Makecourse: ang Lonely Boat: 11 Hakbang

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

Ang itinuturo na ito ay nilikha bilang pagtupad sa kinakailangan ng proyekto ng Makecourse sa University of South Florida (www.makecourse.com).

Bago sa Arduino's, 3D-printing, at computer-aided design (CAD)? Ang proyektong ito ay isang mahusay na paraan upang malaman ang lahat ng mga pangunahing kaalaman sa likod ng mga paksang ito at nag-aalok ng silid para sa iyong pagkamalikhain upang gawin itong iyong sarili! Nagtatampok ito ng maraming pagmomodelo ng CAD para sa istraktura ng bangka, isang intro sa mga autonomous na system, at ipinakikilala ang konsepto ng hindi tinatablan ng tubig na 3D na mga kopya!

Hakbang 1: Listahan ng Mga Materyales

Upang masimulan ang proyekto, kailangan mo munang malaman kung ano ang iyong gagana! Narito ang mga materyales na dapat mayroon ka bago ka magsimula:

• 1x Arduino Uno R3 microcontroller at USB cable (Amazon Link)
• 1x L298N motor controller (Amazon Link)
• 4x (2 ang mga backup) DC motor 3-6V (Amazon Link)
• 2x 28BYJ-48 Stepper motors at ULN2003 modules (Amazon Link)
• 1x Portable phone charger para sa lakas (Narito ang ginamit ko, medyo malaki ito. Maaari kang gumamit ng isa pa kung ginustong: Amazon Link)
• 1x Ultrasonic HCSR04 sensor (Ang link na ito ay may ilang mga karagdagang itinapon sa ilang mga wire ng lumulukso: Amazon Link)
• 3x Packs ng Jumper wires (Lalaki-babae, lalaki-lalaki, babae-babae. Amazon Link)
• 1x Can ng Flex Seal (16-oz, Amazon Link)
• 1x Tape ng Painter (Amazon Link)
• 1x Fine Grit Sandpaper (halos 300 ang mabuti)
• Ilang mga stick ng popsicle at brushes para sa paglalapat ng flex seal

• Pag-access sa 3D-print. (Narito ang isang medyo mura at mabisang 3D-printer - Amazon Link)

  • Red Filament para sa 3D-Pag-print (Amazon Link
  • Black Filament para sa 3D-Pag-print (Amazon Link)

Huwag mag-atubiling magdagdag ng anumang mga materyales na naisip mo para sa iyong bersyon ng proyekto!

Hakbang 2: Mga Bahaging at Disenyo na Naka-print sa 3D

Ang unang bahagi ng proyektong ito ay lumilikha ng isang mekanikal na sistema upang gumana ito. Magsasama ito ng maraming bahagi, kabilang ang katawan ng barko, takip, paddle, axle para sa mga motor sa mga paddle, isang mount para sa sensor, at ng ehe kung saan nakaupo ang sensor mount.

Ang mga sangkap ay idinisenyo sa SolidWorks at magkakasama sa isang pagpupulong. Ang lahat ng mga bahagi ng file at pagpupulong ay inilagay sa isang zip file, na maaaring matagpuan sa pagtatapos ng hakbang na ito. Tandaan na ang SolidWorks ay hindi lamang ang software ng CAD na maaari mong gamitin, dahil maraming mga programa tulad ng Inventor at Fusion360 ang maaaring magamit para sa CAD. Maaari kang mag-import ng mga bahagi ng SolidWorks sa kanila.

Mahalagang tandaan na ang mga ehe na humahawak sa mga sagwan ay concentric na may mga butas sa katawan ng barko upang maiwasan ang baluktot ng ehe at tuluyan itong makalabas ng bangka.

Lahat ng nasa proyektong ito ay naka-print sa 3D (hindi kasama ang mga sangkap ng elektrikal), kaya't mahalaga ang mga sukat. Nagbigay ako ng mga pagpapaubaya na humigit-kumulang na 0.01 pulgada sa mga bahagi, upang matiyak na magkakasama ang lahat (medyo tulad ng maluwag na magkasya). Mayroong mas kaunting pagpapaubaya para sa mga ehe ng pagpunta sa motor upang magkasya sila nang maayos. Ang mga sagwan ay mahigpit na nakakabit sa ehe upang kapag ang mga motor ay naka-on, ang mga paddle ay gumagalaw at itutulak ang bangka.

Kapag tinitingnan ang CAD, mapapansin mo ang mga platform para sa mga de-koryenteng sangkap. Ito ay para sa mga sangkap na "pop" sa kanilang platform upang maiwasang gumalaw.

Ang pinakamalaking mga kopya ay ang katawan ng barko at talukap ng mata, kaya tiyaking isasaisip ito kapag nagdidisenyo. Maaaring kailanganin mong hatiin ito sa mga bahagi, dahil masyadong malaki upang mai-print nang sabay-sabay.

Hakbang 3: Control Circuit

Dito tatalakayin natin ang de-koryenteng circuit na kumokontrol sa bangka. Mayroon akong isang eskematiko mula sa Fritzing, na isang kapaki-pakinabang na software na maaari mong i-download dito. Nakakatulong ito sa paglikha ng mga iskemang de-kuryente.

Hindi lahat ng mga sangkap na ginamit sa proyektong ito ay nasa Fritzing, kaya't pinalitan ang mga ito. Ang itim na photosensor ay kumakatawan sa sensor ng HCSR04 at ang maliit na kalahating tulay ay ang L298N motor controller.

Ang HCSR04 at L298N ay konektado sa mga riles ng kuryente sa breadboard, na kung saan ay konektado sa panig ng kuryente ng Arduino (sa 5V at mga ground pin). Ang echo at trigger pin ng HCSR04 ay pumunta sa pin 12 at 13 sa Arduino, ayon sa pagkakabanggit.

Ang mga pin na paganahin (ang bilis ng pagkontrol na iyon) para sa L298 ay konektado sa mga pin 10 at 11 (Paganahin ang A / Motor A) at 5 at 6 (ENB / Motor B). Ang lakas at bakuran ng mga motor ay konektado sa mga port sa L298N.

Tumatanggap ang Arduino ng kuryente mula sa aming portable phone charger. Kapag ang circuit ay pinapagana, ang mga motor ay nakatakda sa pinakamabilis na bilis sa isang direksyon na idinidikta ng aming proximity sensor. Saklaw ito sa bahagi ng pag-coding. Igagalaw nito ang bangka.

Hakbang 4: Arduino Code

Narating namin ang nitty-gritty ng kung ano ang gumagana sa proyektong ito: ang code! Nag-attach ako ng isang zip file na naglalaman ng code para sa proyektong ito, na maaaring matagpuan sa pagtatapos ng hakbang na ito. Ito ay ganap na nagkomento para sa iyo upang tumingin sa pamamagitan ng!

- Ang code na nakasulat para sa Arduino ay nakasulat sa isang program na kilala bilang Arduino integrated development environment (IDE). Ito ay isang bagay na dapat mong i-download mula sa opisyal na website ng Arduino, na matatagpuan dito. Ang IDE ay nakasulat sa mga wika ng programa ng C / C ++.

Ang code na nakasulat at nai-save sa pamamagitan ng IDE ay kilala bilang isang sketch. Kasama sa mga sketch at mga file ng klase at aklatan na maaari mong isama mula sa online o sa mga nilikha mo mismo. Ang mga detalyadong paliwanag sa mga ito at kung paano magprogram sa Arduino ay matatagpuan dito.

- Tulad ng nakikita sa simula ng hakbang na ito, mayroon akong isang video sa YouTube na papunta sa pangunahing sketch ng proyekto, maaari mo itong suriin dito! Mapupunta ito sa pangunahing sketch at mga pagpapaandar nito.

- Maikli ko na ngayon ang library na nilikha ko para sa pagkontrol sa proximity sensor. Ginagawang madali ng library upang makakuha ng data mula sa sensor na may mas kaunting mga linya ng code sa aking pangunahing sketch.

Ang.h file (HCSR04.h) ay kung ano ang nakalista sa mga pag-andar at variable na gagamitin namin sa library na ito at tukuyin kung sino ang maaaring mag-access sa kanila. Nagsisimula kami sa isang tagapagbuo, na isang linya ng code na tumutukoy sa isang bagay (sa aming kaso, ang "HCSR04ProxSensor" na ginagamit namin) na nagtataglay ng mga halagang inilalagay namin sa panaklong. Ang mga halagang ito ay ang echo at mag-trigger ng mga pin na ginagamit namin, na kung saan ay itatali sa sensor object na nilikha namin (na maaaring mapangalanan kahit anong gusto namin sa pamamagitan ng pagsasama ng "HCSR04ProxSensor NameOfOurObject"). Ang mga bagay sa loob ng kahulugan ng "pampubliko" ay maaaring ma-access ng anuman, kapwa sa loob ng silid-aklatan at sa labas (tulad ng aming pangunahing sketch). Dito namin ililista ang aming mga pagpapaandar na tinatawag namin sa pangunahing sketch. Sa "pribadong" iniimbak namin ang mga variable na nagpapatakbo ng library. Ang mga variable na ito ay magagamit lamang ng mga pagpapaandar sa loob ng aming silid-aklatan. Karaniwan ito ay isang paraan para masubaybayan ng aming mga pag-andar kung anong mga variable at halagang nauugnay sa bawat object ng sensor na nilikha namin.

Lumipat kami ngayon sa file na "HCSR04.cpp". Dito talaga namin tinukoy ang aming mga pagpapaandar at variable at kung paano ito gumagana. Ito ay katulad ng kung nagsusulat ka ng code sa loob ng iyong pangunahing sketch. Tandaan na ang mga pagpapaandar ay dapat na tinukoy para sa kanilang ibabalik. Para sa "readSensor ()", ibabalik nito ang isang numero (bilang isang float), kaya tinukoy namin na markahan ang pagpapaandar sa "float HCSR04ProxSensor:: readSensor ()". Tandaan na dapat nating isama ang "HCSR04ProxSensor::", ang pangalan ng bagay na nauugnay sa pagpapaandar na ito. Tinutukoy namin ang aming mga pin gamit ang aming tagapagbuo, hanapin ang distansya ng isang bagay gamit ang pag-andar na "readSensor ()", at makuha ang aming huling halaga na mabasa sa pagpapaandar na "getLastValue ()".

Hakbang 5: 3D-Print Lahat ng Mga Bahagi at Assembly

Kapag na-print na ang dalawang piraso ng katawan ng barko, maaari mong i-tape ang mga ito kasama ng mga painter tape. Dapat itong magkasama. Pagkatapos ay maaari mong tipunin ang lahat ng iba pang mga bahagi bilang normal batay sa aming disenyo ng CAD.

Tumatakbo ang mga 3D-printer sa g-code, na maaari mong makuha mula sa paggamit ng isang slicer software na kasama ng printer. Ang software na ito ay kukuha ng isang Ang mga sikat na 3D-print slicer ay may kasamang Cura, FlashPrint, at higit pa!

Kapag nagpi-print sa 3D, mahalagang malaman na nangangailangan ng maraming oras, kaya tiyaking magplano nang naaayon. Upang maiwasan ang mga mahabang oras ng pag-print at mas mabibigat na bahagi, maaari kang mag-print gamit ang isang infill na humigit-kumulang 10%. Tandaan na ang isang mas mataas na infill ay makakatulong laban sa tubig na pumasok sa pag-print, dahil magkakaroon ng mas kaunting mga pores, ngunit gagawin din nito ang mga bahagi na mabibigat at mas matagal.

Tungkol sa lahat ng mga 3D-print ay hindi angkop para sa tubig, kaya kailangan namin itong hindi tinatagusan ng tubig. Sa proyektong ito, pinili ko ang paglalapat ng Flex Seal, dahil ito ay medyo simple at gumagana nang napakahusay upang hindi mailimbag ang tubig.

Hakbang 6: Hindi tinatagusan ng tubig ang Print

Ang waterproofing na naka-print na ito ay mahalaga, dahil ayaw mong masira ang iyong mamahaling electronics!

Upang magsimula, lalamunin namin ang labas at ilalim ng katawan ng barko. Ito ay upang lumikha ng mga groove para sa flex seal upang tumagos sa, na nagbibigay ng mas mahusay na proteksyon. Maaari kang gumamit ng ilang mataas na grit / pinong liha. Mag-ingat na huwag masyadong maraming buhangin, ang ilang mga stroke ay dapat na maging maayos.

Hakbang 7: Sanding the Hull

Malalaman mo kung kailan humihinto kapag nakita mong nagsimulang lumitaw ang mga puting linya.

Hakbang 8: Mag-apply ng Flex Seal

Maaari kang gumamit ng isang popsicle stick o brush upang mailapat ang flex seal. Siguraduhin na hindi makaligtaan ang anumang mga spot at maging masusing. Maaari mo lamang isawsaw ang iyong tool sa bukas na lata at kuskusin ito sa katawan ng barko.

Hakbang 9: Hayaang Umupo ang Flex Seal

Ngayon naghihintay kami! Karaniwan tumatagal ng tungkol sa 3 oras para sa flex seal upang matuyo nang kaunti, ngunit hahayaan ko itong umupo ng 24 na oras upang matiyak lamang. Maaari kang mag-apply ng isa pang amerikana ng flex seal sa oras na natapos ang pagpapatayo upang maprotektahan ang katawan ng barko nang higit pa, ngunit ito ay isang maliit na labis na paggamit (ang 1 layer ay mahusay para sa akin).

Hakbang 10: Assembly at Pagsubok

Ngayon na natapos ang pagpapatayo ng flex seal, inirerekumenda ko ang pagsubok ng katawan ng barko sa tubig bago idagdag ang mga de-koryenteng sangkap (kung ang katawan ng barko AY HINDI hindi tinatagusan ng tubig, na maaaring magbaybay ng problema para sa iyong Arduino!). Dalhin lamang ito sa iyong lababo o pool at tingnan kung ang bangka ay maaaring lumutang ng higit sa 5 minuto nang walang anumang paglabas.

Kapag nasiguro namin na ang aming katawan ay hindi tinatagusan ng tubig, maaari naming simulan upang idagdag ang lahat ng aming mga bahagi! Tiyaking i-wire ang Arduino, L298N, at ang natitirang bahagi ng mga bahagi nang tama sa kanilang tamang mga pin.

Upang mapasok ang mga wire sa mga motor ng DC, hinangad ko ang mga lead ng lalaki sa mga lead sa motor upang matiyak na mananatili sila. Kapaki-pakinabang din ang paghihinang para matiyak na ang lahat ng iyong mga koneksyon ay ligtas o kung kailangan mong gumawa ng mas mahabang kawad. Kung hindi ka pa nag-solder dati, maaari kang matuto nang higit pa tungkol dito!

Kapag ang lahat ay magkakasama, ilagay ang lahat ng mga bahagi sa katawan ng barko at gumawa ng ilang pagsubok! Gusto mong suriin ang mga sensor na gumagana tulad ng inilaan ng pagbabasa ng mga halaga ng distansya sa serial monitor, suriin ang mga motor ay umiikot nang tama, mga bagay na tulad nito.

Hakbang 11: Pangwakas na Produkto

At ngayon tapos ka na! Suriin para sa anumang mga error sa isang test drive (pagsubok palutangin ang bangka at katawan ng barko bago mag-apply ng electronics) at nakatakda ka na!