BEND_it: Nie stresuj się po prostu „BEND_it”: 8 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

WPROWADZANIE

BEND_it to mała maszyna do szybkiego testowania. Jest całkiem dobry w zginaniu i łamaniu rzeczy. Czasami może się przydać. Może to pomóc w uzyskaniu informacji takich jak:

1. Pozioma siła nacisku dzięki działaniu łukowemu.
2. Zmiana naprężenia zginającego spowodowana zmianą geometrii.
3. Sztywność materiału

Projekt został zrealizowany przez Ananda Shaha i Ryana Daleya w ramach kursu seminaryjnego: Computational Design and Digital Fabrication w programie ITECH na Uniwersytecie w Stuttgarcie, Niemcy.

Kieszonkowe dzieci

Projekt powstał w trudnych czasach COVID-19 i dlatego można go było całkowicie wykonać w domu, bez konieczności używania części wycinanych laserowo/drukowanych w 3D lub innych narzędzi warsztatowych.

System dla mechanizmu

• Arkusz papieru 1X900mm x 600mm
• Arkusz poliestrowy 1X900mm x 600mm
• Trochę odpadów Karton z pudełek opakowaniowych
• Plastikowe zębatki i zębatki (Amazon)

Elektronika główna

• 1 X Arduino Uno R3 (zestaw startowy-ebay)
• 15 X przewody połączeniowe (zawarte w zestawie startowym)
• 1 X deska do krojenia chleba (w zestawie startowym)
• Zasilacz 1X5 V (Amazonka)

Narzędzia

• 1 X super klej (1g)
• 1 X biały klej (200g)
• 1 X taśma izolacyjna!
• 1 X obcinak do kabli elektronicznych
• 1 X lutownica;
• Zwykłe stacjonarne (nożyczki, gilotyna do papieru, mata do cięcia, długopis, ołówek, gumka, linijka)

Silniki i czujniki

• 1 X silnik krokowy: 28BYJ-48, 5 V, DC (w zestawie startowym)
• 1 X sterownik APG ULN2003 (dołączony do zestawu startowego)
• 1 X 1 kg Ogniwo obciążnikowe z czujnikiem ważenia HX711 (Amazon)
• 1 X ADXL345, 3-osiowy akcelerometr (Amazon)

TEORIA

Silnik krokowy

28BYJ-48 to 5-przewodowy jednobiegunowy silnik krokowy, który wewnętrznie wykonuje 32 kroki na obrót, ale ma system przekładni, który porusza wałkiem o współczynnik 64. W rezultacie silnik obraca się z 2048 krokami na obrót. Aby sterować silnikiem i pozwolić mu pracować płynnie, użylibyśmy ULM 2003 Darlington Transister Array. Aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje, wspomniana strona internetowa jest świetnym źródłem:

Silniki krokowe z Arduino - pierwsze kroki z silnikami krokowymi

Ładowarka

Do projektu używamy ogniwa obciążnikowego 1 kg z czujnikiem wagowym HX711. Ogniwa obciążnikowe to metalowe części, do których przymocowane są tensometry. Tensometry są wrażliwymi opornikami, których rezystancja zmienia się wraz z odkształcaniem. Mikrochip HX711 wzmacnia ten opór i przenosi go na płytkę Arduino. Ogniwo obciążnikowe musi być wstępnie skalibrowane ze znanymi wagami. tutaj w naszym przypadku miernik jest kalibrowany w kg, a następnie wartość seryjną mnoży się przez 9,8, aby uzyskać siłę w niutonach. Aby uzyskać więcej informacji, obejrzyj ten film:

Podstawy elektroniki #33: Tensometr / ogniwo obciążnikowe i jak ich używać do pomiaru masy

Akcelerometr

Akcelerometry to urządzenia wykrywające, które są przydatne do pomiaru sił statycznych i dynamicznych. Mierzą różnicę między przyspieszeniem liniowym w zakresie referencyjnym akcelerometru a wektorem ziemskiego pola grawitacyjnego. tutaj w tym eksperymencie używamy Pitch jako danych wyjściowych z akcelerometru. Skok to wartość kąta w stopniach, która określa orientację wygiętej płyty względem osi y akcelerometru. Poniższy obrazek może służyć jako odniesienie do zrozumienia wartości skoku.

Więcej szczegółowych informacji można znaleźć na tej stronie:

Jak śledzić orientację za pomocą Arduino i akcelerometru ADXL345?

Krok 1: Zleceniodawca

GŁÓWNY

Maszyna Bend_It poprzecznie uruchamia materiał za pomocą silnika krokowego, a następnie mierzy odpowiedź materiału za pomocą ogniwa obciążnikowego i akcelerometru. Ogniwo obciążnikowe mierzy siłę boczną, z jaką materiał się opiera. Akcelerometr służy do pomiaru deformacji geometrycznej materiału. Zebrane dane są przesyłane jako strumień danych do arkusza kalkulacyjnego Excel, gdzie można je wszystkie porównać na wykresie punktowym. Dzięki temu projektant może zobaczyć, ile siły zajęło materiałowi osiągnięcie odkształcenia plastycznego. Obciążenie boczne zmniejsza się, gdy materiał osiągnie próg zadziałania i widzimy, że materiał nie powraca w sposób elastyczny do swojego pierwotnego kształtu. Ta metoda testowania jest szybkim i łatwym sposobem analizy niestandardowych materiałów, które być może są zbyt małe, aby można je było przetestować przy użyciu kruszarek na pełną skalę.

Krok 2: Ruch liniowy z silnikiem krokowym

Potrzebne materiały: arkusz tektury, karton na odpady, plastikowe koła zębate, stojaki, super klej, biały klej, wymagane artykuły stacjonarne, Arduino Uno R3, przewody połączeniowe, płytka do krojenia chleba, zasilacz 5 V, silnik krokowy (28BYJ-48) Tranzystor ULN2003.

Krok 3: Silnik krokowy + ogniwo obciążnikowe (do pomiaru ciągu poziomego)

Potrzebne materiały dodatkowe do kroku 1: arkusz poliestrowy, taśma izolacyjna, elektroniczny przecinak do kabli, pręt lutowniczy, 1 kg ogniwo obciążnikowe z czujnikiem wagowym HX711

Krok 4: Silnik krokowy + ogniwo obciążnikowe + akcelerometr (do pomiaru pochylenia łuku)

Potrzebne materiały oprócz kroku 2: ADXL345 - 3-osiowy akcelerometr i przewody połączeniowe

Krok 5: Schemat spieniania

Krok 6: Zmontowana maszyna

Maszyna jest ostatecznie zmontowana i zapakowana w kartonowe pudełko bazowe.

Krok 7: Praca wideo

Krok 8: Kod Arduino

Użyj tego linku, aby uzyskać dostęp do kodu:

Bend_it.ino