Makecourse: Yalnız Tekne: 11 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

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

Arduino, 3D baskı ve bilgisayar destekli tasarımda (CAD) yeni misiniz? Bu proje, bu konuların ardındaki tüm temel bilgileri öğrenmenin harika bir yoludur ve yaratıcılığınızı kendinize ait hale getirmeniz için alan sunar! Teknenin yapısı için çok sayıda CAD modellemesi, otonom sistemlere bir giriş içerir ve 3D baskıların su geçirmezlik konseptini sunar!

Adım 1: Malzeme Listesi

Projeye başlamak için önce neyle çalışacağınızı bilmelisiniz! Başlamadan önce sahip olmanız gereken malzemeler şunlardır:

• 1x Arduino Uno R3 mikrodenetleyici ve USB kablosu (Amazon Link)
• 1x L298N motor kontrolörü (Amazon Link)
• 4x (2'si yedektir) DC motorlar 3-6V (Amazon Link)
• 2x 28BYJ-48 Step motorlar ve ULN2003 modülleri (Amazon Link)
• Güç için 1x Taşınabilir telefon şarj cihazı (İşte benim kullandığım, biraz büyük. Dilerseniz başka bir tane kullanabilirsiniz: Amazon Link)
• 1x Ultrasonik HCSR04 sensör (Bu bağlantı, bazı atlama kablolarıyla birlikte atılan birkaç ekstraya sahiptir: Amazon Bağlantısı)
• 3x Paket Jumper kablosu (Erkek-dişi, erkek-erkek, dişi-dişi. Amazon Link)
• 1x Flex Seal Konservesi (16 oz, Amazon Link)
• 1x Ressam Kaseti (Amazon Link)
• 1x İnce Kumlu Zımpara Kağıdı (yaklaşık 300 iyidir)
• Esnek conta uygulamak için birkaç dondurma çubuğu ve fırça

• 3D baskıya erişim. (İşte nispeten ucuz ve etkili bir 3D yazıcı - Amazon Link)

  • 3D Baskı için Kırmızı Filament (Amazon Link
  • 3D Baskı için Siyah Filament (Amazon Link)

Proje sürümünüz için bulduğunuz malzemeleri eklemekten çekinmeyin!

2. Adım: 3D Baskılı Parçalar ve Tasarım

Bu projenin ilk kısmı, çalışması için mekanik bir sistem oluşturmaktır. Bu, gövde, kapak, kürekler, motorlar için kürekler için dingiller, sensör için bir montaj parçası ve dingil dahil olmak üzere birçok parçayı içerecektir. sensör yuvası oturur.

Bileşenler SolidWorks'te tasarlanır ve bir montajda bir araya getirilir. Tüm parça dosyaları ve montaj, bu adımın sonunda bulunabilecek bir zip dosyasına yerleştirilmiştir. CAD için Inventor ve Fusion360 gibi birçok program kullanılabildiğinden, SolidWorks'ün kullanabileceğiniz tek CAD yazılımı olmadığını unutmayın. SolidWorks parçalarını bunlara aktarabilirsiniz.

Kanatları tutan dingillerin, dingilin bükülmesini ve tekneden dışarı çıkmasını önlemek için gövde üzerindeki deliklerle eş merkezli olduğuna dikkat etmek önemlidir.

Bu projedeki her şey 3D olarak basılmıştır (elektrik bileşenleri hariç), bu nedenle boyutlar önemlidir. Her şeyin birbirine uymasını sağlamak için parçalara yaklaşık 0,01 inç tolerans verdim (gevşek bir uyum gibi). Motora giden akslar için daha az tolerans vardı, böylece rahatça oturabilirler. Kürekler aksa sıkıca takılmıştır, böylece motorlar çalıştırıldığında kürekler hareket eder ve tekneyi iter.

CAD'yi görüntülerken, elektrikli bileşenler için platformlar göreceksiniz. Bu, bileşenlerin hareket etmelerini önlemek için platformlarına "açılması" içindir.

En büyük baskılar gövde ve kapaktır, bu nedenle tasarım yaparken bunu aklınızda bulundurun. Tek seferde basılamayacak kadar büyük olacağı için parçalara ayırmanız gerekebilir.

Adım 3: Kontrol Devresi

Burada tekneyi kontrol eden elektrik devresini tartışacağız. Fritzing'den bir şematik var, buradan indirebileceğiniz faydalı bir yazılım. Elektrik şemalarının oluşturulmasına yardımcı olur.

Bu projede kullanılan bileşenlerin tümü Fritzing'de olmadığı için değiştirilmiştir. Siyah fotosensör, HCSR04 sensörünü temsil eder ve küçük yarım köprü, L298N motor kontrolörüdür.

HCSR04 ve L298N, sırayla Arduino'nun güç tarafına (5V ve topraklama pinlerinde) bağlı olan devre tahtasındaki güç raylarına bağlanır. HCSR04'ün yankı ve tetik pimleri, sırasıyla Arduino'daki 12 ve 13 pimlerine gider.

L298 için etkinleştirme pimleri (hızı kontrol eden), 10 ve 11 (A/Motor A'yı Etkinleştir) ve 5 ve 6'ya (ENB/Motor B) bağlanır. Motorların gücü ve topraklaması daha sonra L298N'deki bağlantı noktalarına bağlanır.

Arduino elbette taşınabilir telefon şarj cihazımızdan güç alacak. Devreye güç verildiğinde, motorlar yakınlık sensörümüzün belirlediği yönde maksimum hıza ayarlanır. Bu kodlama bölümünde ele alınacaktır. Bu, tekneyi hareket ettirecektir.

Adım 4: Arduino Kodu

Şimdi bu projeyi neyin çalıştırdığının özüne geliyoruz: kod! Bu adımın sonunda bulabileceğiniz bu projenin kodunu içeren bir zip dosyası ekledim. İncelemeniz için tamamen yorumlanmıştır!

- Arduino için yazılan kod, Arduino entegre geliştirme ortamı (IDE) olarak bilinen bir programda yazılmıştır. Arduino'nun burada bulabileceğiniz resmi web sitesinden indirmeniz gereken bir şey. IDE, C/C++ programlama dillerinde yazılmıştır.

IDE aracılığıyla yazılan ve kaydedilen kod, eskiz olarak bilinir. Çevrimiçi veya kendi oluşturduğunuzlardan ekleyebileceğiniz eskizlere ve sınıf dosyalarına ve kitaplıklara dahildir. Bunların detaylı açıklamalarına ve Arduino'da nasıl programlanacağına buradan ulaşabilirsiniz.

- Bu adımın başında görüldüğü gibi, projenin ana taslağını anlatan bir YouTube videom var, buradan kontrol edebilirsiniz! Bu, ana çizimi ve işlevlerini gözden geçirecektir.

- Şimdi yakınlık sensörünü kontrol etmek için oluşturduğum kütüphaneyi kısaca gözden geçireceğim. Kütüphane, ana taslağımda daha az kod satırı ile sensörden veri almayı kolaylaştırıyor.

.h dosyası (HCSR04.h), bu kitaplıkta kullanacağımız işlevleri ve değişkenleri listeleyen ve bunlara kimlerin erişebileceğini tanımlayan şeydir. Parantez içinde girdiğimiz değerleri tutan bir nesneyi (bizim durumumuzda "HCSR04ProxSensor" kullanıyoruz) tanımlayan bir kod satırı olan bir kurucu ile başlıyoruz. Bu değerler, yarattığımız sensör nesnesine ("HCSR04ProxSensor NameOfOurObject" dahil edilerek istediğimiz şekilde adlandırılabilir) bağlı olan, kullandığımız yankı ve tetikleme pimleri olacaktır. "Genel" tanımındaki şeylere hem kütüphane içinde hem de dışında herhangi bir şey tarafından erişilebilir (ana taslağımız gibi). Ana krokide çağırdığımız fonksiyonlarımızı burada listeleyeceğiz. "Özel"de, kütüphaneyi çalıştıran değişkenleri saklarız. Bu değişkenler sadece kütüphanemizdeki fonksiyonlar tarafından kullanılabilir. Temel olarak, işlevlerimizin yarattığımız her sensör nesnesiyle hangi değişkenlerin ve değerlerin ilişkili olduğunu takip etmesinin bir yoludur.

Şimdi "HCSR04.cpp" dosyasına geçiyoruz. Burası aslında fonksiyonlarımızı ve değişkenlerimizi ve nasıl çalıştıklarını tanımladığımız yerdir. Kodu ana çiziminizde yazıyor olmanıza benzer. İşlevlerin döndürdükleri şey için belirtilmesi gerektiğini unutmayın. "readSensor()" için, bir sayı (kayan nokta olarak) döndürür, bu nedenle işlevi "float HCSR04ProxSensor::readSensor()" ile işaretlemeyi tanımlarız. Bu işlevle ilişkili nesnenin adı olan "HCSR04ProxSensor::" eklememiz gerektiğini unutmayın. Yapıcımızı kullanarak pinlerimizi tanımlıyoruz, "readSensor()" fonksiyonunu kullanarak bir nesnenin mesafesini buluyoruz ve "getLastValue()" fonksiyonu ile son okunan değerimizi alıyoruz.

Adım 5: Tüm Parçaları ve Montajı 3B Yazdırın

Gövdenin iki parçası yazdırıldıktan sonra, bunları ressam bandıyla bantlayabilirsiniz. Bu onu bir arada tutmalıdır. Daha sonra diğer tüm parçaları CAD tasarımımıza göre normal şekilde monte edebilirsiniz.

3D yazıcılar, yazıcıyla birlikte gelen bir dilimleyici yazılımı kullanarak elde edebileceğiniz g koduyla çalışır. Bu yazılım bir.stl dosyasını (CAD'de oluşturduğunuz bir parçanın) alır ve yazıcının okuması için koda dönüştürür (bu dosyanın uzantısı yazıcılar arasında değişir). Popüler 3D baskı dilimleyicileri arasında Cura, FlashPrint ve daha fazlası bulunur!

3D baskı yaparken çok zaman aldığını bilmek önemlidir, bu yüzden buna göre plan yaptığınızdan emin olun. Uzun yazdırma sürelerinden ve daha ağır parçalardan kaçınmak için yaklaşık %10'luk bir dolgu ile yazdırabilirsiniz. Daha az gözenek olacağından, daha yüksek bir dolgunun baskıya su girmesine karşı yardımcı olacağını unutmayın, ancak bu aynı zamanda parçaları daha ağır hale getirecek ve daha uzun sürecektir.

Neredeyse tüm 3D baskılar su için pek uygun değil, bu yüzden onları su geçirmez hale getirmemiz gerekiyor. Bu projede, oldukça basit olduğu ve suyu baskıdan uzak tutmak için son derece iyi çalıştığı için Flex Seal uygulamayı seçtim.

Adım 6: Baskının Su Yalıtımı

Pahalı elektroniklerinizin zarar görmesini istemediğiniz için bu baskıyı su geçirmez hale getirmek önemlidir!

Başlamak için, gövdenin dışını ve altını zımparalayacağız. Bu, daha iyi koruma sağlayan esnek contanın sızması için oluklar oluşturmak içindir. Biraz yüksek taneli/ince zımpara kağıdı kullanabilirsiniz. Çok fazla zımpara yapmamaya dikkat edin, birkaç vuruş yeterli olacaktır.

Adım 7: Gövdenin Zımparalanması

Beyaz çizgilerin görünmeye başladığını gördüğünüzde ne zaman duracağınızı bileceksiniz.

Adım 8: Esnek Mühür uygulayın

Esnek contayı uygulamak için bir dondurma çubuğu veya fırça kullanabilirsiniz. Hiçbir noktayı atlamadığınızdan ve eksiksiz olduğundan emin olun. Aletinizi açık kutuya daldırıp gövdeye sürtebilirsiniz.

Adım 9: Esnek Mührü Oturun

Şimdi bekliyoruz! Normalde esnek contanın biraz kuruması yaklaşık 3 saat sürer, ancak emin olmak için 24 saat beklemesine izin verirdim. Gövdeyi daha da fazla korumak için kurumayı bitirdikten sonra başka bir kat esnek conta uygulayabilirsiniz, ancak bu biraz aşırıya kaçıyor (1 kat benim için harika çalıştı).

Adım 10: Montaj ve Test Etme

Esnek contanın kuruması bittiğine göre, elektrikli bileşenleri eklemeden önce gövdeyi suda test etmenizi öneririm (gövde su geçirmez DEĞİLSE, bu Arduino'nuz için sorun yaratabilir!). Sadece lavabonuza veya havuzunuza götürün ve teknenin herhangi bir sızıntı olmadan 5 dakikadan fazla yüzebildiğini görün.

Gövdemizin su geçirmez olduğundan emin olduktan sonra tüm parçalarımızı eklemeye başlayabiliriz! Arduino, L298N ve bileşenlerin geri kalanını uygun pinlerine doğru şekilde bağladığınızdan emin olun.

DC motorlara uygun kabloları alabilmek için erkek uçları motor üzerindeki uçlara lehimleyerek açık kalmalarını sağladım. Lehimleme, tüm bağlantılarınızın güvenli olduğundan emin olmak veya daha uzun bir kablo yapmanız gerektiğinde de kullanışlıdır. Daha önce hiç lehim yapmadıysanız, buradan daha fazla bilgi edinebilirsiniz!

Her şey bir araya geldiğinde, tüm bileşenleri gövdeye yerleştirin ve biraz test yapın! Seri monitörde mesafe değerlerini okuyarak sensörün amaçlandığı gibi çalıştığını kontrol etmek isteyeceksiniz, motorların doğru döndüğünü kontrol edin, bunun gibi şeyler.

Adım 11: Nihai Ürün

Ve şimdi işin bitti! Test sürüşünde herhangi bir hata olup olmadığını kontrol edin (elektronik uygulamadan önce tekneyi ve gövdeyi test edin) ve hazırsınız!