear. Ang matematika para sa disenyo ng gear ay maaaring maging kumplikado (sa katunayan, may mga inhinyero na karaniwang nagdidisenyo lamang ng mga pagpupulong ng gear para sa kadahilanang ito), ngunit batay sa isang mahusay na tutorial sa Youtube ni Rob Duarte, gumawa ako ng aking sariling template na gumagana sa pinakabagong bersyon ng Spur Gear add-in para sa Fusion.

Tinutulungan ka ng video sa itaas sa proseso ng paggawa ng pagpupulong ng rak at pinion, ngunit kung nais mo ng isang mas masusing tutorial, mangyaring sumali sa akin para sa Design Now Hour Of Making in Motion webinar sa Abril 5. Kung napalampas mo ang webinar, ' maitatala at mai-post ko ang video dito.

Ang template (link sa ibaba) ay nakapasok na ang lahat ng mga parameter na ipinakita sa itaas. Hindi ako papasok sa matematika dito, ngunit kung susundin mo ang mga tagubilin, dapat itong gumana para sa iyo.

Gamitin ang add-in na Spur Gear sa pamamagitan ng pagpunta sa ADD-INS> Mga Script at Add-Ins …> Spur Gear> Run. Kapag nakuha mo ang window na ipinakita sa itaas, ipasok ang mga parameter. Ang bilang ng mga ngipin ay hindi papayagang gumamit ka ng isang parameter para sa halaga, kaya siguraduhin lamang na tumutugma ito sa halaga ng ngipinNum kung binago mo ito. Kailangan mo ring i-multiply ang mga pinangalanang parameter ng 1 tulad ng ipinakita sa itaas.

Tandaan na sa sandaling nagawa ang gamit, maaari mo itong mai-edit tulad ng anumang ibang bagay sa Fusion.

Tulad ng ipinakita sa video demo, ito ay isang halimbawa ng kung paano mo gagawa ng isang profile sa ngipin gamit ang mga parameter.

Narito ang mga link sa template na maaari mong gamitin upang makagawa ng iyong sariling rak at pinion sa Fusion:

Ang template na may mga parameter:

Matapos maisip ang rack at pinion gear, gumugol ako ng maraming oras sa pagmomodelo ng mga motor, switch, at iba pang mga elektronikong bahagi, pagkatapos malaman ang lahat ng mga detalye. Sa pamamagitan ng link ng paggalaw na inilarawan sa itaas, nakakuha ako ng magandang larawan kung paano ito magmumukhang galaw.

Maaari mong ma-access ang file sa pamamagitan ng link sa ibaba, at maglaro kasama nito o kahit na subukan na gawin ang iyong sariling bersyon mula sa file. Mayroong kaunting tinkering at pagbabago pagkatapos ng mga bahagi na nagawa, kaya huwag asahan na ma-cut lang ng laser ang lahat ng mga bahagi at magkaroon ng isang natapos na produkto. Ang proyektong ito ay mahal at tumagal ng maraming oras! Kung talagang seryoso ka sa paggawa nito at nangangailangan ng tulong, magbigay ng puna sa ibaba at gagawin ko ang aking makakaya upang mapunta ka.

Tapos na Disenyo ng Orasan:

Kung hindi ka pa gumagamit ng Fusion 360, mag-sign up para sa aking libreng 3D Pag-print ng Klase. Ito ay isang kurso sa pag-crash sa Fusion para sa paggawa, at ang Aralin 2 ay mayroong lahat ng impormasyon na kailangan mo upang makakuha ng Fusion nang libre.

Hakbang 3: I-UPDATE 12/1/2020

Matapos gawin ang unang prototype nagsimula ako sa ilang mga pagpapabuti sa disenyo. Ang isa sa aking mga kasamahan mula sa koponan ng Electronics ay nagdisenyo ng isang pasadyang circuit upang himukin ang mga motor, at may mga magnetikong sensor na makakatulong sa tiktikan ang posisyon (na-index mula sa mga magnet na pindutin-fit sa daang-bakal).

Ang lahat ng mga bahagi sa modelo ay may mga bilang ng bahagi, karamihan ay mula sa McMaster Carr o DigiKey. Ito ay isang mas mahusay na disenyo sapagkat iniiwasan nito ang isyu ng pang-rak mula sa bigat ng riles kapag ganap na pinalawig, at dahil tinitiyak ng pag-index ng magnet sensor ang wastong posisyon sa tuwing gumagalaw ang mga motor.

Kumpletuhin ang Fusion 360 Assembly:

Hakbang 4: Hardware

• Mga Panel: 6mm makapal 6061 aluminyo (siguro ang playwud ay gagana rin)
• Numero ng panel: 3mm playwud
• Arduino Uno:
• Adafruit Motor Shield:
• 5V Stepper Motors: https://www.adafruit.com/products/858 (Inirerekumenda ko ang paggamit ng 12V motor sa halip na ang mga ito)
• Limitahan ang mga switch (4):
• Mga momentary switch (2):

Hakbang 5: Electronics at Programming

Ang electronics ay tapos na sa isang Arduino Uno at isang Adafruit Motor Shield.

Narito ang pangunahing ideya kung paano ko nais na gumana ito:

1. Kapag ang unit ay nakabukas, pinapatakbo ng mga steppers ang mga racks pabalik hanggang sa mag-trigger ang limitasyon sa kaliwang bahagi. Itinatakda nito ang posisyon sa zero. Pagkatapos ay patakbuhin ng mga steppers ang mga racks pasulong hanggang 1 ay nakasentro sa panel ng oras at ang 00 ay nakasentro sa minutong panel.
2. Kapag ang oras at minuto ay nakasentro, ang mga racks ay sumusulong sa oras. Ang isang buong posisyon ay lumilipat sa ibaba sa buong bilis bawat 5 minuto, at isang buong posisyon na lumilipat sa itaas bawat oras.
3. Ang mga pansamantalang switch (pin 6-7) upang ilipat ang mga racks pasulong sa isang posisyon (tungkol sa 147 mga hakbang), pagkatapos ay magpatuloy sa pagbibilang ng orasan.
4. Ang mga paggalaw ng oras at minuto ay may mga counter na ibabalik ang mga bar sa kaliwang switch ng limitasyon at i-reset ang mga ito sa zero sa sandaling ang oras ay lumipas sa 12, at ang mga minuto ay lumipas na ng 55.

Hindi pa rin ako malinaw sa kung ano ang eksaktong kailangan kong gawin sa code. Nakuha ko itong gumagana sa teorya sa code sa ibaba na nakuha mula sa Randofo. Inililipat ng code na ito ang minutong bar pasulong ng isang hakbang sa bawat 200 ms (sa palagay ko) sa sandaling ang isa sa mga switch ng limitasyon ay napalitaw. Gumagana ito, ngunit medyo mabilis ako sa aking lalim na nakaraan ang pangunahing gawain na nagawa ko rito. Ito ay tila isang madaling problema para sa isang matalinong gumagamit ng Arduino, ngunit gumagawa lamang ako ng isang proyekto sa isa marahil isang beses sa isang taon, at sa tuwing gagawin ko, nakalimutan ko talaga ang lahat ng natutunan ko sa huling proyekto.

/*************************************************************

Motor Shield Stepper Demo ni Randy Sarafan

Para sa karagdagang impormasyon tingnan ang:

www.instructables.com/id/Arduino-Motor-Shi…

*************************************************************/

#include #include #include "utility / Adafruit_MS_PWMServoDriver.h"

// Lumikha ng object ng kalasag ng motor na may default na I2C address

Adafruit_MotorShield AFMS = Adafruit_MotorShield (); // O, likhain ito ng ibang I2C address (sabihin para sa stacking) // Adafruit_MotorShield AFMS = Adafruit_MotorShield (0x61);

// Ikonekta ang isang stepper motor na may 200 mga hakbang bawat rebolusyon (1.8 degree)

// sa motor port # 2 (M3 at M4) Adafruit_StepperMotor * myMotor1 = AFMS.getStepper (300, 1); Adafruit_StepperMotor * myMotor2 = AFMS.getStepper (300, 2);

int delaylegnth = 7;

walang bisa ang pag-setup () {

// start serial connection Serial.begin (9600); // configure pin2 bilang isang input at paganahin ang panloob na pull-up risistor pinMode (2, INPUT_PULLUP);

// Serial.begin (9600); // set up Serial library sa 9600 bps

Serial.println ("Stepper test!");

AFMS.begin (); // lumikha gamit ang default na dalas ng 1.6KHz

//AFMS.begin(1000); // O may iba't ibang dalas, sabihin ang 1KHz myMotor1-> setSpeed (100); // 10 rpm}

void loop () {

// basahin ang halaga ng pushbutton sa isang variable int sensorVal = digitalRead (2); sensorVal == LOW; int pagkaantalaL = 200; kung (sensorVal == LOW) {Serial.println ("Minuto ++"); // myMotor1-> hakbang (1640, BACKWARD, DOUBLE); para sa (int i = 0; i step (147, BACKWARD, DOUBLE); // analogWrite (PWMpin, i); antala (delayL);} Serial.println ("Mga Oras ++"); myMotor1-> hakbang (1615, FORWARD, DOUBLE);

// myMotor2-> hakbang (1600, BACKWARD, DOUBLE);

myMotor2-> hakbang (220, FORWARD, DOUBLE); // antala (antalaL); } iba pa {

//Serial.println("Dobleng mga hakbang sa coil ");

myMotor1-> hakbang (0, FORWARD, DOUBLE); myMotor1-> hakbang (0, BACKWARD, DOUBLE); }}

Hakbang 6: Magtipon ng Base

Ang batayan ay gawa sa dalawang plato na may spacer na humahawak sa kanila. Ang mga turnilyo ay nakakabit sa plato sa pamamagitan ng mga naka-tap na butas. Ang bahaging numero 6 sa pagguhit na ito ay isa pang naka-print na bahagi ng 3D- isang spacer na isang duyan din para sa terminal ng kuryente para sa mga stepper motor.

Hakbang 7: Magdagdag ng Mga Kilalang switch

Ang mga pansamantalang switch, Arduino, at limitahan ang mga switch ay naka-fasten sa front plate, kaya't madali ang pag-access sa electronics upang gumawa ng mga pagbabago- alisin lamang ang back plate at maaabot mo ang lahat.

Hakbang 8: Magdagdag ng Pag-mount Plate at Limitahan ang Mga switch

Ang mounting plate ay humahawak sa mga switch ng limitasyon at ang pagpupulong ng tindig para sa mga racks. Ang bahaging ito ay maaari ring manatiling magkasama kapag nag-e-edit ng electronics.

Hakbang 9: Magdagdag ng Stepper Motors & Gears

Ang mga stepper motor ay nakakabit sa panel na may mga M4 na turnilyo sa pamamagitan ng mga sinulid na butas, at ang mga naka-print na gear na 3D ay press-fit sa mga post sa motor. Gumamit ako ng isang trigger clamp upang masiksik sila at ma-flush.

Hakbang 10: Magdagdag ng Racks

Ang mga racks ay may mga puwang na gupitin sa kanila na nagdadala sa dalawang ball bearings. Mayroong isang maliit na puwang (.1mm) sa pagitan ng mga bearings at mga puwang, na nagpapahintulot sa rak na gumalaw ng malaya.

Ang mga bearings ay naka-sandwiched sa pagitan ng pasadyang 3D na naka-print na spacer upang makuha ang eksaktong akma na kailangan ko. Mayroong isang plate plate sa harap na gumaganap bilang isang washer na humahawak sa mga racks sa lugar.

Hakbang 11: Magdagdag ng Mga Oras at Minute Bar

Ang mga oras at minutong bar ay nakakabit sa mga racks na may 12mm spacer na lumilikha ng isang puwang na nagbibigay-daan sa clearance sa pagitan ng mga bar at racks.

Hakbang 12: Magdagdag ng mga Magnifier

Ang mga nagpapalaki ay murang bulsa na nagpapalaki ng baso na nakita ko sa amazona. Naka-offset ang mga ito mula sa harap ng mga bar na may 25mm spacer.

Hakbang 13: Mga Natutuhan sa Aralin

Marami akong natutunan tungkol sa linear na paggalaw sa proyektong ito. Ang pagpapahintulot na ginamit ko sa pagitan ng mga gulong at puwang sa mga racks ay medyo sobra, kaya kung gagawin ko itong muli sa palagay ko ay malamang ay hiwa ko ito sa kalahati. Ang puwang sa mga gilid ng mga puwang ay medyo masyadong malaki.

Ang mga motor ay gumagana, ngunit kung mas matagal ang cantilever, mas kailangan nilang gumana. Marahil ay pupunta ako sa 12V steppers sa halip na 5V.

Ang backlash din ay dapat na mas malaki, marahil 0.25mm. Ang mga gears ay nadadala pababa sa racks ng masyadong mahigpit sa mga unang gears na sinubukan ko.