Beweegbare brug: 10 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Wij zijn META_XIII, afkomstig van de Universiteit van Michigan-Shanghai Jiao Tong University Joint Institute (JI). Deze demonstratieve handleiding is gemaakt voor ons VG100-baanontwerp, een beweegbare brug die wordt bestuurd door Arduino.

JI is in 2006 gezamenlijk opgericht door twee vooraanstaande universiteiten, de UM en SJTU. JI leidt internationale onderwijssamenwerking in China, met zowel Amerikaanse als Chinese onderwijsstijlen. Het bevindt zich op de Minhang-campus van SJTU, in het zuidwesten van Shanghai, waar technologiebedrijven zich clusteren.

Er zijn twee cursusprojecten in VG100, die beide moeten worden geanalyseerd, gepland en samengewerkt. Deze cursus bereidt studenten voor op het zijn van ingenieurs met 4 kwalificaties die JI op prijs stelt, Internationalisering, Interdisciplinair, Innovatie en Kwaliteit. In de Project1-competitie moet elke groep "een beweegbare brug" bouwen met gespecificeerde materialen, en de uitvoering van bridge op de speldag maakt een groot verschil voor het cursuscijfer.

Op de speldag moeten alle 19 groepen naar het lab in het JI-gebouw komen en verschillende onderdelen van tests afleggen. Het eerste deel is de functietest, waarbij bruggen de auto's moeten kunnen stoppen en vervolgens moeten kunnen openen om een schip te laten passeren. We hebben het hele proces met succes afgerond en het volledige cijfer gekregen. Het tweede deel van de tests zijn de grootte- en belastingtests. Er worden meer scores behaald als de brug lichter en beter dragend is. We kunnen 1 kg dragen binnen vormvariabelen van 2,83 mm. We stonden op de 9e plaats qua esthetiek en op de 8e plaats in de gewichtstest.

Uiteindelijk kreeg onze brug het cijfer 76,7, ranking 4e.

Hieronder vindt u een korte versie van de regels:

A. Functietestproces

A. Een auto A kan de brug passeren.

B. Als A nog op de brug staat, nadert een groot schip C de brug van onderaf.

C. De brug kan C detecteren en zichzelf optillen nadat de auto A de brug heeft verlaten om C eronder door te laten.

NS. Nadat C is gepasseerd, kan de brug in 15 seconden weer normaal worden.

B. Belastingstest

Sommige kleine gewichten worden elke keer 100 gram meer op de brug geplaatst. Gewichten worden opgeteld tot 1 kg of totdat de doorbuiging 4 mm bereikt en registreren vervolgens de gegevens.

C. Maattest

De totale massa van de brug (inclusief het circuitgedeelte behalve batterijen) wordt geregistreerd en vergeleken met andere groepen.

Videolinks:Klik hier om te genieten van onze gameday bridge-video!

We hopen dat de introductie een algemene indruk op u kan achterlaten over onze brug.

Stap 1: Conceptdiagram

Stap 2: Analyse

Hier zijn enkele verklaringen voor onze berekening over de vormvariabelen van de brug, zodat we een extreem lichte constructie konden ontwerpen die in theorie meer gewicht kan dragen.

Dit deel omvat de kennis van krachtanalyse en integraal. We hopen dat dit u kan helpen het principe te begrijpen en het toe te passen op soortgelijke situaties wanneer u uw brug bouwt.

Stap 3: Materialenlijst：

**De prijs van de houtlijm, katoendraden, waxpapier en ander gereedschap is niet inbegrepen.

Hier zijn enkele hyperlinks voor de items die u bij Taobao kunt kopen.

Arduino Uno（21.90）

Breadboard（6.24）

Verbindingsdraden (27.61)

Motoraandrijfbord L298N（10.43）

Infraroodsensoren 2-30cm 3.3V-5V (31,00)

Microservo (8.81)

Toestelmotor（30.00）

Balsahouten bord (402.5)

Balsahouten lat (232.06)

Mes (38,40)

Scharnier（12.76）

Stap 4: Schakelschema

Hierboven is een kort schakelschema weergegeven. Draden met verschillende kleuren moeten worden aangesloten op overeenkomstige logische monden. Alle rode draden betekenen 9V voeding. Alle zwarte draden betekenen de aarde. De groene draad betekent de groene LED, terwijl de roze draad de rode LED betekent.

Twee tandwielmotoren, die 100 omwentelingen per seconde hebben, bieden de belangrijkste kracht om de brug op te tillen. Ze worden aangedreven door een goedkope motordriver, L298N coreless motordriver.

De Micro Servo is ontworpen om een stok te draaien die voorkomt dat een auto de brug passeert wanneer de brug is opgetild. Het kan 90 graden draaien en terugkeren naar de oorspronkelijke plaats.

Vier infraroodsensoren zijn essentieel bij het detecteren van de auto en het schip. Ze kunnen nuttig zijn om te beslissen wanneer de brug moet worden opgetild en neergezet.

Het hele proces dat voldoet aan de vereisten van de functietests moet als volgt worden uitgevoerd:

·Sensor 1 detecteert de nadering van een auto A. Sensor 2 detecteert de nadering van een schip C. Ze sturen de signalen naar Arduino zodat de rode LED licht geeft en de Micro Servo de stick draait om een auto B te stoppen.

·Sensor 3 detecteert het vertrek van auto A. Dan beginnen de tandwielmotoren te draaien en heffen de brug op tot de juiste hoogte voor het passeren van het schip C.

· Sensor 4 detecteert het vertrek van schip C. Ze sturen de signalen naar Arduino. Na een interval van 15 seconden beginnen de tandwielmotoren achteruit te rijden en de brug neer te zetten.

·De Micro Servo keert terug naar zijn oorspronkelijke staat en de groene LED geeft licht om de toestemming van het passeren van een auto B aan te geven.

**Let op dat infraroodsensoren die we gebruiken om onze brug te bouwen niet helemaal hetzelfde zijn als het bovenstaande diagram. We kiezen een soort goedkopere die even nuttig kan zijn. De afbeelding van dit type wordt getoond in de materiaallijst.

Stap 5: Fabriceer dek

A. Snijd vier planken van 1 m * 120 mm * 3 mm in een lengte van 50 cm.

B. Teken verschillende rechthoekige driehoeken met een grote onderlinge afstand van 4 cm lang en 3 cm breed. Reserveer een ruimte van 2 cm breed aan elke kant en 0,5 cm breed tussen driehoeken. Snijd deze driehoeken uit met messen. ** Pas op dat u de zijkant niet breekt.

C. Plak elke twee planken aan elkaar met houtlijm. Leg en plak een stuk vetvrij papier aan beide zijden van de dekken.

Stap 6: Frames fabriceren

A. Snijd houten latten van 3 mm in 15cm、35cm en 38cm lang. Pas hun uiteinden enigszins aan de juiste vormen aan om zonder tussenruimte in het frame te passen. Lijm ze aan elkaar. Maak dan nog 3 identieke driehoeken.

B. Snijd verschillende houten latten van 3 mm van de juiste maat. Plak ze met de (a) houten driehoeken om verschillende gelijkbenige rechthoekige driehoeken van verschillende groottes te vormen. (Deze stap is bedoeld om de verticale stabiliteit en schoonheid te vergroten.)

C. Knip en lijm verschillende houtsnippers van 2 mm op de verbindingsdelen om ze te versterken.

NS. Snijd verschillende houten latten van 5 mm in 23 cm. Zet twee (c) houten driehoeken uit elkaar met een afstand van 23 cm. Plak zes latten tussen driehoeken. Zorg ervoor dat ze op gelijke afstand staan. Maak dan nog een identiek exemplaar.

e. Gebruik vervolgens houten latten van 5 mm van de juiste maat om de ruimte tussen (d) zes latten met vergelijkbare trigonale vormen te vullen. Plak ze aan elkaar. (d, de stap is om de laterale stabiliteit te vergroten, die zou moeten worden getest maar om een aantal redenen is geannuleerd. Deze structuur is dus niet nodig voor de vereisten.)

Stap 7: Montage

A. Plak het dek met het frame. De cusp van het ene frame moet de rand van het bord overschrijden, terwijl het andere zich terugtrekt.

B. Snijd een van de (a) planken in een lengte van 35 cm

Stap 8: Perfectie

A. Boor vier kleine gaatjes aan het ene uiteinde van het 35 cm lange bord. Boor twee overeenkomstige gaten op een plank van 24 cm lang. Verbind ze met een scharnier en schroeven.

B. Snijd vier houten latten van 8 mm in een lengte van 15 cm. Boor een gat in elke lat op een hoogte van 12 cm. Plak twee latten parallel aan elke plank met een afstand van 18 cm. Snijd vervolgens vier stokken van 6 cm om de "torens" te versterken.

C. Plak een balk over de twee latten.

NS. Boor twee gaten aan het ene uiteinde van de twee planken. Rijg de katoenen draden door de gaten op de brugplanken en verticale latten.

e. Boor zes gaten aan het uiteinde van beide dekken om ervoor te zorgen dat ze met schroeven op de abutments kunnen worden bevestigd.

Stap 9: Circuitmontage

A. Snijd twee houten kubussen van 2 cm en lijm ze in de laatste stap op de rand van het scharnierende terras. Lijm vervolgens respectievelijk een reductiemotor op elk van de kubussen. Lijm het uiteinde van de draad op de spindel met 502.

B. Lijm twee infraroodsensoren naar beneden op de twee dwarsbalken (a). Lijm nog twee infraroodsensoren aan beide zijden van het frame, pas ze aan zodat ze geschikt zijn voor het detecteren van het schip.

C. Lijm een micro-servo op een van de lat op het beweegbare deel van de brug. Lijm er vervolgens een houten stokje op als slagboom.

NS. Knip een klein deel van de breadboard af en bevestig deze aan de andere lat op het beweegbare deel van de brug. Zet een rode LED en een groene LED op het kleine breadboard.

e. Sluit alle draden aan en test herhaaldelijk om de haalbaarheid van Arduino-code te garanderen.

Stap 10: Definitieve systeemweergave

Bedankt voor het raadplegen van onze handleiding!

We hopen dat het u wat inspiratie kan geven bij het ontwerpen van uw beweegbare brug.