Mô hình O Scale Tornado Đường sắt: 16 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Tôi chắc chắn rằng mọi người đã từng nhìn thấy Tornado trong các video. Nhưng bạn đã thấy một người hoạt động trong toàn bộ hoạt hình trên Đường sắt Mô hình Quy mô O chưa? Chúng tôi chưa lắp đặt nó trên đường sắt, bởi vì nó là một phần của hệ thống âm thanh và hình ảnh động hoàn chỉnh. Nhưng khi hoàn thành, nó phải là một điểm thu hút.

Dự án này sẽ hướng dẫn bạn qua các bước để tạo hoạt ảnh hoạt động từ phần cứng CNC, ổ đĩa động cơ và điều khiển Arduino

Bước 1: Hình ảnh động này sẽ trông như thế nào?

Để hiểu những gì chúng tôi đang xây dựng, một mô hình 3D đã được tạo ra và một mô phỏng được tạo ra.

Bước 2: Xây dựng bảng điều khiển cơ bản

Dự án này bao gồm Bảng điều khiển trục Z, Bảng điều khiển trục X, bộ điều khiển vi mô Arduino, động cơ bước, ổ đĩa cầu H, ổ đĩa vi bước và chính Tornado. Điều đầu tiên cần làm là thu thập hóa đơn tài liệu cho Ban cơ bản. Cả hai tấm trục đều giống nhau nên quy trình xây dựng cho một tấm cũng giống như cho tấm kia.

HÓA ĐƠN NGUYÊN LIỆU - Nguồn từ Banggood. Com/ cửa hàng gỗ xẻ

Trục X

· (1) Cụm vít cấp liệu dài 500 mm T8

· (1) 12 volt 200 bước 4 dây NEMA 17 Loại động cơ bước

· (2) Các thanh đỡ 500 mm có giá đỡ và thanh trượt cuối

(1) Công tắc giới hạn bằng cáp

(1) Giá đỡ động cơ bước

1/2 inch đế ván ép bạch dương cắt thành 6-1 / 2 x 24 inch

Que khuấy sơn dày 1/8 tiêu chuẩn

các loại vít M3, M4, M5

Bước 3: Lắp ráp các bộ phận trên bảng điều khiển

Giá đỡ động cơ bước là phần đầu tiên được gắn vào một đầu của đế 1/2 x 6-1 / 2 x 24 inch. Giá đỡ này được gắn trên đường tâm của đế và chắc chắn rằng nó phải vuông với cạnh dài. Gắn động cơ bước vào giá đỡ này và lắp khớp nối truyền động. Bạn sẽ thấy rằng đường tâm của bộ truyền động động cơ bước phải đủ cao so với chân đế, đến mức các vỏ ổ trục vít cấp liệu phải được gắn trên các tấm ván gỗ để lắp ráp bằng phẳng. Một mảnh 1/2 của ván ép Birch là một điểm khởi đầu tốt. Sau đó, thêm một tấm chêm để làm cho đường tâm của vỏ ổ trục vít tải thẳng hàng.

Bây giờ sử dụng que khuấy sơn, khoan các lỗ khớp với mặt bích vít cấp và gắn với vít M3 và vòng đệm khóa. Sử dụng Locktite trên các bộ phận này ngay bây giờ sẽ ngăn chúng rời ra sau này. Bây giờ luồn cụm này vào vít cấp liệu. Lắp một đầu của vít cấp liệu vào vỏ ổ trục ở đầu động cơ bước. Bây giờ, đặt vỏ ổ trục khác ở đầu kia của đế, lắp vít cấp liệu và cố định vỏ vào đế bằng các tấm ván và miếng chêm của hội đồng quản trị. CHẮC CHẮN phần lắp ráp này song song với cạnh của đế.

Bây giờ hãy sắp xếp các thanh đỡ với vỏ đỡ cuối của chúng lên các tấm ván dùng để đỡ vỏ chịu lực.. Điều quan trọng là phải làm sao cho tất cả các bộ phận này vuông vắn và song song. Vì vậy, không lắp các bộ phận vào đế cho đến khi tất cả các bộ phận được sắp xếp trên đế. Tại thời điểm này, que khuấy sơn hoặc ván ép gỗ cứng 1/4 hoạt động tốt và có thể được cắt theo chiều rộng mong muốn và khoan lỗ lắp để khớp với các thanh trượt của thanh đỡ. Lắp các dây đai chéo vào các thanh trượt một cách lỏng lẻo và trượt chúng đến mỗi đầu của Các thanh đỡ để thiết lập các vỏ cuối của thanh đỡ vào đúng vị trí. Khi các vị trí này được thiết lập, hãy vặn chúng vào đúng vị trí. Lúc này, bạn sẽ có mặt bích vít cấp có que sơn kẹp giữa các thanh trượt.

Bước cuối cùng là đặt dây đai an toàn cho các tấm ván trượt chéo. Ép các thanh trượt lại với nhau kẹp thanh khuấy có mặt bích và ván đỡ vít vào đúng vị trí. Thanh khuấy sơn bây giờ có thể được cắt ra bằng dây đai vừa được áp dụng. Bây giờ việc lắp ráp đã hoàn tất và cho phép di chuyển mặt bích trong các tấm ván an toàn. Bạn có thể kiểm tra việc lắp ráp này bằng cách xoay vít cấp liệu bằng tay để đảm bảo mọi thứ di chuyển tự do mà không bị ràng buộc.

Bước 4: Cài đặt Công tắc giới hạn

Công tắc hành trình được gắn trên cả hai bảng gần cuối động cơ. Nó được sử dụng như một cảm biến vị trí di chuyển để đặt cả hai trục ở vị trí bắt đầu khi nguồn điện được kết nối với Bảng điều khiển. Việc lắp chính xác là sở thích của người dùng, nhưng chúng tôi đã thử nghiệm 2 thiết kế; một cái có cánh khuấy treo xuống khỏi toa để đánh công tắc, và cái kia sử dụng que khuấy đai ốc mặt bích bằng đồng làm điểm tiếp xúc. Không quan trọng công tắc này được gắn như thế nào, miễn là công tắc được kích hoạt TRƯỚC khi xe tải kết thúc hành trình của nó ở đầu động cơ.

Bước 5: Lắp ráp bảng trục Z

Bảng điều khiển Trục Z giống hệt bảng Trục X, ngoại trừ việc chúng tôi thay thế một vít tiếp liệu khác bằng một dây dẫn 2mm để làm cho chuyển động nhanh hơn.

(1) Vít nạp T8 với dây dẫn 2mm và đai ốc mặt bích bằng đồng

Tất cả các bước khác đều giống nhau, vì vậy hãy xây dựng bảng điều khiển này ngay bây giờ.

Bước 6: Ráp các trục X và Z lại với nhau

Sự lắp ráp của 2 trục với nhau rất thẳng về phía trước. Đầu tiên, chúng tôi thêm một miếng ván ép Bạch dương 6-1 / 2 x 5 "1/2" vào cụm X Axis Carriage. Sau đó, chúng tôi vặn bảng Z Axis vào bảng này. Vị trí của trục Z so với Trục X là tùy chọn của người dùng. Trong nguyên mẫu của chúng tôi, chúng tôi đặt đầu động cơ cách tâm của cụm trục X khoảng 8 inch. Bảng Điều khiển sẽ nằm bên dưới Trục X khi được gắn, vì vậy không gian này có vẻ thích hợp. Hãy nhớ rằng các tấm Trục X và Z đã được hiển thị phẳng để lắp ráp, nhưng khi được lắp vào bố cục đường ray mô hình, Trục X được định vị 90 độ so với bề mặt đường ray.

Bước 7: Xây dựng Tornado

Thiết kế Tornado

Cơn lốc xoáy sẽ được chế tạo với một động cơ 12vdc, chốt gỗ ¼”, một bộ ghép linh hoạt để kết nối động cơ với trục và sẽ được điều khiển bởi bộ điều khiển động cơ cầu L298N H điều khiển bằng Arduino.

Đây là cụm động cơ: động cơ hộp số 12 vdc 25 vòng / phút

Phễu đánh bóng được tìm thấy tại các cửa hàng thủ công. Chúng tôi đã sử dụng các tấm đánh bóng mỏng từ Walmart.

Phễu sẽ yêu cầu một số tác phẩm nghệ thuật để có được giao diện như bạn muốn. Phần quan trọng nhất là thiết kế và chế tạo cụm trục Z để lắp động cơ và khớp nối. Chiều cao từ giá đỡ sẽ xác định đường kính lớn nhất của phễu. Bất cứ lúc nào bạn muốn thay đổi phễu, chỉ cần tháo thanh chốt ra khỏi khớp nối. Điều này có thể được thực hiện bất cứ lúc nào sau khi hệ thống được cài đặt. Vì vậy, nếu bạn muốn thử nghiệm với các kênh khác nhau, điều đó rất dễ thực hiện.

Nhưng tại thời điểm này trong quá trình xây dựng, chỉ cần xác định chiều cao phía trên toa xe và xây dựng một giá đỡ động cơ để hỗ trợ động cơ và hộp số. Có một giá đỡ được sản xuất thương mại: Giá gắn động cơ

Thời gian để có được khung kim loại là quá lâu, vì vậy chúng tôi quyết định xây dựng một hệ thống lắp đặt cho cụm truyền động Vòng quay Tornado từ những mảnh gỗ nhỏ. Trong những bức ảnh này, giá đỡ được thiết kế để xóa một đỉnh có đường kính 5 inch của đám mây hình phễu. trong trường hợp sự sắp xếp này không đạt yêu cầu, chúng tôi đã lắp cụm vào dây đai buộc xe. Nếu sự sắp xếp này không phù hợp với nhu cầu của chúng tôi vì một lý do nào đó, có thể tháo lắp ráp chỉ bằng 4 vít đầu Allen.

Các kết nối động cơ nhỏ và dễ gãy, vì vậy các dây dẫn được hàn vào động cơ và chúng tôi đã sử dụng vít và vòng đệm để giữ chặt các dây dẫn. Dây nịt du lịch sẽ được hàn vào kết nối này.

Bước 8: Kiểm soát hoạt ảnh

Bây giờ chúng ta đã xây dựng 2 tấm trục và gắn chúng lại với nhau, làm thế nào để chúng ta làm cho hoạt ảnh này hoạt động? Video là bản cập nhật từ thử nghiệm được thực hiện trong quá trình xây dựng hệ thống nguyên mẫu. Vì vậy, chúng tôi đã làm như thế nào để tạo ra hình ảnh động này? Câu trả lời là chúng tôi đã sử dụng 2 bộ điều khiển vi mô Arduino để điều khiển hành động. Các bước tiếp theo sẽ trình bày chi tiết việc xây dựng Bảng điều khiển, thiết bị được sử dụng, sơ đồ đi dây và mã lập trình.

Bước 9: Sử dụng Bộ điều khiển vi mô Arduino để tạo hoạt ảnh cho chuyển động

Thiết kế chuyển động Tornado

Để kiểm soát Tornado, trước tiên chúng tôi xác định cách chúng tôi muốn nó hoạt động:

1. Bật động cơ để quay Tornado.

2. Bắt đầu chuyển động trục Z bằng động cơ bước dẫn động vít cấp theo chiều thẳng đứng xuống dưới. Điều này di chuyển Tornado đang quay từ vị trí ẩn của nó xuống mặt bàn.

3. Bắt đầu chuyển động trục X bằng động cơ bước dẫn động trục vít cấp liệu và bệ. Thao tác này sẽ di chuyển lốc xoáy từ phải sang trái trong toàn bộ khoảng cách của vít cấp liệu.

4. Khởi động động cơ bước trục Z để nâng Tornado đang quay trở lại phía trên khỏi tầm nhìn. Tắt nguồn động cơ bước trục Z.

5. Khởi động động cơ bước trục X để trở về vị trí bắt đầu bên phải. Tắt nguồn động cơ bước trục X.

6. Tắt nguồn động cơ Rotating Tornado.

Về cơ bản, chúng tôi đang tạo ra một máy định tuyến 2 trục CNC. Vòng quay Tornado là bộ định tuyến và 2 trục còn lại dành cho chuyển động ngang và dọc. Để thực hiện điều này, chúng tôi sẽ cần sử dụng 1 Arduino MEGA (có tên là “BỘ ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG”) được lập trình để vận hành (2) bảng điều khiển vi bước TB6600 để điều khiển 2 động cơ bước. Chúng tôi cũng sẽ sử dụng 1 Arduino UNO (có tên là “MASTER CONTROLLER”) để điều khiển vòng quay của Tornado và khởi chạy BỘ ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG. Việc điều khiển hệ thống sẽ được cung cấp bởi một công tắc tắt / mở đối với nguồn điện một chiều 12 volt cho hệ thống. Một công tắc tạm thời sẽ được đặt gần vị trí Tornado trên bố trí để bắt đầu một mạch rơ le nguồn chốt. Điều khiển công tắc tạm thời này sẽ khởi động hệ thống và BỘ ĐIỀU KHIỂN CHÍNH sẽ khởi động và động cơ DC điều khiển bằng bánh răng sẽ bắt đầu quay Tornado, sau đó cung cấp năng lượng cho BỘ ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG để thực hiện trình tự chuyển động.

Bước 10: Thiết bị cần thiết cho Bảng điều khiển

Hệ thống kiểm soát Hóa đơn nguyên vật liệu

(1) Arduino UNO & (1) Bộ điều khiển vi mô Arduino Mega

(1) Bo mạch mô-đun cầu Mô-đun H L298N cho ổ Tornado ·

(2) Bảng điều khiển vi bước động cơ bước TB6600 cho bảng điều khiển trục Z và X

(1) Nguồn điện một chiều 12 volt

(1) Công tắc bật tắt SPDT gắn trên bảng điều khiển

(2) Rơle dc 5 vôn cho Arduino ·

Đi dây linh tinh với đèn LED màu xanh lá cây và điện trở

Dải thiết bị đầu cuối

Gắn bảng và phần cứng

Bước 11: Gắn thiết bị vào bảng điều khiển

Đầu tiên hãy chọn vật liệu trong Control Panel. Chúng tôi đã sử dụng một miếng ván ép gỗ cứng dày 1/4 inch. Chúng tôi bắt đầu với một mảnh dài 2 foot x 2 foot để sắp xếp thiết bị. Không có bí mật nào đối với bảng điều khiển này, chỉ cần gắn mọi thứ vào một nơi giúp chạy dây ngắn và khả năng tiếp cận với nguồn điện 12 volt, dây dẫn động cơ và hệ thống dây chuyển đổi giới hạn từ bảng trục.

Bước 12: Đấu dây cho Thiết bị Điều khiển Chính

Sơ đồ được hiển thị cho Bộ điều khiển chính có thể không hoàn toàn chính xác do thiếu thư viện bộ phận cho mô-đun L298N và rơle điều khiển tín hiệu 5 volt. Phần còn lại của mạch chính xác cho các kết nối với Arduino Uno và Arduino Mega.

Để đấu dây chính xác của L298N, chúng ta cần tham khảo hình ảnh cho thấy các kết nối dây với số đầu cuối được hiển thị. Hình ảnh thứ hai chỉ hiển thị các thiết bị đầu cuối được sử dụng trong Dự án này.

Để đấu dây chính xác của rơ le 5 volt cho Arduino, chúng ta cần tham khảo hình ảnh ở trên.

Khi nghi ngờ, hãy luôn tham khảo Arduino IDE dành cho Bộ điều khiển chính để biết các kết nối chân.

Bước 13: Đấu dây Bộ điều khiển chuyển động

Arduino Mega được sử dụng làm Bộ điều khiển chuyển động. Nó giao diện với các ổ đĩa vi bước và động cơ bước. Kết nối Vin không được hiển thị vì nó được hiển thị trên sơ đồ Bộ điều khiển chính.

Bước 14: Mạch chốt nguồn hệ thống

Để kiểm soát nguồn điện cho hệ thống và cho phép tự động tắt khi hoạt ảnh hoàn tất, một mạch chốt được sử dụng với một công tắc tạm thời qua các tiếp điểm rơ le NO nguồn 12 volt. Rơ le 5 volt được điều khiển bởi tín hiệu Arduino sẽ chốt mạch. Khi tín hiệu ở mức THẤP, hệ thống sẽ tắt nguồn. Một đèn LED riêng biệt được sử dụng để hiển thị hệ thống đã được chốt.

Bước 15: Mã Arduino

Vì đây không phải là tài liệu Hướng dẫn cách viết mã Arduino, chúng tôi đã đính kèm tệp Master và Movement để bạn xem và / hoặc tải xuống.

Bước 16: Xây dựng khung lắp

Khung đỡ hệ thống được xây dựng từ gỗ đơn giản. Nó là giá đỡ 3 chân có gắn bảng X-Axis để thiết lập vị trí thích hợp cho Tornado trên bề mặt bố trí. Bảng điều khiển được gắn phía sau bảng X-Axis để cho phép bảng điều khiển Trục Z có thể di chuyển tự do. Toàn bộ cụm có thể được gắn chặt vào tường hoặc để ở trạng thái đứng tự do để dễ dàng tháo lắp nếu cần.