O schaalmodelspoortornado - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Ik weet zeker dat iedereen een Tornado in video's heeft gezien. Maar heb je er een zien werken in volledige animatie op een O-modelspoorbaan? Nou, we hebben het nog niet op de spoorlijn geïnstalleerd, omdat het onderdeel is van een compleet geluids- en animatiesysteem. Maar als het klaar is, moet het een attractie zijn.

Dit project leidt je door de stappen om een operationele animatie te bouwen van CNC-hardware, motoraandrijvingen en Arduino-besturingen

Stap 1: Hoe ziet deze animatie eruit?

Om te begrijpen wat we aan het bouwen zijn, is een 3D-model gemaakt en een simulatie gemaakt.

Stap 2: Het basispaneel bouwen

Dit project bestaat uit een Z-aspaneel, een X-aspaneel, Arduino-microcontrollers, stappenmotoren, H-brugaandrijvingen, microstapaandrijvingen en de Tornado zelf. Het eerste dat u moet doen, is de stuklijst voor het Basispaneel verzamelen. Beide aspanelen zijn vergelijkbaar, dus het bouwproces voor het ene paneel is hetzelfde voor het andere paneel.

BILL OF MATERIALS - Afkomstig van Banggood. Com/ lumber store

X-as

· (1) T8 500 mm lange voedingsschroefmontage

· (1) 12 volt 200 stap 4 draads NEMA 17 Type stappenmotor

· (2) steunstangen van 500 mm met eindbevestigingen en schuiven

(1) Eindschakelaar met kabel

(1) Stappenmotor montagebeugel

1/2 inch berken multiplex basis gesneden tot 6-1 / 2 x 24 inch

standaard 1/8 dikke roerstaafjes voor verf

diverse schroeven M3, M4, M5

Stap 3: Monteer de onderdelen op het paneel

De stappenmotorbeugel is het eerste stuk dat aan het ene uiteinde van de 1/2 x 6-1 / 2 x 24 inch-basis wordt gemonteerd. Deze beugel wordt op de middellijn van de basis gemonteerd en zorg ervoor dat deze haaks op de lange rand staat. Monteer de stappenmotor op deze beugel en monteer de aandrijfkoppeling. U zult merken dat de hartlijn van de stappenmotoraandrijving voldoende hoog is vanaf de basis, dat de lagerhuizen van de voedingsschroef op houten planken moeten worden gemonteerd om het geheel waterpas te brengen. Een 1/2 stuk berkenmultiplex is een goed startpunt. Voeg vervolgens een opvulplaat toe die de middellijn van de lagerhuizen van de voedingsschroef in lijn brengt.

Gebruik nu een verfroerstaafje, boor gaten die overeenkomen met de flens van de voedingsschroef en monteer met M3-schroeven en borgringen. Als u nu Locktite op deze onderdelen gebruikt, voorkomt u dat ze later uit elkaar vallen. Draai dit geheel nu op de toevoerschroef. Installeer het ene uiteinde van de voedingsschroef in het lagerhuis aan het uiteinde van de stappenmotor. Plaats nu het andere lagerhuis aan het andere uiteinde van de basis, installeer de voedingsschroef en zet de behuizing vast aan de basis met de planken en shims. ZORG ERVOOR dat dit geheel evenwijdig is aan de rand van de basis.

Plaats nu de steunstangen met hun eindsteunbehuizingen op de plankplanken die worden gebruikt om de lagerhuizen te ondersteunen. Het is van cruciaal belang om al deze onderdelen haaks en parallel te krijgen. Monteer de onderdelen dus pas op de basis als alle onderdelen op de basis zijn geplaatst. Op dit punt werken verfstokjes of 1/4 hardhouten multiplex goed en kunnen op de gewenste breedte worden gesneden en worden geboord met montagegaten die passen bij de schuiven van de steunstang. Monteer de kruisbanden losjes op de schuiven en schuif ze naar elk uiteinde van de steunstangen om de behuizingen van de steunstanguiteinden op hun plaats te krijgen. Zodra deze posities zijn vastgesteld, schroeft u ze op hun plaats. Op dit punt moet u de voedingsschroefflens met verfstick tussen de schuiven hebben geklemd.

De laatste stap is het plaatsen van bevestigingsriemen voor de schuifdwarsplanken. Knijp de schuiven samen en plaats de geflensde roerstok en schroef de steunplanken op hun plaats. De verfroerstaaf kan nu gelijk met de zojuist aangebrachte banden worden afgesneden. Nu is de montage voltooid en kan de flens binnen de bevestigingsplanken worden verplaatst. U kunt deze assemblage testen door de invoerschroef met de hand te draaien om er zeker van te zijn dat alles vrij en ongehinderd kan bewegen.

Stap 4: Installeer de eindschakelaar

De eindschakelaar is op beide panelen nabij de motorzijde gemonteerd. Het wordt gebruikt als een homing-positiesensor om beide assen in een startpositie te zetten wanneer de stroom is aangesloten op het bedieningspaneel. De exacte montage is de voorkeur van de gebruiker, maar we hebben 2 ontwerpen getest; een met een peddel die aan de wagen naar beneden hing om de schakelaar te raken, en de andere gebruikte de koperen flensmoerroerstok als contactpunt. Het maakt niet uit hoe deze schakelaar is gemonteerd, zolang de schakelaar wordt geactiveerd VOORDAT de wagen het einde van zijn beweging aan de motorzijde bereikt.

Stap 5: Z-as paneelmontage

Het Z-aspaneel is identiek aan het X-aspaneel, behalve dat we een andere voedingsschroef hebben vervangen door een 2 mm-draad om de beweging sneller te maken.

(1) T8-aanvoerschroef met 2 mm lood en messing flensmoer

Alle andere stappen zijn hetzelfde, dus bouw dit paneel nu.

Stap 6: Assembleer de X- en Z-assen samen

De montage van de 2 assen is heel eenvoudig. Eerst hebben we een 6-1 / 2 x 5 "stuk 1/2" berkenmultiplex toegevoegd aan de X Axis Carriage-assemblage. Vervolgens hebben we het Z-aspaneel op dit bord geschroefd. De locatie van de Z-as ten opzichte van de X-as is de voorkeur van de gebruiker. In ons prototype plaatsen we het motoruiteinde ongeveer 20 cm van het midden van de X-as-wagenconstructie. Het bedieningspaneel zal bij montage onder de X-as zitten, dus deze ruimte leek geschikt. Onthoud dat de X- en Z-aspanelen plat zijn weergegeven voor montage, maar wanneer ze op de modelbaan zijn gemonteerd, is de X-as 90 graden ten opzichte van het spooroppervlak gepositioneerd.

Stap 7: De Tornado bouwen

Tornado-ontwerp

De tornado zal worden gebouwd met een 12vdc-motor, een ¼ houten plug, een flexibele koppeling voor de motor-naar-asverbinding, en zal worden bestuurd door een Arduino-aangedreven L298N H-brugmotorcontroller.

Dit is de motorconstructie: 12 vdc 25 rpm tandwielkastmotor

De trechter is batting die te vinden is in ambachtelijke winkels. We gebruikten dunne tussenvellen van Walmart.

De trechter vereist wat artistiek werk om de gewenste look te krijgen. Het belangrijkste onderdeel is het ontwerpen en bouwen van de Z-as-wagenconstructie voor de motor en koppeling. De hoogte vanaf de wagen bepaalt de maximale diameter van de trechter. Elke keer dat u de trechter wilt vervangen, hoeft u alleen maar de deuvelstang van de koppeling te verwijderen. Dit kan op elk moment worden gedaan nadat het systeem is geïnstalleerd. Dus als je wilt experimenteren met verschillende trechters, is dat eenvoudig te doen.

Maar op dit punt in het bouwproces bepaalt u gewoon de hoogte boven de wagen en bouwt u een motorsteun om de motor en versnellingsbak te ondersteunen. Er is een in de handel verkrijgbare montagebeugel: Motor Mount

De doorlooptijd om de metalen beugel te krijgen was te lang, dus hebben we besloten om een montage-opstelling voor de Tornado Rotation-aandrijfeenheid te bouwen uit kleine stukjes hout. Op deze foto's is de houder ontworpen om de bovenkant van de trechterwolk met een diameter van 5 inch vrij te maken. in het geval dat deze opstelling niet bevredigend is, hebben we het geheel aan de spanbanden van de koets gemonteerd. Als deze opstelling om de een of andere reden niet aan onze behoeften voldoet, kan het geheel worden verwijderd met slechts 4 inbusbouten.

De motoraansluitingen zijn klein en kwetsbaar, dus de kabels zijn aan de motor gesoldeerd en we hebben schroeven en ringen gebruikt om de kabels vast te zetten. Op deze verbinding wordt de reiskabelboom gesoldeerd.

Stap 8: De animatie regelen

Nu we de 2-assige panelen hebben gebouwd en aan elkaar hebben gemonteerd, hoe laten we deze animatie werken? De video is een update van tests die zijn uitgevoerd tijdens de bouw van het prototypesysteem. Hoe hebben we deze animatie gemaakt? Het antwoord is dat we 2 Arduino-microcontrollers hebben gebruikt om de actie te besturen. De volgende stappen beschrijven de opbouw van het bedieningspaneel, de gebruikte apparatuur, de bedradingsschema's en de programmeercode.

Stap 9: Arduino-microcontrollers gebruiken om de beweging te animeren

Tornado-bewegingsontwerp

Om de Tornado te besturen, definiëren we eerst hoe we willen dat deze werkt:

1. Zet de motor aan voor de Tornado-rotatie.

2. Start de beweging van de Z-as met een stappenmotor die een voedingsschroef verticaal naar beneden aandrijft. Dit verplaatst de roterende Tornado vanuit zijn verborgen positie naar beneden naar het tafeloppervlak.

3. Start de beweging van de X-as met een stappenmotor die een voedingsschroef en platform aandrijft. Hierdoor wordt de tornado van rechts naar links over de volledige afstand van de toevoerschroef verplaatst.

4. Start de Z-as stappenmotor om de roterende Tornado terug naar boven uit het zicht te brengen. Schakel de stroom naar de Z-as stappenmotor uit.

5. Start de X-as stappenmotor om terug te keren naar de juiste startpositie. Schakel de stroom naar de X-as stappenmotor uit.

6. Schakel de stroom naar de roterende tornado-motor uit.

In wezen creëren we een CNC 2-assige freesmachine. De Tornado-rotatie is de router en de andere 2 assen zijn voor horizontale en verticale beweging. Om dit te bereiken, hebben we 1 Arduino MEGA (genaamd "MOVEMENT CONTROLLER") nodig die is geprogrammeerd om (2) TB6600 Micro Stepper-stuurprogrammakaarten te bedienen om 2 stappenmotoren te besturen. We zullen ook 1 Arduino UNO (genaamd "MASTER CONTROLLER") gebruiken om de rotatie van de Tornado te regelen en de MOVEMENT CONTROLLER te starten. De systeembesturing wordt verzorgd door een aan/uit-schakelaar voor de 12 volt gelijkstroomvoeding voor het systeem. Een momentschakelaar bevindt zich in de buurt van de Tornado-positie op de lay-out om een vergrendelend stroomrelaiscircuit te starten. Deze tijdelijke schakelaarbediening zal het systeem inschakelen en de MASTER CONTROLLER zal opstarten, en de tandwielaangedreven gelijkstroommotor zal de Tornado beginnen te draaien en vervolgens de BEWEGINGSCONTROLLER van stroom voorzien voor de bewegingsreeks.

Stap 10: Benodigde apparatuur voor het bedieningspaneel

Controlesysteem Stuklijst

(1) Arduino UNO & (1) Arduino Mega-microcontrollers

(1) L298N Module H-brug modulair bord voor Tornado-aandrijving ·

(2) TB6600 Stappenmotor Micro Step Driver Boards voor Z- en X-aspaneel

(1) 12 volt gelijkstroomvoeding

(1) Op paneel gemonteerde SPDT-tuimelschakelaar

(2) 5 volt dc-relais voor Arduino·

Diverse bedrading met een groene LED en weerstanden

Klemmenstroken

Montageplaten en hardware

Stap 11: apparatuur op een bedieningspaneel monteren

Selecteer eerst een materiaal voor het Configuratiescherm. We gebruikten een 1/4 inch dik stuk hardhout multiplex. We zijn begonnen met een stuk van 2 bij 2 voet om de apparatuur te organiseren. Er is geen geheim voor dit paneel, monteer alles gewoon op een plaats die zorgt voor korte bedrading en toegankelijkheid voor 12 volt stroom, motorkabels en eindschakelaarbedrading van de Axis-panelen.

Stap 12: Bedrading van de hoofdcontrollerapparatuur

Het getoonde schema voor de hoofdcontroller is mogelijk niet helemaal nauwkeurig vanwege het ontbreken van onderdelenbibliotheken voor de L298N-module en het 5 volt-signaalgestuurde relais. De rest van het circuit is nauwkeurig voor verbindingen met de Arduino Uno en de Arduino Mega.

Voor nauwkeurige bedrading van de L298N moeten we verwijzen naar de afbeelding die de draadverbindingen toont met getoonde klemnummers. De tweede afbeelding toont alleen de terminals die in dit project worden gebruikt.

Voor nauwkeurige bedrading van het 5 volt-relais voor Arduino, moeten we naar die afbeelding hierboven verwijzen.

Raadpleeg bij twijfel altijd de Arduino IDE voor de Master Controller voor pinverbindingen.

Stap 13: Bedrading van de bewegingscontroller

De Arduino Mega wordt gebruikt als bewegingscontroller. Het verbindt de micro-stappenaandrijvingen en de stappenmotoren. De Vin-verbinding wordt niet weergegeven, omdat deze wordt weergegeven op het schema van de hoofdcontroller.

Stap 14: Systeem stroomvergrendeling circuit

Om de voeding naar het systeem te regelen en automatische uitschakeling mogelijk te maken wanneer de animatie is voltooid, wordt een vergrendelend circuit gebruikt met een momentschakelaar over de 12 volt NO-relaiscontacten. Het 5 volt-relais dat wordt bestuurd door Arduino-signalen, vergrendelt het circuit. Wanneer het signaal LAAG wordt, wordt de systeemstroom uitgeschakeld. Een aparte LED wordt gebruikt om aan te geven dat het systeem vergrendeld is.

Stap 15: Arduino-code

Aangezien dit geen Instructable is voor het schrijven van Arduino-code, hebben we de Master- en Movement-bestanden bijgevoegd voor uw weergave en/of download.

Stap 16: Het montageframe bouwen

Het systeemdraagframe is gemaakt van eenvoudig hout. Het is een steun met 3 poten waaraan het X-as-paneel is bevestigd om de juiste locatie voor de Tornado op het lay-outoppervlak te bepalen. Het bedieningspaneel is achter het X-as paneel gemonteerd om vrije beweging van het beweegbare Z-as paneel mogelijk te maken. Het hele samenstel kan aan de muur worden bevestigd of vrijstaand worden gelaten om indien nodig gemakkelijk te kunnen worden verwijderd.