Ruchomy most: 10 kroków

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

Jesteśmy META_XIII i pochodzimy z Uniwersytetu Michigan-Shanghai Jiao Tong University Joint Institute (JI). Ta demonstracyjna instrukcja została stworzona dla naszego projektu kursu VG100, ruchomego mostu kontrolowanego przez Arduino.

JI zostało wspólnie założone w 2006 roku przez dwa czołowe uniwersytety, UM i SJTU. JI prowadzi międzynarodową współpracę edukacyjną w Chinach, obejmującą zarówno amerykańskie, jak i chińskie style edukacyjne. Znajduje się w kampusie Minhang SJTU, na południowy zachód od Szanghaju, gdzie skupiają się firmy technologiczne.

W VG100 istnieją dwa projekty kursów, z których oba wymagają analizy, planowania i współpracy. Ten kurs przygotowuje studentów do bycia inżynierami z 4 kwalifikacjami, które docenia JI, internacjonalizacją, interdyscyplinarnością, innowacjami i jakością. W konkursie Projekt1 każda grupa powinna zbudować „most ruchomy” z określonych materiałów, a wykonanie brydża w dniu meczu ma duży wpływ na ocenę z kursu.

W dniu gry wszystkie 19 grup powinno przyjść do laboratorium w budynku JI i wykonać kilka części testów. Pierwsza część to test funkcjonalny, w którym mosty powinny być w stanie zatrzymać samochody, a następnie otworzyć, aby przepuścić statek. Cały proces zakończyliśmy pomyślnie i uzyskaliśmy pełną ocenę. Druga część testów to testy rozmiaru i obciążenia. Więcej punktów zostanie osiągniętych, jeśli most będzie lżejszy i lepiej nośny. Mogliśmy znieść 1 kg przy zmiennych kształtach 2,83 mm. Zajęliśmy 9 miejsce pod względem estetyki i 8 miejsce w teście wagowym.

Ostatecznie nasz most otrzymał ocenę 76,7, zajmując 4 miejsce.

Poniżej znajduje się krótka wersja zasad:

A. Proces testu funkcjonalnego

a. Samochód A może przejechać przez most.

b. Kiedy A jest nadal na moście, od spodu do mostu zbliża się duży statek C.

C. Most może wykryć C i podnieść się po tym, jak samochód A opuści most, aby przepuścić C pod nim.

D. Po przejściu C most może wrócić do normy w ciągu 15 sekund.

B. Test obciążenia

Za każdym razem na mostek nakładane będą małe ciężarki o 100g więcej. Wagi są dodawane do 1kg lub do momentu, gdy ugięcie osiągnie 4 mm, a następnie zapisz dane.

C. Test rozmiaru

Całkowita masa mostu (w tym część obwodu z wyjątkiem akumulatorów) zostanie zarejestrowana i porównana z innymi grupami.

Linki do filmów:Kliknij tutaj, aby obejrzeć nasz film o brydżu z meczu!

Mamy nadzieję, że wprowadzenie może wywrzeć na Tobie ogólne wrażenie na temat naszego mostu.

Krok 1: Diagram koncepcyjny

Krok 2: Analiza

Oto kilka wyjaśnień naszych obliczeń dotyczących zmiennych kształtu mostu, abyśmy mogli zaprojektować wyjątkowo lekką konstrukcję, która może wytrzymać większą wagę teoretycznie.

Ta część obejmuje wiedzę z zakresu analizy sił i całkowania. Mamy nadzieję, że pomoże ci to zrozumieć tę zasadę i zastosować ją w podobnych sytuacjach podczas budowania mostu.

Krok 3: Lista materiałów:

** Cena kleju do drewna, drucików bawełnianych, papieru woskowanego i innych narzędzi nie jest wliczona w cenę.

Oto kilka hiperłączy do przedmiotów, które można kupić w Taobao.

Arduino Uno（21,90）

Deska do krojenia chleba (6,24)

Przewody połączeniowe (27,61)

Płyta napędowa silnika L298N (10.43)

Czujniki podczerwieni 2-30 cm 3,3 V-5 V (31.00)

Mikroserwo (8,81)

Motoreduktor (30,00)

Deska balsowa （402,5）

Listwa z drewna balsy（232.06）

Nóż（38,40）

Zawias (12,76)

Krok 4: Schemat obwodu

Powyżej pokazano krótki schemat obwodu. Przewody o różnych kolorach należy podłączyć do odpowiednich ujść logicznych. Wszystkie czerwone przewody oznaczają zasilanie 9V. Wszystkie czarne przewody oznaczają ziemię. Zielony przewód oznacza zieloną diodę LED, a różowy przewód oznacza czerwoną diodę LED.

Dwa silniki zębate, które mają 100 obrotów na sekundę, zapewniają główną siłę do podnoszenia mostu. Są one napędzane przez tani sterownik silnika, bezrdzeniowy sterownik silnika L298N.

Micro Servo jest przeznaczony do obracania drążka, który uniemożliwi przejazd samochodu przez most, gdy most zostanie podniesiony. Mogła obrócić się o 90 stopni i wrócić do pierwotnego miejsca.

Cztery czujniki podczerwieni są niezbędne do wykrywania samochodu i statku. Mogą być pomocne w podjęciu decyzji, kiedy należy podnieść i opuścić most.

Cały proces spełniający wymagania testów funkcjonalnych należy przeprowadzić w następujący sposób:

· Czujnik 1 wykrywa zbliżanie się Samochodu A. Czujnik 2 wykrywa zbliżanie się Statku C. Wysyłają sygnały do Arduino, dzięki czemu czerwona dioda LED świeci, a Micro Servo obraca drążek, aby zatrzymać samochód B.

·Czujnik 3 wykrywa odjazd Samochodu A. Następnie Motoreduktory zaczynają działać i podnoszą most na odpowiednią wysokość, aby statek C przepłynął.

·Czujnik 4 wykrywa odlot Statku C. Wysyłają sygnały do Arduino. Po przerwie 15s motoreduktory zaczynają się cofać i opuszczają most.

·Micro Servo powraca do swojego pierwotnego stanu, a zielona dioda LED zapala się, aby pokazać pozwolenie na przejazd samochodu B.

** Zwróć uwagę, że czujniki podczerwieni, których używamy do budowy naszego mostu, nie są takie same jak na powyższym schemacie. Wybieramy rodzaj tańszego, który może być równie przydatny. Obraz tego rodzaju znajduje się w wykazie materiałów.

Krok 5: Wyprodukuj talię

a. Wytnij cztery deski 1m*120mm*3mm na 50cm długości.

b. Narysuj kilka blisko rozmieszczonych trójkątów prostokątnych o długości 4 cm i szerokości 3 cm. Zarezerwuj przestrzeń o szerokości 2 cm z każdej strony i szerokości 0,5 cm między trójkątami. Wytnij te trójkąty nożami. **Uważaj, aby nie złamać boku.

C. Co dwie deski sklej ze sobą klejem do drewna. Połóż i przyklej kawałek woskowego papieru rzemieślniczego po obu stronach pokładów.

Krok 6: Wyprodukuj ramki

a. Wytnij drewniane listwy o grubości 3 mm na 15 cm × 35 cm i 38 cm długości. Lekko dopasuj ich końce do odpowiednich kształtów, aby pasowały do ramy bez szczelin. Sklej je razem. Następnie zrób jeszcze 3 identyczne trójkąty.

b. Wytnij kilka drewnianych listew o grubości 3 mm o odpowiednim rozmiarze. Przyklej je (a) drewnianymi trójkątami, aby utworzyć kilka równoramiennych trójkątów prostokątnych o różnych rozmiarach. (Ten krok ma na celu zwiększenie stabilności pionowej i piękna.)

C. Wytnij i przyklej kilka kawałków drewna o grubości 2 mm do części łączących, aby je wzmocnić.

D. Pokrój kilka listew drewnianych o grubości 5 mm na 23 cm. Rozstaw dwa (c) drewniane trójkąty w odległości 23 cm. Przyklej sześć listew między trójkątami. Upewnij się, że są w równej odległości. Następnie zrób kolejny identyczny.

mi. Następnie użyj 5 mm drewnianych łat o odpowiednim rozmiarze, aby wypełnić przestrzeń między (d) sześcioma łatami o podobnych trójkątnych kształtach. Sklej je razem. (d, krok polega na zwiększeniu jego stabilności bocznej, która ma być testowana, ale z pewnych powodów anulowana. Więc ta struktura jest niepotrzebna dla wymagań.)

Krok 7: Montaż

a. Przyklej pokład do ramy. Grzbiet jednej ramki powinien wychodzić poza krawędź deski, podczas gdy drugi powinien się schować.

b. Wytnij jedną z (a) deski na 35 cm długości

Krok 8: Doskonałość

a. Wywierć cztery małe otwory na jednym końcu deski o długości 35 cm. Wywierć dwa odpowiednie otwory na desce o długości 24 cm. Połącz je zawiasem i śrubami.

b. Wytnij cztery drewniane listwy o grubości 8 mm na 15 cm długości. Na każdej łacie wywierć otwór na wysokości 12cm. Przyklej po dwie łaty do każdej deski równolegle w odległości 18cm. Następnie wytnij cztery 6cm patyki, aby wzmocnić „wieże”.

C. Przyklej belkę przez dwie łaty.

D. Wywierć dwa otwory na jednym końcu dwóch desek. Przeciągnij bawełniane druty przez otwory w deskach mostka i pionowych łatach.

mi. Wywierć sześć otworów na końcach obu pokładów, aby upewnić się, że można je przymocować do przyczółków za pomocą śrub.

Krok 9: Montaż obwodu

a. Wytnij dwie 2cm drewniane kostki i w ostatnim kroku przyklej je do krawędzi pokładu na zawiasach. Następnie przyklej motoreduktor odpowiednio do każdej kostki. Przyklej koniec nici do wrzeciona za pomocą 502.

b. Przyklej dwa czujniki podczerwieni w dół do dwóch belek poprzecznych (a). Przyklej kolejne dwa czujniki podczerwieni po obu stronach ramy, dostosuj je tak, aby były odpowiednie do wykrywania statku.

C. Przyklej mikro serwo do jednej z listew na ruchomej części mostu. Następnie przyklej do niego drewniany patyk jako bramę barierową.

D. Wytnij niewielką część płytki stykowej i przymocuj ją do drugiej łaty na ruchomej części mostu. Umieść czerwoną diodę LED i zieloną diodę LED na małej płytce stykowej.

mi. Podłącz wszystkie przewody i przetestuj wielokrotnie, aby zapewnić wykonalność kodu Arduino.

Krok 10: Ostateczny widok systemu

Dziękujemy za zapoznanie się z naszą instrukcją!

Mamy nadzieję, że zainspiruje Cię do projektowania swojego mostu ruchomego.