BEND_it: maak je niet druk Gewoon "BEND_it" Out: 8 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

INVOERING

BEND_it is een kleinschalige sneltestmachine. Het is best goed in dingen buigen en breken. Het kan soms ook handig zijn. Het kan iemand helpen informatie op te halen zoals:

1. Horizontale stuwkracht door boogwerking.
2. Verandering in buigspanning als gevolg van verandering in geometrie.
3. Materiële stijfheid

Het project werd uitgevoerd door Anand Shah en Ryan Daley als onderdeel van de seminarcursus: Computational Design and Digital Fabrication aan het ITECH-programma, Universiteit van Stuttgart, Duitsland.

Benodigdheden

Het project is bedacht tijdens de uitdagende COVID-19-tijden en kon daarom volledig thuis worden gedaan zonder dat er lasergesneden onderdelen / 3D-geprinte onderdelen of andere werkplaatstools nodig waren.

Systeem voor Mechanisme

• 1 x 900 mm x 600 mm kartonnen vel
• 1 x 900 mm x 600 mm polysterolblad
• Wat afval Karton uit verpakkingsdozen
• Kunststof tandwielen en rekken (Amazon)

Hoofdelektronica

• 1 X Arduino Uno R3 (startpakket - ebay)
• 15 X jumperdraden (meegeleverd in starterskit)
• 1 X Breadboard (Inbegrepen in Starter Kit)
• 1 X 5V voedingsadapter (Amazon)

Gereedschap

• 1 X Superlijm (1g)
• 1 X Witte Lijm (200g)
• 1 X isolatietape
• 1 X Elektronica Kabelknipper
• 1 X Soldeerstaaf:
• Regelmatig stationair (schaar, papiersnijder, snijmat, pen, potlood, gum, liniaal)

Motoren en sensoren

• 1 X Stappenmotor: 28BYJ-48, 5V, DC (inbegrepen in Starter Kit)
• 1 X ULN2003 APG-stuurprogramma (inbegrepen in starterkit)
• 1 X 1 kg Load cell met HX711 weegsensor (Amazon)
• 1 X ADXL345, 3-assige versnellingsmeter (Amazon)

THEORIE

Stappenmotor

De 28BYJ-48 is een 5-draads unipolaire stappenmotor die inwendig 32 stappen per omwenteling beweegt, maar een tandwielsysteem heeft dat de as met een factor 64 beweegt. Het resultaat is een motor die met 2048 stappen per omwenteling draait. Om de motor te controleren en soepel te laten lopen zouden we een ULM 2003 Darlington Transister Array gebruiken. Voor meer gedetailleerde informatie is de genoemde website een geweldige bron:

Stappenmotoren met Arduino – Aan de slag met stappenmotoren

Laadcel

Voor het project gebruiken we een 1 kg Load cell met een HX711 weegsensor. Loadcellen zijn metalen onderdelen waaraan rekstrookjes zijn bevestigd. Rekstrookjes zijn gevoelige weerstanden, waarvan de weerstand varieert als ze vervorming ondergaan. De HX711-microchip versterkt deze weerstand en brengt deze over naar het Arduino-bord. De weegcel moet in eerste instantie worden gekalibreerd met bekende gewichten. hier wordt in ons geval de meter gekalibreerd in kg en vervolgens wordt de seriële waarde vermenigvuldigd met 9,8 om kracht in Newton te krijgen. Voor meer informatie kun je deze video bekijken:

Electronic Basics #33: spanningsmeter/laadcel en hoe ze te gebruiken om gewicht te meten

Versnellingsmeter

Versnellingsmeters zijn meetinstrumenten die nuttig zijn voor het meten van statische en dynamische krachten. Ze meten het verschil tussen lineaire versnelling in de referentiefaam van de Accelerometer en de vector van het zwaartekrachtveld van de aarde. hier in dit experiment gebruiken we Pitch als uitvoer van Accelerometer. Pitch is een hoekwaarde in graden die de oriëntatie van de gebogen plaat ten opzichte van de y-as van de versnellingsmeter zou geven. De onderstaande afbeelding kan worden gebruikt als referentie om de toonhoogtewaarde te begrijpen.

Voor meer gedetailleerde informatie kunt u deze website bezoeken:

Oriëntatie volgen met Arduino en ADXL345 Accelerometer

Stap 1: Opdrachtgever

VOORNAAM

De Bend_It-machine bedient een materiaal zijdelings met een stappenmotor en meet vervolgens de reactie van het materiaal met behulp van load cell en accelerometer. De load cell meet de zijdelingse kracht waarmee het materiaal weerstand biedt. De versnellingsmeter is een middel om de geometrische vervorming in het materiaal te meten. De verzamelde gegevens worden als een gegevensstroom naar een Excel-spreadsheet gestuurd waar het allemaal kan worden vergeleken op een spreidingsdiagram. Hierdoor kan de ontwerper zien hoeveel kracht het materiaal nodig had om een plastische vervorming te bereiken. De zijdelingse belasting wordt verminderd zodra het materiaal een activeringsdrempel heeft bereikt, en we kunnen zien dat het materiaal niet op een elastische manier terugkeert naar zijn oorspronkelijke vorm. Deze testmethode is een snelle en gemakkelijke manier om aangepaste materialen te analyseren die misschien te klein zijn om te worden getest met grootschalige breekmachines.

Stap 2: Lineaire beweging met stappenmotor

Benodigde benodigdheden: Kartonvel, Afvalkarton, Plastic Tandwielen, Rekken, Superlijm, Witte Lijm, Reqular Stationaire items, Arduino Uno R3, Jumper Wires, Breadboard, 5V Power Adapter, Stepper Motor (28BYJ-48) ULN2003 Transistor.

Stap 3: Stappenmotor + Load Cell (om horizontale stuwkracht te meten)

Benodigdheden naast stap 1: polysterolplaat, isolatietape, elektronische kabelknipper, soldeerstaaf, 1 kg weegcel met HX711 weegsensor

Stap 4: Stappenmotor + Load Cell + Accelerometer (om de booghelling te meten)

Benodigde benodigdheden naast Stap 2: ADXL345 - 3 - Axis Accelerometer en Jumper Wires

Stap 5: Fritzing-diagram

Stap 6: geassembleerde machine

De machine wordt uiteindelijk geassembleerd en verpakt in de kartonnen basisdoos.

Stap 7: werkvideo

Stap 8: Arduino-code

Gebruik deze link om toegang te krijgen tot de code:

Bend_it.ino