Aktif Kontrol Yel Değirmeni: 5 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:16

Bu talimat, Güney Florida Üniversitesi'ndeki Makecourse proje gereksinimini yerine getirmek için oluşturulmuştur (www.makecourse.com)

Sıfırdan tasarlamak ve inşa etmek için bir proje seçmeliyim. Rüzgar yönünü algılayan ve kanat veya kuyruğa ihtiyaç duymadan aktif olarak onunla yüzleşen bir yel değirmeni yapmaya karar verdim. Bu projede odak noktam sensör ve PID kontrol kombinasyonu olduğu için yel değirmeni, kanatları döndüren enerji ile hiçbir şey yapmıyor. Daha kullanışlı olması için tasarımı değiştirmekten çekinmeyin! Bunu inşa etmenin tek yolu aşağıdakiler değildir. Yol boyunca birçok öngörülemeyen sorunu çözmek zorunda kaldım ve bu beni farklı malzemeler veya araçlar kullanmaya yöneltti. Birkaç kez elimdeki parçalarla ya da eski cihazlardan ya da teknolojiden atılan parçalarla yetindim. Yine, zakladığım yere zig yapmakta özgürsünüz. Bu projeyi tam olarak belgelemek için, her yapım adımının resimlerini sağlamak için projemi etkili bir şekilde yok etmem gerekecekti. Bunu yapmaya istekli değilim. Bunun yerine 3B modelleri, malzeme listesini sağladım ve yol boyunca zor yoldan öğrendiğim faydalı ipuçları sağladım.

Gereçler:

Arduino kodunu ve Autodesk dosyalarını ekledim. Ayrıca şunlara da ihtiyacınız olacak: Araçlar:

-Küçük boru kesici-Havya, lehim, flux-Vida sürücüleri-Matkap-Jilet veya kutu kesici veya tam bıçak-Sıcak tutkal tabancası-(opsiyonel) ısı tabancası

Malzemeler:

-24 inç 0,25 inç çapında alüminyum boru (Mcmaster-Carr'dan benimkini aldım)-Arduino Uno-28BYJ48 Stepper-ULN2003 step denetleyici-(seçenek 1) DfRobot'tan yerçekimi motor kalkanı ve hall efekt sensörü-(seçenek 2) diğer herhangi biri burun tertibatı için analog döner sensör-3+ kurşun kayma veya yassı halka-proje kutu yatakları-vidalar-Platform için ahşap-Piller (kart için 9v kullanıyorum ve stepper'ı 7.8 Li-Po ile çalıştırıyorum)-RC düzlem itme çubukları (herhangi bir sert küçük çaplı tel yapacaktır.)

Adım 1: Yel Değirmeni'ni Modelleyin

Bu yel değirmeni projesini modellemek için Autodesk Inventor Student sürümünü kullandım. Bu Eğitilebilir Dosyaya stl dosyalarını ekledim. Bunu tekrar yapacak olsam, bu ölçekte daha iyi çalışabilmeleri için bıçaklarımın yüzey alanını büyük ölçüde artırırdım. Projenizi modellerken akılda tutulması gereken şey, parçalarınızın ölçeği ile mevcut yazıcınızın çözünürlüğü/toleransları arasındaki farktır. Modelinizi, gerekli sensörlere veya diğer yerleşik ekipmana uyacak şekilde ölçeklendirdiğinizden emin olun.

Ayrıca, dayanıklılık endişelerinin beni yapısal parçalar için alüminyum boru gibi üretim başına ürünler kullanmaya yönelttiğini gördüm. Rulmanlarımı Mcmaster-Carr'dan aldım ve onların 3 boyutlu bir modeli vardı ve onlara çok iyi bir montaj yapmak için kullandım.

Parçaları modellemeye çalışmadan önce çizmenin sürecin daha hızlı ilerlemesine yardımcı olduğunu ve parçaların birlikte çalışması için yapmam gereken ayarlamaların miktarını azalttığını gördüm.

Adım 2: Baskıları Birleştirin

Yatak yüzeylerindeki çapakları giderin; gerekirse onları da zımparalayın.

Soğurken bükülen birkaç bıçağı düzeltmek için (dikkatle!) bir ısı kullandım.

Donanımı montaj yuvalarına/deliklerine takarken yavaş hareket edin.

Yapı monte edildikten sonra sensörlerinizi ve elektroniklerinizi ekleyin. Elektroniği proje kutusu içindeki yerine yapıştırdım ve sensör montajını gövde içindeki montaj yuvasına "kaynaklamak" için havya kullandım.

Adım 3: Elektroniği Birleştirin

Her şeyle iyi bağlantılarınız olduğundan emin olun. Açıkta kalan tel yok; potansiyel kısa devre yok.

Sensörünüzün sağlam bir şekilde monte edildiğinden emin olun.

Hangi pinlerin nereye takıldığını belirlemek için kodu referans alın. (yani, step motor kabloları veya sensör analog kablosu.)

Motoru Arduino kartı yerine harici bir kaynakla çalıştırdım. Motor fazla akım çekerse karta zarar vermek istemedim.

Adım 4: Arduino'yu Programlayın

Program ve kapalı döngü kontrol şeması bu projenin özüdür. Arduino kodunu ekledim ve tamamen yorumlandı. PID'yi ayarlarken, aşağıdakileri yaparsam daha kolay vakit geçirdiğimi fark ettim: 1) Tüm PID kazançlarını sıfıra ayarlayın. 2) Hataya verilen yanıt sabit bir salınım olana kadar P değerini artırın. 3) Salınımlar çözülene kadar D değerini artırın. 4) Daha fazla gelişme elde edemeyene kadar 2. ve 3. adımları tekrarlayın.

5) P ve D'yi son kararlı değerlere ayarlayın. 6) Sabit durum hatası olmadan ayar noktasına dönene kadar I değerini artırın.

Mekanik tasarım nedeniyle, yel değirmeni doğru şekilde yönlendirildiğinde motora giden gücü kesmek için bir ölü bölge işlevi yarattım. Bu, step motordaki ısıyı büyük ölçüde azaltır. Bundan önce çalıştırdım ve kule platformunu çarpıtacak ve yuvasından düşecek kadar ısındı.

Bıçak tertibatı mükemmel bir şekilde dengelenmemiş ve pivot tertibatının sallanmasına neden olacak kadar ağır. Titreşim esasen PID işlemine sahte sensör bilgisi verir ve aşırı harekete ve dolayısıyla ısıya neden olan gürültü ekler.

Adım 5: Mühendis Olun

Her şey bir araya getirildiğinde ve programlandığında, bir fan veya tropikal bir fırtına bulun ve yaratıcılığınızı test edin! Bunu inşa etmenin eğlencesinin bir kısmı, ortaya çıkan sorunların nasıl çözüleceğini bulmaktı. Bu Eğitilebilirlik, bu nedenle ayrıntıya ışık tutuyor. Ek olarak, bunu yapmaya çalışırsanız ve benim yaptığımdan daha iyi çözümler bulursanız, lütfen paylaşın. Hepimiz birbirimizden öğrenebiliriz.