Tornado kolejowe w skali O: 16 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Jestem pewien, że każda osoba widziała Tornado w filmach. Ale czy widziałeś jeden działający w pełnej animacji na kolei modelowej w skali O? Cóż, nie zainstalowaliśmy go jeszcze na kolei, ponieważ jest częścią kompletnego systemu dźwiękowego i animacji. Ale po zakończeniu powinno być atrakcją.

Ten projekt poprowadzi Cię przez kolejne etapy tworzenia animacji operacyjnej ze sprzętu CNC, napędów silnikowych i elementów sterujących Arduino

Krok 1: Jak będzie wyglądać ta animacja?

Aby zrozumieć, co budujemy, stworzono model 3D i wykonano symulację.

Krok 2: Budowanie panelu podstawowego

Ten projekt składa się z panelu Z Axis, panelu X Axis, mikrokontrolerów Arduino, silników krokowych, napędów mostka H, napędów mikrokrokowych i samego Tornado. Pierwszą rzeczą do zrobienia jest zebranie zestawienia materiałów dla Panelu Podstawowego. Oba panele osi są podobne, więc proces budowy jednego panelu jest taki sam dla drugiego panelu.

ZESTAWIENIE MATERIAŁÓW - Pochodzi ze sklepu Banggood. Com / drewna

Oś X

· (1) Zespół śruby podającej T8 o długości 500 mm

· (1) 12 V 200 step 4 wire NEMA 17 Typ silnika krokowego

· (2) pręty nośne 500 mm z mocowaniami końcowymi i suwakami

(1) wyłącznik krańcowy z kablem

(1) wspornik montażowy silnika krokowego

Podstawa ze sklejki brzozowej 1/2 cala przycięta do 6-1/2 x 24 cali

standardowe patyczki do mieszania farby o grubości 1/8 cala

różne śruby M3, M4, M5

Krok 3: Złóż części na panelu

Wspornik silnika krokowego to pierwszy element, który należy zamontować na jednym końcu podstawy 1/2 x 6-1/2 x 24 cali. Ten wspornik jest montowany na linii środkowej podstawy i upewnij się, że jest prostopadły do długiej krawędzi. Zamontuj silnik krokowy na tym wsporniku i zainstaluj sprzęgło napędu. Przekonasz się, że linia środkowa napędu silnika krokowego jest wystarczająco wysoka od podstawy, aby obudowy łożysk śrub pociągowych były montowane na drewnianych deskach, aby wypoziomować zespół. Dobrym punktem wyjścia jest kawałek sklejki brzozowej o średnicy 1/2 cala. Następnie dodaj podkładkę, która wyrówna linię środkową obudów łożysk śrub pociągowych.

Teraz za pomocą patyczka do mieszania wywierć otwory pasujące do kołnierza śruby podajnika i zamontuj za pomocą śrub M3 i podkładek zabezpieczających. Użycie Locktite teraz na tych częściach zapobiegnie ich późniejszemu rozpadowi. Teraz nakręć ten zespół na śrubę podającą. Zainstalować jeden koniec śruby podającej w obudowie łożyska po stronie silnika krokowego. Teraz umieść drugą obudowę łożyska na drugim końcu podstawy, zainstaluj śrubę podającą i przymocuj obudowę do podstawy za pomocą desek i podkładek. UPEWNIJ SIĘ, że ten zespół jest równoległy do krawędzi podstawy.

Teraz ułóż pręty nośne z ich końcowymi obudowami wsporczymi na deskach płyt używanych do podtrzymywania obudów łożysk. Bardzo ważne jest, aby wszystkie te części były kwadratowe i równoległe. Dlatego nie montuj części do podstawy, dopóki wszystkie części nie zostaną umieszczone na podstawie. W tym momencie dobrze działają patyczki do mieszania farb lub sklejka z twardego drewna 1/4 i można ją przyciąć na żądaną szerokość i wywiercić otwory montażowe, aby pasowały do suwaków pręta nośnego. Luźno przymocuj poprzeczne paski do suwaków i przesuń je na każdy koniec prętów nośnych, aby ustawić końcowe obudowy pręta nośnego na miejscu. Po ustaleniu tych pozycji przykręć je na miejscu. W tym momencie powinieneś mieć kołnierz śruby pociągowej z patyczkiem z farbą umieszczony między suwakami.

Ostatnim krokiem jest założenie pasów mocujących do desek krzyżowych typu slider. Ściśnij suwaki razem, umieszczając wywinięty drążek mieszający i przykręć deski wsporcze na miejscu. Sztyft do mieszania farby można teraz odciąć równo z właśnie nałożonymi paskami. Teraz montaż jest kompletny i umożliwia ruch kołnierza w deskach mocujących. Możesz przetestować ten zespół, obracając ręcznie śrubę podającą, aby upewnić się, że wszystko porusza się swobodnie bez wiązania.

Krok 4: Zainstaluj wyłącznik krańcowy

Wyłącznik krańcowy jest zamontowany na obu panelach w pobliżu końca silnika. Jest używany jako czujnik pozycji bazowania, aby ustawić obie osie w pozycji początkowej, gdy zasilanie jest podłączone do panelu sterowania. Dokładny montaż zależy od preferencji użytkownika, ale przetestowaliśmy 2 projekty; jeden, który miał wiosło zwisające z wózka, aby uderzyć w przełącznik, a drugi używał mosiężnego drążka do mieszania nakrętki kołnierzowej jako punktu styku. Nie ma znaczenia, jak ten przełącznik jest zamontowany, o ile przełącznik jest aktywowany ZANIM wózek osiągnie koniec ruchu po stronie silnika.

Krok 5: Montaż panelu osi Z

Panel osi Z jest identyczny z panelem osi X, z wyjątkiem tego, że zastąpiliśmy inną śrubę pociągową 2 mm skokiem, aby przyspieszyć ruch.

(1) Podajnik śrubowy T8 z 2mm ołowiem i mosiężną nakrętką kołnierzową

Wszystkie pozostałe kroki są takie same, więc zbuduj teraz ten panel.

Krok 6: Złóż razem osie X i Z

Montaż 2 osi razem jest bardzo prosty. Najpierw do zespołu wózka osi X dodaliśmy kawałek sklejki brzozowej o wymiarach 6,2 x 5 cali. Następnie przykręciliśmy panel Z Axis do tej płyty. Położenie osi Z względem osi X zależy od preferencji użytkownika. W naszym prototypie ustawiliśmy koniec silnika około 8 cali od środka zespołu wózka osi X. Panel sterowania po zamontowaniu będzie znajdować się poniżej osi X, więc ta przestrzeń wydawała się odpowiednia. Pamiętaj, że panele osi X i Z zostały pokazane płasko podczas montażu, ale po zamontowaniu na modelu toru kolejowego oś X jest ustawiona pod kątem 90 stopni do powierzchni toru.

Krok 7: Budowa tornada

Projekt Tornado

Tornado będzie zbudowane z silnikiem 12 V DC, drewnianym kołkiem 1/4”, elastycznym łącznikiem do połączenia silnika z wałem i będzie sterowane przez sterownik silnika mostkowego L298N H z napędem Arduino.

To jest zespół silnika: silnik skrzyni biegów 12 VDC 25 obr./min

Lejek to mrugnięcie znalezione w sklepach rzemieślniczych. Użyliśmy cienkich arkuszy mrugnięcia firmy Walmart.

Lejek będzie wymagał trochę pracy artystycznej, aby uzyskać pożądany wygląd. Najważniejszą częścią jest zaprojektowanie i zbudowanie zespołu wózka osi Z, aby pomieścić silnik i sprzęgło. Wysokość od wózka określi maksymalną średnicę lejka. Za każdym razem, gdy chcesz zmienić lejek, wystarczy wyjąć pręt ustalający ze złącza. Można to zrobić w dowolnym momencie po zainstalowaniu systemu. Więc jeśli chcesz poeksperymentować z różnymi lejkami, jest to łatwe.

Ale na tym etapie procesu budowy wystarczy określić wysokość nad wózkiem i zbudować mocowanie silnika, aby wspierać silnik i skrzynię biegów. Dostępny jest dostępny w handlu wspornik montażowy: Mocowanie silnika

Czas oczekiwania na metalowy wspornik był zbyt długi, więc postanowiliśmy zbudować układ montażowy dla zespołu napędu Tornado Rotation z małych kawałków drewna. Na tych zdjęciach mocowanie jest zaprojektowane tak, aby usunąć wierzchołek chmury lejka o średnicy 5 cali. w przypadku, gdy ten układ jest niezadowalający, montujemy montaż do pasków mocujących karetkę. Jeśli taki układ z jakiegoś powodu nie odpowiada naszym potrzebom, montaż można usunąć za pomocą zaledwie 4 śrub z łbem imbusowym.

Połączenia silnika są małe i delikatne, więc wyprowadzenia są przylutowane do silnika, a do ich zabezpieczenia użyliśmy śrub i podkładek. Do tego połączenia przylutowana będzie wiązka podróżna.

Krok 8: Kontrolowanie animacji

Teraz, kiedy zbudowaliśmy 2 panele osi i zamontowaliśmy je razem, jak sprawić, by ta animacja działała? Film jest aktualizacją z testów przeprowadzonych podczas budowy prototypowego systemu. Jak więc zrobiliśmy tę animację? Odpowiedź brzmi: do sterowania akcją użyliśmy 2 mikrokontrolerów Arduino. Kolejne kroki opisują budowę Panelu Sterowania, używany sprzęt, schematy okablowania i kod programowania.

Krok 9: Używanie kontrolerów Arduino Micro do animacji ruchu

Projekt ruchu Tornado

Aby kontrolować Tornado, najpierw określamy, w jaki sposób chcemy, aby działało:

1. Włącz silnik na obrót Tornado.

2. Rozpocznij ruch w osi Z za pomocą silnika krokowego napędzającego śrubę pociągową pionowo w dół. To przesuwa obracające się Tornado z jego ukrytej pozycji na powierzchnię stołu.

3. Rozpocznij ruch w osi X za pomocą silnika krokowego napędzającego śrubę podającą i platformę. To przesunie tornado z prawej strony na lewą na pełną odległość śruby podającej.

4. Uruchom silnik krokowy osi Z, aby podnieść obracające się Tornado z powrotem do góry, z dala od widoku. Wyłącz zasilanie silnika krokowego osi Z.

5. Uruchom silnik krokowy osi X, aby powrócić do właściwej pozycji startowej. Wyłącz zasilanie silnika krokowego osi X.

6. Wyłącz zasilanie silnika Rotating Tornado.

Zasadniczo tworzymy 2-osiową frezarkę CNC. Obrót Tornado to router, a pozostałe 2 osie służą do ruchu poziomego i pionowego. Aby to osiągnąć, będziemy musieli użyć 1 Arduino MEGA (o nazwie „MOVEMENT CONTROLLER”) zaprogramowanego do obsługi (2) płyt sterownika Micro Stepper TB6600 do sterowania 2 silnikami krokowymi. Wykorzystamy również 1 Arduino UNO (o nazwie „KONTROLER GŁÓWNY”) do sterowania obrotem Tornado i inicjowania KONTROLERA RUCHU. Sterowanie systemem będzie zapewnione przez wyłącznik zasilania 12 V DC dla systemu. Chwilowy przełącznik zostanie umieszczony w pobliżu pozycji Tornado na układzie, aby zainicjować zatrzaskowy obwód przekaźnika mocy. Ta chwilowa kontrola przełącznika włączy system, a STEROWNIK GŁÓWNY zostanie włączony, a silnik prądu stałego napędzany przekładnią zacznie obracać Tornado, a następnie dostarczy zasilanie do STEROWNIKA RUCHU w celu wykonania sekwencji ruchu.

Krok 10: Sprzęt wymagany do panelu sterowania

Lista materiałów systemu kontroli

(1) mikrokontrolery Arduino UNO i (1) Arduino Mega

(1) Modułowa płytka mostkowa L298N Module H do napędu Tornado·

(2) TB6600 płyty sterownika mikro krokowego silnika krokowego dla panelu osi Z i X

(1) Zasilanie 12 V prądu stałego

(1) Przełącznik dwustabilny SPDT montowany na panelu

(2) Przekaźnik 5 V DC dla Arduino ·

Różne okablowanie z zieloną diodą LED i rezystorami

Listwy zaciskowe

Płyty montażowe i sprzęt

Krok 11: Montaż sprzętu na panelu sterowania

Najpierw wybierz materiał Panelu sterowania. Użyliśmy kawałka sklejki z twardego drewna o grubości 1/4 cala. Zaczęliśmy od kawałka 2 stopy na 2 stopy, aby uporządkować sprzęt. Nie ma tajemnicy dla tego panelu, po prostu zamontuj wszystko w miejscu, które zapewnia krótkie przebiegi przewodów i dostęp do zasilania 12 V, przewodów silnika i okablowania wyłączników krańcowych z paneli Axis.

Krok 12: Okablowanie sprzętu głównego sterownika

Schemat przedstawiony dla sterownika głównego może nie być całkowicie dokładny ze względu na brak bibliotek części dla modułu L298N i przekaźnika sterowanego sygnałem 5 V. Reszta obwodu jest dokładna dla połączeń z Arduino Uno i Arduino Mega.

Aby uzyskać dokładne okablowanie L298N, musimy odnieść się do obrazu, który pokazuje połączenia przewodów z pokazanymi numerami zacisków. Drugi obraz przedstawia tylko terminale używane w tym projekcie.

Aby uzyskać dokładne okablowanie przekaźnika 5 V dla Arduino, musimy odnieść się do powyższego obrazu.

W razie wątpliwości zawsze sprawdzaj połączenia pinów w Arduino IDE dla kontrolera głównego.

Krok 13: Okablowanie kontrolera ruchu

Arduino Mega jest używany jako kontroler ruchu. Łączy mikronapędy i silniki krokowe. Połączenie Vin nie jest pokazane, ponieważ jest pokazane na schemacie sterownika głównego.

Krok 14: Obwód blokujący zasilanie systemu

Aby sterować zasilaniem systemu i umożliwić automatyczne wyłączenie po zakończeniu animacji, zastosowano obwód zatrzaskowy z chwilowym przełącznikiem między stykami przekaźnika NO zasilania 12 V. Przekaźnik 5 V sterowany sygnałami Arduino zatrzaskuje obwód. Kiedy sygnał staje się NISKI, zasilanie systemu zostaje wyłączone. Oddzielna dioda LED wskazuje, że system jest zablokowany.

Krok 15: Kod Arduino

Ponieważ nie jest to instrukcja pisania kodu Arduino, załączyliśmy pliki Master i Movement do przeglądania i / lub pobierania.

Krok 16: Budowa ramy montażowej

Systemowa rama nośna jest zbudowana z prostego drewna. Jest to podpórka na 3 nogi, do której przymocowany jest panel X-Axis w celu ustalenia właściwej lokalizacji Tornado na powierzchni rozmieszczenia. Panel sterowania jest montowany za panelem osi X, aby umożliwić swobodny ruch ruchomego panelu osi Z. Cały zespół można przymocować do ściany lub pozostawić wolnostojący w celu łatwego usunięcia w razie potrzeby.