O Scale Model Railroad Tornado: 16 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

أنا متأكد من أن كل شخص قد رأى تورنادو في مقاطع الفيديو. ولكن هل رأيت واحدة تعمل في الرسوم المتحركة الكاملة على سكة حديد O Scale Model؟ حسنًا ، لم يتم تثبيته على السكك الحديدية بعد ، لأنه جزء من نظام صوت ورسوم متحركة كامل. ولكن عند اكتماله ، يجب أن يكون عامل جذب.

يأخذك هذا المشروع خلال الخطوات لإنشاء رسوم متحركة تشغيلية من أجهزة CNC ومحركات المحركات وعناصر تحكم Arduino

الخطوة 1: كيف ستبدو هذه الرسوم المتحركة؟

من أجل فهم ما نبنيه ، تم إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد وإنتاج محاكاة.

الخطوة الثانية: بناء اللوحة الأساسية

يتكون هذا المشروع من Z Axis Panel ولوحة X Axis ووحدات تحكم Arduino الصغيرة ومحركات السائر ومحركات الجسر H ومحركات الخطوة الصغيرة والتورنادو نفسه. أول شيء يجب فعله هو جمع فاتورة المواد الخاصة باللوحة الأساسية. تتشابه لوحتا المحور ، لذا فإن عملية بناء إحدى اللوحين هي نفسها بالنسبة للوحة الأخرى.

فاتورة المواد - مصدرها Banggood. Com/ متجر الخشب

المحور العاشر

· (1) مجموعة برغي تغذية بطول T8 500 مم

· (1) 12 فولت 200 خطوة 4 أسلاك NEMA 17 نوع محرك متدرج

· (2) قضبان دعم 500 مم مع حوامل نهاية ومزلقات

(1) حد التبديل بالكابل

(1) قوس تركيب محرك متدرج

1/2 بوصة قاعدة من خشب البتولا الرقائقي مقطوعة إلى 6-1 / 2 × 24 بوصة

معيار 1/8 عصي تحريك الطلاء سميكة

مسامير متنوعة M3 ، M4 ، M5

الخطوة 3: قم بتجميع الأجزاء الموجودة على اللوحة

شريحة محرك السائر هي القطعة الأولى التي يتم تركيبها على أحد طرفي القاعدة 1/2 × 6-1 / 2 × 24 بوصة. يتم تثبيت هذا الحامل على الخط المركزي للقاعدة وتأكد من أنه مربع على الحافة الطويلة. قم بتركيب محرك السائر على هذا الحامل وقم بتثبيت اقتران محرك الأقراص. سوف تجد أن الخط المركزي لمحرك السائر مرتفع بدرجة كافية عن القاعدة ، وأن العلب المحمل اللولبي للتغذية يجب أن يتم تركيبه على ألواح خشبية لإحضار التجميع إلى المستوى. تعتبر قطعة 1/2 بوصة من خشب البتولا الرقائقي نقطة انطلاق جيدة ، ثم أضف لوحًا للرقائق التي تجعل الخط المركزي لأغلفة محمل التغذية اللولبية في خط واحد.

الآن باستخدام عصا تحريك الطلاء ، قم بحفر ثقوب تتطابق مع شفة لولب التغذية وتركيبها بمسامير M3 وغسالات القفل. سيؤدي استخدام Locktite على هذه الأجزاء الآن إلى منع تفككها لاحقًا. الآن قم بربط هذا التجميع على برغي التغذية. قم بتثبيت أحد طرفي برغي التغذية في مبيت المحمل في نهاية محرك السائر. الآن ضع مبيت المحمل الآخر في الطرف الآخر من القاعدة ، وقم بتثبيت برغي التغذية ، وثبّت الغلاف بالقاعدة بألواح وألواح اللوح. تأكد من أن هذا التجميع موازٍ لحافة القاعدة.

الآن قم بترتيب قضبان الدعم بأغلفة الدعم النهائية الخاصة بها على الألواح الخشبية المستخدمة لدعم أغطية المحامل.. من الأهمية بمكان الحصول على كل هذه الأجزاء مربعة ومتوازية. لذلك ، لا تقم بتركيب الأجزاء على القاعدة حتى يتم ترتيب جميع الأجزاء على القاعدة. عند هذه النقطة ، تعمل عصي التقليب بالطلاء أو الخشب الرقائقي الصلب 1/4 بوصة بشكل جيد ويمكن قصها بالعرض المطلوب وحفرها بفتحات تثبيت لتتناسب مع منزلقات قضيب الدعم. قضبان الدعم لتثبيت العلب الطرفية لقضيب الدعم في مكانها. بمجرد تثبيت هذه المواضع ، قم بتثبيتها في مكانها.في هذه المرحلة ، يجب أن يكون لديك شفة لولبية للتغذية مع عصا طلاء محصورة بين المنزلقات.

تتمثل الخطوة الأخيرة في وضع أحزمة تأمين للألواح المتقاطعة المنزلق. اضغط على المنزلقات معًا لتثبيتها في عصا التحريك ذات الحواف وألواح دعم اللولب في مكانها. يمكن الآن قطع عصا تحريك الطلاء بالتدفق مع وضع الأشرطة للتو. الآن اكتمل التجميع ويسمح بحركة الحافة داخل ألواح التأمين. يمكنك اختبار هذا التجميع عن طريق تدوير برغي التغذية يدويًا للتأكد من أن كل شيء يتحرك بحرية بدون ربط.

الخطوة 4: تثبيت Limit Switch

يتم تثبيت مفتاح الحد على كلا اللوحين بالقرب من نهاية المحرك. يتم استخدامه كجهاز استشعار لموقف التوجيه لضبط كلا المحورين في موضع البدء عند توصيل الطاقة بلوحة التحكم. التثبيت الدقيق هو تفضيل المستخدم ، لكننا اختبرنا تصميمين ؛ أحدهما كان به مجداف معلق لأسفل من العربة ليضغط على المفتاح ، والآخر يستخدم عصا التقليب ذات الشفة النحاسية كنقطة اتصال. لا يهم كيفية تركيب هذا المفتاح ، طالما أن المفتاح نشط قبل أن يصل الحامل إلى نهاية سيره عند نهاية المحرك.

الخطوة 5: تجميع لوحة المحور Z

تتطابق لوحة المحور Z مع لوحة المحور X ، إلا أننا استبدلنا برغي تغذية مختلفًا بسلك 2 مم لجعل الحركة أسرع.

(1) برغي تغذية T8 مع صامولة ذات شفة نحاسية ورصاص 2 مم

جميع الخطوات الأخرى هي نفسها ، لذا قم ببناء هذه اللوحة الآن.

الخطوة 6: قم بتجميع المحاور X و Z معًا

تجميع المحورين معًا بشكل مستقيم جدًا للأمام. أولاً أضفنا قطعة من خشب البتولا الرقائقي مقاس 6-1 / 2 × 5 بوصة إلى مجموعة النقل بالمحور X. ثم قمنا بربط لوحة المحور Z على هذه اللوحة. موقع المحور Z بالنسبة للمحور X هو تفضيل المستخدم. في النموذج الأولي الخاص بنا ، قمنا بتعيين نهاية المحرك على بعد حوالي 8 بوصات من مركز مجموعة عربة المحور X. ستجلس لوحة التحكم أسفل المحور X عند التركيب ، لذلك بدت هذه المساحة مناسبة. تذكر أن لوحات المحور X و Z قد تم عرضها بشكل مسطح للتجميع ، ولكن عند تثبيتها على تخطيط نموذج السكك الحديدية ، يتم وضع المحور X بمقدار 90 درجة على سطح السكة الحديدية.

الخطوة السابعة: بناء الإعصار

تصميم تورنادو

سيتم بناء الإعصار بمحرك 12 فولت ، وتد خشبي بوصة ، ومقرن مرن للمحرك لوصلة المحور ، وسيتم التحكم فيه بواسطة وحدة تحكم في محرك الجسر L298N H من Arduino.

هذا هو تجميع المحرك: محرك علبة التروس 12 vdc 25 rpm

القمع هو الضرب الموجود في متاجر الحرف اليدوية. استخدمنا صفائح الضرب الرقيقة من وول مارت.

سيتطلب القمع بعض الأعمال الفنية للحصول على الشكل الذي تريده. الجزء الأكثر أهمية هو تصميم وبناء مجموعة عربة المحور Z لاستيعاب المحرك والاقتران. سيحدد الارتفاع من العربة الحد الأقصى لقطر القمع. في أي وقت تريد تغيير القمع ، فإن الأمر يتعلق فقط بإزالة قضيب وتد من أداة التوصيل. يمكن القيام بذلك في أي وقت بمجرد تثبيت النظام. لذلك إذا كنت تريد تجربة مسارات تحويل مختلفة ، فمن السهل القيام بذلك.

ولكن في هذه المرحلة من عملية البناء ، ما عليك سوى تحديد الارتفاع فوق العربة وإنشاء حامل محرك لدعم المحرك وعلبة التروس. يوجد قوس تركيب مصنوع تجاريًا: Motor Mount

كانت الفترة الزمنية اللازمة للحصول على الحامل المعدني طويلة جدًا ، لذلك قررنا إنشاء ترتيب تركيب لمجموعة محرك Tornado Rotation من قطع صغيرة من الخشب. في هذه الصور ، تم تصميم الحامل لمسح قطر قطره 5 بوصات من سحابة القمع. في حالة أن هذا الترتيب غير مرضٍ ، قمنا بتركيب التجميع على أحزمة ربط النقل. إذا كان هذا الترتيب لا يلائم احتياجاتنا لسبب ما ، فيمكن إزالة التجميع باستخدام 4 براغي ألين فقط.

وصلات المحرك صغيرة وهشة ، لذلك يتم لحام الخيوط بالمحرك واستخدمنا البراغي والغسالات لتأمين الخيوط. سيتم لحام حزام السفر بهذا الاتصال.

الخطوة 8: التحكم في الرسوم المتحركة

الآن بعد أن قمنا ببناء لوحات المحورين 2 وتركيبها معًا ، كيف نجعل هذه الرسوم المتحركة تعمل؟ الفيديو عبارة عن تحديث من الاختبار الذي تم إجراؤه أثناء بناء نظام النموذج الأولي. فكيف صنعنا هذه الرسوم المتحركة؟ الإجابة هي أننا استخدمنا وحدتي تحكم صغيرتين من Arduino للتحكم في الإجراء. ستوضح الخطوات التالية تفاصيل إنشاء لوحة التحكم ، والمعدات المستخدمة ، ومخططات الأسلاك ، ورمز البرمجة.

الخطوة 9: استخدام وحدات تحكم Arduino Micro لتحريك الحركة

تورنادو موشن ديزاين

من أجل التحكم في الإعصار ، نحدد أولاً كيف نريده أن يعمل:

1. قم بتشغيل المحرك لدوران تورنادو.

2. ابدأ حركة المحور Z بمحرك متدرج يقود برغي تغذية عموديًا إلى الأسفل. يؤدي هذا إلى تحريك الإعصار الدوار لأسفل من موضعه المخفي إلى أسفل إلى سطح الطاولة.

3. ابدأ حركة المحور X بمحرك متدرج يقود برغي تغذية ومنصة. سيؤدي هذا إلى تحريك الإعصار من اليمين إلى اليسار على مسافة كاملة من برغي التغذية.

4. ابدأ تشغيل المحرك المتدرج ذو المحور Z لرفع الإعصار الدوار إلى الأعلى بعيدًا عن الأنظار. قم بإيقاف تشغيل الطاقة إلى محرك متدرج المحور Z.

5. ابدأ محرك متدرج المحور X للعودة إلى وضع البداية الصحيح. قم بإيقاف تشغيل الطاقة إلى محرك متدرج المحور X.

6. افصل الطاقة عن محرك تورنادو الدوار.

بشكل أساسي ، نقوم بإنشاء آلة التوجيه ذات المحور 2 CNC. دوران تورنادو هو جهاز التوجيه والمحوران الآخران للحركة الأفقية والعمودية. لتحقيق ذلك ، سنحتاج إلى استخدام 1 Arduino MEGA (يُسمى "MOVEMENT CONTROLLER") مبرمجًا لتشغيل (2) لوحات تشغيل TB6600 Micro Stepper للتحكم في محركي السائر. سنستخدم أيضًا 1 Arduino UNO (المسمى "MASTER CONTROLLER") للتحكم في دوران التورنادو وبدء التحكم في الحركة. سيتم توفير التحكم في النظام من خلال مفتاح إيقاف / تشغيل لطاقة تيار مستمر 12 فولت للنظام. سيتم وضع مفتاح مؤقت بالقرب من موضع Tornado في التخطيط لبدء دائرة ترحيل طاقة مزلاج. سيعمل التحكم اللحظي في المفتاح هذا على تشغيل النظام وسيقوم MASTER CONTROLLER بتشغيل الطاقة ، وسيبدأ محرك التيار المستمر الذي يعمل بالترس في تدوير التورنادو ، ومن ثم توفير الطاقة لوحدة التحكم في الحركة لتسلسل الحركة.

الخطوة 10: المعدات المطلوبة للوحة التحكم

فاتورة مواد نظام التحكم

(1) Arduino UNO & (1) وحدات تحكم Arduino Mega الصغيرة

(1) L298N Module H Bridge Modular board لمحرك Tornado ·

(2) لوحات محرك خطوة بخطوة صغيرة TB6600 للوحة المحور Z و X.

(1) 12 فولت تيار مستمر امدادات الطاقة

(1) مفتاح تبديل SPDT مُثبَّت على اللوحة

(2) تتابع 5 فولت تيار مستمر لاردوينو ·

أسلاك متنوعة بمصباح LED أخضر ومقاومات

شرائط الطرفية

لوحات التركيب والأجهزة

الخطوة 11: تركيب المعدات على لوحة التحكم

حدد أولاً مادة لوحة التحكم. استخدمنا قطعة سميكة 1/4 بوصة من الخشب الرقائقي الصلب. بدأنا بقطعة 2 قدم في 2 قدم لتنظيم المعدات. لا يوجد سر لهذه اللوحة ، فقط قم بتركيب كل شيء في مكان يسمح بتشغيل الأسلاك القصيرة وإمكانية الوصول لطاقة 12 فولت ، وأسلاك المحرك والحد من أسلاك التبديل من لوحات المحور.

الخطوة 12: توصيل أسلاك جهاز التحكم الرئيسي

قد لا يكون المخطط الموضح لوحدة التحكم الرئيسية دقيقًا تمامًا نظرًا لعدم وجود مكتبات أجزاء لوحدة L298N ومرحل متحكم في إشارة 5 فولت. بقية الدائرة دقيقة للاتصالات بـ Arduino Uno و Arduino Mega.

للحصول على توصيل دقيق للأسلاك L298N ، نحتاج إلى الرجوع إلى الصورة التي توضح التوصيلات السلكية مع الأرقام الطرفية الموضحة. تُظهر الصورة الثانية الأجهزة الطرفية المستخدمة في هذا المشروع فقط.

للحصول على توصيل دقيق لمرحل 5 فولت لاردوينو ، نحتاج إلى الرجوع إلى تلك الصورة أعلاه.

إذا كنت في شك ، فارجع دائمًا إلى Arduino IDE لوحدة التحكم الرئيسية لتوصيلات الدبوس.

الخطوة 13: توصيل وحدة تحكم الحركة

يتم استخدام Arduino Mega كوحدة تحكم في الحركة. إنه يتداخل مع محركات السائر الصغيرة ومحركات السائر. لا يتم عرض اتصال Vin نظرًا لأنه يظهر في المخطط التخطيطي لوحدة التحكم الرئيسية.

الخطوة 14: دائرة إقفال طاقة النظام

للتحكم في طاقة النظام والسماح بالإغلاق التلقائي عند اكتمال الرسوم المتحركة ، يتم استخدام دائرة قفل مع مفتاح لحظي عبر جهات اتصال مرحل ذات طاقة 12 فولت. يعمل التتابع 5 فولت الذي يتم التحكم فيه بواسطة إشارات Arduino على إغلاق الدائرة. عندما تنخفض الإشارة ، يتم إيقاف تشغيل طاقة النظام. يتم استخدام مؤشر LED منفصل لإظهار أن النظام مغلق.

الخطوة 15: كود اردوينو

نظرًا لأن هذا ليس تعليمات حول كيفية كتابة كود Arduino ، فقد قمنا بإرفاق ملفات Master and Movement لعرضها و / أو تنزيلها.

الخطوة 16: بناء إطار التركيب

إطار دعم النظام مبني من خشب بسيط. إنه دعامة ثلاثية الأرجل بها لوحة X-Axis متصلة لتحديد الموقع المناسب للإعصار على سطح التصميم. لوحة التحكم مثبتة خلف لوحة المحور X للسماح بحرية الحركة للوحة المحور Z المتحرك. يمكن تثبيت المجموعة بالكامل على الحائط أو تركها قائمة بذاتها لسهولة إزالتها إذا لزم الأمر.