المحرك الخطي والدوراني: 11 خطوة

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

يدور هذا Instructable حول كيفية صنع مشغل خطي بعمود قابل للدوران. هذا يعني أنه يمكنك تحريك كائن للأمام وللخلف وتدويره في نفس الوقت. من الممكن تحريك كائن 45 مم (1.8 بوصة) للخلف وللأمام وتدويره 180 درجة.

تبلغ التكاليف حوالي 50 دولارًا. يمكن طباعة جميع الأجزاء ثلاثية الأبعاد أو شراؤها من متجر لاجهزة الكمبيوتر.

المحركات المستخدمة هما محركان مؤازران متاحان تجاريًا. بجانب الماكينات ذات السعر المنخفض لها خاصية مفيدة: لا تحتاج الماكينات إلى أي منطق تحكم إضافي. في حال كنت تستخدم Arduino [1] ومكتبة المؤازرة الخاصة به [2] ، فإن كتابة القيمة بين 0 و 180 هي مباشرة موضع محرك سيرفو وفي حالتنا موضع المشغل. أنا أعرف Arduino فقط ، لكنني متأكد من أنه على الأنظمة الأساسية الأخرى ، من السهل جدًا التحكم في الماكينات وبالتالي هذا المشغل.

لإنشائه ، تحتاج إلى آلة حفر قائمة ومثقاب معدني بحجم 4.2 مم. سوف تقوم بحفر صواميل M4 لتكون محامل الأكمام الخاصة بك.

علاوة على ذلك ، فأنت بحاجة إلى نائب مقعد جيد ومسمار لولبي لقطع خيط M4 على قضيب معدني. لتثبيت القضبان ، يلزم وجود صنبور برغي M4.

اللوازم

1 برج سيرفو قياسي برو MG946R. يأتي مع ذراع مؤازر ، 4 مسامير تثبيت M2 و 4 هياكل نحاسية d3

1 Micro Servo Tower Pro MG90S. يأتي مع ذراع مؤازر و 2 براغي تثبيت

11 M2 x l10 mm برغي مسطح الرأس

غسالة 4 M4

6 M4 الجوز

1 حلقة إطباق قطر 4 مم

1 مشبك ورق d1 مم

1 وتد خشبي d6 x l120

2 قضيب فولاذي أو ألومنيوم d4 x l166 بخيط M4 x l15 على أحد الطرفين

1 قضيب فولاذي أو ألومنيوم d4 x l14 مزود بحلقة مبكرة

1 قضيب فولاذي أو ألومنيوم d4 x l12

مفتاح الرسم: l: الطول بالمليمترات ، d: القطر بالمليمترات

الخطوة 1: أجزاء مطبوعة ثلاثية الأبعاد

تحتاج إما إلى طباعة الأجزاء الموجودة على الجانب الأيسر أو الجانب الأيمن. تُظهر الصور الموجودة في Instructable هذا مشغل LnR على الجانب الأيسر (بالنظر من الأمام ، يوجد وتد خشبي على الجانب الأيسر).

إذا لم يكن لديك طابعة ثلاثية الأبعاد ، فإنني أوصي بالبحث عن خدمة طباعة ثلاثية الأبعاد في مكان قريب.

الخطوة 2: محامل منزلقة

كمحامل ، يتم استخدام صواميل M4! لذلك ، يمكنك حفر ثقوب (M4 / 3.3 مم) باستخدام المثقاب المعدني 4.2 مم. اضغط على صواميل M4 المحفورة في الفتحات الموجودة في شريط التمرير.

غسالات الغراء 2 M4 على شريط التمرير وأعلى شريط التمرير.

الخطوة 3: Mirco Servo وذراع التمديد

قم بتركيب Micro Servo على شريط التمرير.

على الجانب الأيمن ترى ذراع التمديد والصواميل المتبقية 2 M4. اضغط على صواميل M4 المحفورة في فتحات ذراع التمديد.

الخطوة 4: المنزلق والعمود القابل للتدوير

قم بتجميع شريط التمرير وذراع التمديد وأعلى شريط التمرير. استخدم القضيب المعدني الصغير بطول 12 مم كمحور.

في الجزء السفلي من الصورة ترى الحافة المتصلة بذراع Micro Servo.

تحتاج إلى حفر ثقب 1.5 مم في وتد خشبي (أسفل يمين الصورة) ، وإلا فإن الخشب سوف ينكسر.

الخطوة 5: مفصل مؤازر

قم بحفر ثقب بقطر 4.2 مم في ذراع المؤازرة القياسي وأضف شقًا إلى القضيب المعدني مقاس 14 مم للحلقة المفاجئة.

ألصق إحدى الغسالات على ذراع المؤازرة.

هذه هي طريقة تكديس المكونات من أعلى إلى أسفل:

1) قم بتركيب الحلقة المفاجئة على المحور

2) أضف الغسالة

3) امسك ذراع المؤازرة تحت ذراع التمديد واضغط على المحور المجمع من خلاله.

4) أضف بعض الغراء إلى حلقة التثبيت واضغط عليها من الأسفل إلى المحور.

الصورة ليست محدثة. بدلاً من الحلقة المفاجئة الثانية ، يصرخ ويظهر حلقة التثبيت. فكرة حلقة التثبيت هي تحسين للتصميم الأصلي.

الخطوة 6: تثبيت المؤازرة

يتم توصيل المؤازرة القياسية بالمشغل. من أجل إدخال المؤازرة عبر الفتحة ، تحتاج إلى إزالة غطائها السفلي حتى تتمكن من ثني الكابل لأسفل.

تدخل براغي التثبيت في هياكل العبث أولاً ، ثم من خلال الفتحات الموجودة في المشغل. قم بحفر البراغي في كتل التثبيت الموضوعة أسفل قاعدة LnR.

الخطوة السابعة: الحركة الطولية

باستخدام الصنبور اللولبي M4 ، تقطع خيطًا في فتحات 3.3 مم من المستوى الخلفي لقاعدة LnR.

يتحرك المنزلق على قضيبين معدنيين. يتم دفعها من خلال الفتحات الأمامية مقاس 4.2 مم في قاعدة LnR ، ثم من خلال محامل التمرير وتثبيتها بخيط M4 في المستوى الخلفي للمشغل.

الخطوة 8: تغطية

هذا هو LnR Actuator!

لإصلاح كابل Micro Servo ، يتم استخدام جزء من مشبك ورق. قم بتركيب الغطاء على المشغل وأنت على وشك الانتهاء.

الخطوة 9: Arduino Sketch (اختياري)

قم بتوصيل اثنين من مقاييس الجهد بمدخلات Arduino A0 و A1. دبابيس الإشارة هي 7 للحركة الدوارة و 8 للحركة الطولية.

من المهم أن تأخذ 5 فولت من Arduino لمقاييس الجهد وليس من مصدر طاقة 5 فولت خارجي. لقيادة الماكينات ، يجب عليك استخدام مصدر طاقة خارجي.

الخطوة 10: ما بعد مثال البرمجة (اختياري)

هذه هي الطريقة التي ألغي بها الأخطاء المنهجية في البرنامج الذي يتحكم في LnR Actuator. من خلال القضاء على خطأ تحديد الموقع الناتج عن التحول الميكانيكي وبسبب التشغيل الميكانيكي ، يمكن دقة تحديد المواقع التي تبلغ 0.5 ملم في الاتجاه الطولي ودرجة واحدة في الحركة الدورانية.

التحويل الميكانيكي: يمكن كتابة وظيفة خريطة Arduinos [5] على النحو التالي: f (x) = a + bx. بالنسبة لمجموعة البيانات التوضيحية [6] ، يبلغ الحد الأقصى للانحراف 1.9 ملم. هذا يعني أنه في مرحلة ما ، يكون موضع المشغل على بعد 2 مم تقريبًا من القيمة المقاسة.

مع كثير الحدود بدرجة 3 ، f (x) = a + bx + cx ^ 2 + dx ^ 3 ، يكون الحد الأقصى للانحراف لبيانات العرض التوضيحي 0.3 ملليمتر ؛ 6 مرات أكثر دقة. لتحديد المعلمات a و b و c و d ، عليك قياس 5 نقاط على الأقل. تحتوي مجموعة البيانات التجريبية على أكثر من 5 نقاط قياس ، لكن 5 نقاط كافية.

التشغيل الميكانيكي: بسبب التشغيل الميكانيكي ، هناك إزاحة في الموضع إذا قمت بتحريك المشغل أولاً للأمام ثم للخلف ، أو إذا قمت بتحريكه في اتجاه عقارب الساعة ثم عكس اتجاه عقارب الساعة. في الاتجاه الطولي ، يكون للمشغل تشغيل ميكانيكي في المفصلتين بين ذراع المؤازرة والمنزلق. بالنسبة للحركة الدورانية ، يكون للمشغل تشغيل ميكانيكي بين المنزلق والأعمدة. تحتوي محركات المؤازرة أيضًا على بعض الألعاب الميكانيكية نفسها. لإلغاء اللعب الميكانيكي ، القواعد هي: أ) عند التحرك للأمام أو في اتجاه عقارب الساعة ، تكون الصيغة: f (x) = P (x) B) عند التحرك للخلف أو عكس اتجاه عقارب الساعة ، تكون الصيغة: f (x) = P (x) + O (x)

P (x) و O (x) كثيرات الحدود. O هي الإزاحة التي تمت إضافتها بسبب التشغيل الميكانيكي. لتحديد معاملات كثيرة الحدود ، قم بقياس 5 نقاط عند التحرك في اتجاه واحد ونفس 5 نقاط عند التحرك في الاتجاه المعاكس.

إذا كنت تخطط للتحكم في محركات مؤازرة متعددة باستخدام Arduino وأقنعتك بإجراء معايرة برمجية باستخدام كثير الحدود ، فقم بإلقاء نظرة على مكتبة prfServo Arduino الخاصة بي [4].

تم استخدام مكتبة prfServo لفيديو محرك الرصاص بالقلم الرصاص. لكل من الماكينات الأربع ، تم إجراء معايرة من خمس نقاط في كلا الاتجاهين.

أخطاء منهجية أخرى: يحتوي المشغل على أخطاء منهجية إضافية: الاحتكاك ، اللامركزية ، ودقة مكتبة المؤازرة المستخدمة ومحركات المؤازرة.

ربما ، كحقيقة ممتعة أكثر ، دقة Adafruit Servo Shield [3] هي 0.15 ملم في الاتجاه الطولي! إليكم السبب: يستخدم درع المؤازرة شريحة PCA9685 لإنتاج إشارة PWM. تم تصميم PCA9685 لإنشاء إشارات PWM بين 0 و 100٪ وتحتوي على 4096 قيمة لذلك. ولكن بالنسبة إلى المؤازرة ، يتم استخدام قيم let تقول فقط 200 (880 μs) إلى 500 (2215 μs). محور 45 مم مقسومًا على 300 يساوي 0.15 مم. إذا قمت بحسابات الحركة الدورانية ، فإن 180 درجة على 300 نقطة تساوي 0.6 درجة.

الخطوة 11: المراجع

[1] Arduino: https://www.arduino.cc/ [2] مكتبة المؤازرة: https://www.arduino.cc/en/reference/servo[3] Adafruit ServoShield: https://www.adafruit. com / product / 1411 [4] مكتبة prfServo: https://github.com/mrstefangrimm/prfServo[5] وظيفة خريطة Arduino: https://www.arduino.cc/reference/en/language/funct …

[6] مثال لمجموعة البيانات: 0 4765 42610 38815 35620 32525 30030 27635 25240 22445194