طاحونة التحكم النشط: 5 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

تم إنشاء هذا التوجيه استيفاءً لمتطلبات مشروع Makecourse في جامعة جنوب فلوريدا (www.makecourse.com)

حصلت على اختيار مشروع لتصميم وبناء من الألف إلى الياء. قررت أنني أريد أن أحاول بناء طاحونة تستشعر اتجاه الرياح وتواجهها بفعالية ، دون الحاجة إلى ريشة أو ذيل. نظرًا لأن تركيزي في هذا المشروع كان على مجموعة التحكم في المستشعر و PID ، فإن الطاحونة الهوائية لا تفعل شيئًا مع الطاقة التي تدور حول الشفرات. لا تتردد في تعديل التصميم ليكون أكثر فائدة! ما يلي ليس الطريقة الوحيدة لبناء هذا. اضطررت إلى حل العديد من المشكلات غير المتوقعة على طول الطريق وأدى ذلك إلي استخدام مواد أو أدوات مختلفة. عدة مرات استفدت من الأجزاء الموجودة في متناول اليد أو قمت بنسحها من الأجهزة القديمة أو التكنولوجيا. لذا مرة أخرى ، لا تتردد في التعرج حيث قمت بالتعرج. من أجل توثيق هذا المشروع بالكامل ، يجب أن أدمر مشروعي بشكل فعال من أجل تقديم صور لكل خطوة بناء. أنا غير راغب في القيام بذلك. بدلاً من ذلك ، قدمت النماذج ثلاثية الأبعاد وقائمة المواد وقدمت تلميحات مفيدة تعلمتها بالطريقة الصعبة على طول الطريق.

اللوازم:

لقد قمت بتضمين كود Arduino وملفات Autodesk. ستحتاج أيضًا إلى ما يلي: الأدوات:

- قاطع مواسير صغير - مكواة لحام ، لحام ، مفكات براغي التدفق - مثقاب - موس أو قاطع صندوق أو سكين دقيق - مسدس غراء ساخن - مسدس حراري (اختياري)

المواد:

-24 بوصة من أنابيب الألمنيوم بقطر 0.25 بوصة (حصلت على منجم من Mcmaster-Carr) -Arduino Uno-28BYJ48 Stepper-ULN2003 متحكم السائر- (الخيار 1) درع محرك الجاذبية ومستشعر تأثير القاعة من DfRobot- (الخيار 2) أي أخرى مستشعر تناظري تناظري 3 + زلة رصاص أو حلقة فطيرة - محامل صندوق مشروع لتجميع الأنف - براغي - خشب لمنصة - بطاريات (أستخدم 9 فولت للوحة وأقوم بتشغيل السائر باستخدام 7.8 Li-Po) -RC قضبان دفع الطائرة (أي سلك صلب ذي قطر صغير سيفي بالغرض).

الخطوة 1: نمذجة طاحونة الهواء

لقد استخدمت إصدار Autodesk Inventor Student لتصميم مشروع طاحونة الهواء هذا. لقد قمت بتضمين ملفات stl في هذا Instructable. إذا كنت سأفعل هذا مرة أخرى ، فسأزيد بشكل كبير من مساحة سطح شفراتي حتى تعمل بشكل أفضل على هذا المقياس. الأشياء التي يجب وضعها في الاعتبار أثناء تصميم مشروعك هي مقياس الأجزاء الخاصة بك مقابل الدقة / التفاوتات في الطابعة المتوفرة لديك. تأكد من قياس النموذج الخاص بك بحيث يتناسب مع أي أجهزة استشعار مطلوبة أو غيرها من المعدات الموجودة على متن الطائرة.

وجدت أيضًا أن مخاوف القوة دفعتني إلى استخدام العناصر المصنّعة حسب التصنيع ، مثل أنابيب الألومنيوم ، للأجزاء الهيكلية. لقد اشتريت المحامل الخاصة بي من Mcmaster-Carr وكان لديهم نموذج ثلاثي الأبعاد لهم استخدمته في تركيب حامل مناسب لهم جيدًا.

لقد وجدت أن رسم الأجزاء قبل أن أحاول تصميمها ساعد في زيادة سرعة العملية بالإضافة إلى تقليل مقدار التعديلات التي احتجت إلى إجرائها لجعل الأجزاء تعمل معًا.

الخطوة 2: قم بتجميع المطبوعات

توقف عن أي نتوءات على أسطح المحمل ؛ رملهم أيضًا إذا لزم الأمر.

لقد استخدمت الحرارة (بعناية!) لتقويم زوج من الشفرات التي تنثني أثناء التبريد.

كن بطيئًا عند إدخال الأجهزة في فتحات / فتحات التركيب الخاصة بها.

بمجرد تجميع الهيكل ، أضف أجهزة الاستشعار والإلكترونيات. لقد قمت بلصق الإلكترونيات في موضعها داخل صندوق المشروع واستخدمت مكواة اللحام "لتلحيم" حامل المستشعر في فتحة التثبيت الخاصة به داخل الجسم.

الخطوة 3: قم بتجميع الإلكترونيات

تأكد من أن لديك اتصالات جيدة بكل شيء. لا سلك مكشوف لا توجد دوائر قصر محتملة.

تأكد من أن المستشعر مثبت بإحكام.

قم بالإشارة إلى الكود لتحديد المسامير التي تم توصيلها في المكان. (على سبيل المثال ، أسلاك محرك السائر أو السلك التناظري للمستشعر.)

لقد قمت بتشغيل المحرك بمصدر خارجي بدلاً من لوحة Arduino. لم أكن أرغب في إتلاف اللوحة إذا انجذب المحرك إلى تيار كبير.

الخطوة 4: برمجة Arduino

البرنامج ونظام التحكم في الحلقة المغلقة هو جوهر هذا المشروع. لقد أرفقت كود Arduino وتم التعليق عليه بالكامل. عند ضبط PID ، وجدت أنه كان لدي وقت أسهل إذا فعلت ما يلي: 1) اضبط جميع مكاسب PID على صفر. 2) قم بزيادة قيمة P حتى تصبح الاستجابة للخطأ تذبذبًا ثابتًا. 3) قم بزيادة قيمة D حتى تحل التذبذبات. 4) كرر الخطوتين 2 و 3 حتى لا تحصل على مزيد من التحسين.

5) اضبط P و D على القيم الثابتة الأخيرة. 6) قم بزيادة قيمة I حتى تعود إلى نقطة الضبط مع عدم وجود خطأ في الحالة المستقرة.

بسبب التصميم الميكانيكي ، قمت بإنشاء وظيفة deadzone لقطع الطاقة عن المحرك عندما تكون الطاحونة موجهة بشكل صحيح. هذا يقلل بشكل كبير من الحرارة في محرك السائر. قبل ذلك قمت بتشغيله وأصبح الجو حارًا بدرجة كافية لتشوه منصة البرج وتسقط من جبلها.

مجموعة الشفرات غير متوازنة تمامًا وهي ثقيلة بما يكفي لتتسبب في اهتزاز مجموعة المحور. يعطي التذبذب بشكل أساسي معلومات مستشعر زائفة لعملية PID ويضيف ضوضاء تسبب حركة زائدة وبالتالي حرارة.

الخطوة الخامسة: كن مهندسًا

بمجرد تجميع كل شيء وبرمجته ، ابحث عن مروحة أو عاصفة استوائية واختبر إبداعك! كان جزء من متعة بناء هذا هو اكتشاف كيفية حل المشكلات التي ظهرت. هذا Instructable خفيف على التفاصيل لهذا السبب. بالإضافة إلى ذلك ، إذا حاولت بناء هذا واكتشاف حلول أفضل فقد فعلت ذلك ، من فضلك شاركها ، يمكننا جميعًا التعلم من بعضنا البعض.