BEND_it: не подчеркивайте, просто "BEND_it": 8 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

ВСТУПЛЕНИЕ

BEND_it - это небольшая машина для быстрого тестирования. Он неплохо сгибает и ломает вещи. Иногда это может быть полезно. Это может помочь получить такую информацию, как:

1. Горизонтальная сила тяги из-за изгиба.
2. Изменение напряжения изгиба из-за изменения геометрии.
3. Жесткость материала

Проект был выполнен Анандом Шахом и Райаном Дейли в рамках курса семинара: «Вычислительный дизайн и цифровое производство» в программе ITECH, Университет Штутгарта, Германия.

Запасы

Проект был задуман во время непростых времен COVID-19 и, следовательно, мог быть полностью реализован дома без необходимости использования деталей, вырезанных лазером / деталей, напечатанных на 3D-принтере, или других инструментов в мастерской.

Система для механизма

• 1 х 900 мм х 600 мм лист картона
• 1 х 900 мм х 600 мм лист полистерина
• Некоторые отходы картона из упаковочных коробок
• Пластиковые шестерни и стойки (Amazon)

Основная электроника

• 1 X Arduino Uno R3 (стартовый комплект - ebay)
• 15 х перемычек (включены в стартовый комплект)
• 1 макетная плата (входит в стартовый комплект)
• 1 адаптер питания X 5 В (Amazon)

Инструменты

• 1 х супер клей (1 г)
• 1 х белый клей (200 г)
• 1 х изоляционная лента
• 1 X резак для кабеля электроники
• 1 х паяльник
• Обычные стационарные (ножницы, резак для бумаги, коврик для резки, ручка, карандаш, ластик, линейка)

Двигатели и датчики

• 1 шаговый двигатель: 28BYJ-48, 5 В, постоянный ток (входит в стартовый комплект)
• 1 X ULN2003 драйвер APG (входит в стартовый комплект)
• 1 х 1 кг тензодатчик с датчиком веса HX711 (Amazon)
• 1 X ADXL345, 3-осевой акселерометр (Amazon)

ТЕОРИЯ

Шаговый двигатель

28BYJ-48 - это 5-проводный однополярный шаговый двигатель, который совершает 32 шага за оборот внутри, но имеет систему зубчатой передачи, которая перемещает вал с коэффициентом 64. В результате двигатель вращается со скоростью 2048 шагов за оборот. Чтобы управлять двигателем и позволить ему работать без сбоев, мы использовали транзисторный массив Дарлингтона ULM 2003. Для получения более подробной информации упомянутый веб-сайт является отличным ресурсом:

Шаговые двигатели с Arduino - Начало работы с шаговыми двигателями

Тензодатчик

Для проекта мы используем датчик веса 1 кг с датчиком веса HX711. Тензодатчики - это металлические части, к которым прикреплены тензодатчики. Тензодатчики - это чувствительные резисторы, сопротивление которых меняется по мере их деформации. Микрочип HX711 усиливает это сопротивление и передает его на плату Arduino. Датчик веса необходимо сначала откалибровать с использованием известных весов. в нашем случае калибр калибруется в кг, а затем серийное значение умножается на 9,8, чтобы получить силу в Ньютонах. Чтобы получить дополнительную информацию, вы можете посмотреть это видео:

Основы электроники # 33: Тензодатчики / тензодатчики и их использование для измерения веса

Акселерометр

Акселерометры - это чувствительные устройства, которые используются для измерения статических и динамических сил. Они измеряют разницу между линейным ускорением в эталонной славе акселерометра и вектором гравитационного поля Земли. здесь, в этом эксперименте, мы используем высоту тона как выходной сигнал акселерометра. Шаг - это значение угла в градусах, которое обеспечивает ориентацию изогнутой пластины относительно оси Y акселерометра. Изображение ниже можно использовать в качестве справочного материала для понимания значения высоты тона.

Для получения более подробной информации вы можете посетить этот сайт:

Как отслеживать ориентацию с помощью Arduino и акселерометра ADXL345

Шаг 1: Директор

ГЛАВНЫЙ

Машина Bend_It сбоку приводит в движение материал с помощью шагового двигателя, а затем измеряет реакцию материала с помощью тензодатчика и акселерометра. Датчик веса измеряет поперечную силу, которой сопротивляется материал. Акселерометр - это средство измерения геометрической деформации материала. Собранные данные отправляются в виде потока данных в электронную таблицу Excel, где их все можно сравнить на диаграмме рассеяния. Это позволяет конструктору увидеть, какое усилие потребовалось для того, чтобы материал достиг пластической деформации. Боковая нагрузка уменьшается, когда материал достигает порога срабатывания, и мы видим, что материал не возвращается упругим образом к своей первоначальной форме. Этот метод тестирования является быстрым и простым средством анализа нестандартных материалов, которые, возможно, слишком малы для тестирования на полномасштабных дробильных машинах.

Шаг 2: линейное движение с шаговым двигателем

Необходимые материалы: лист картона, использованный картон, пластиковые шестерни, стойки, суперклей, белый клей, обычные стационарные предметы, Arduino Uno R3, перемычки, макет, адаптер питания 5 В, шаговый двигатель (28BYJ-48) Транзистор ULN2003.

Шаг 3: шаговый двигатель + тензодатчик (для измерения горизонтальной тяги)

Расходные материалы, необходимые в дополнение к шагу 1: лист полистерина, изолента, электронный кабельный резак, паяльник, датчик веса 1 кг с датчиком веса HX711

Шаг 4: шаговый двигатель + тензодатчик + акселерометр (для измерения наклона дуги)

Расходные материалы, необходимые в дополнение к шагу 2: ADXL345 - 3-осевой акселерометр и перемычки

Шаг 5: диаграмма фритцинга

Шаг 6: Собранная машина

Наконец, машина собрана и упакована в картонную коробку.

Шаг 7: рабочее видео

Шаг 8: Код Arduino

Воспользуйтесь этой ссылкой, чтобы получить доступ к коду:

Bend_it.ino