ที่เปิดขวดเบียร์: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:02

สำหรับโครงการนี้ ความต้องการคือการคิดค้นสิ่งประดิษฐ์หรือระบบที่ประดิษฐ์ขึ้นแล้ว แต่ต้องมีการปรับปรุงบ้าง อย่างที่บางคนอาจทราบกันดีว่าเบลเยี่ยมเป็นที่นิยมอย่างมากในด้านเบียร์ ในโครงการนี้ สิ่งประดิษฐ์ที่จำเป็นต้องปรับปรุงคือระบบรวมที่สามารถเริ่มต้นด้วยการเปิดเบียร์แล้วเทเบียร์ลงในแก้วที่เหมาะสมที่ลูกค้าเลือก สิ่งประดิษฐ์นี้ไม่ค่อยเป็นที่รู้จักนัก เนื่องจากคนที่ "แข็งแรง" สามารถทำได้ด้วยมือง่ายกว่าการใช้เครื่องจักร แต่ก็ยังน่าสนใจสำหรับคนอีกประเภทหนึ่ง วันนี้น่าเสียดายที่พวกเราบางคนไม่สามารถทำได้ ผู้ที่มีปัญหาแขนหรือกล้ามเนื้อรุนแรง ผู้สูงอายุ หรือผู้ที่เป็นโรค เช่น โรคพาร์กินสัน โรค A. L. S. เป็นต้น ไม่สามารถทำได้ ด้วยกลไกนี้ พวกเขาจะสามารถดื่มเบียร์ที่เสิร์ฟมาอย่างดีได้ด้วยตัวเองโดยไม่ต้องรอให้ใครมาช่วยงานทั้งสองนี้

ระบบของเรายังทุ่มเทให้กับผู้บริโภคทั่วไปที่ต้องการดื่มเบียร์เพียงลำพังกับเพื่อนๆ ของเขาและเพลิดเพลินกับความเชี่ยวชาญของเบลเยี่ยม บ่อเบียร์ไม่ใช่บริการสำหรับทุกคน และแน่นอนว่า แนวปฏิบัติของเราเป็นที่รู้จักในระดับสากล และมีความยินดีที่เราแบ่งปันกับคนทั้งโลก

เสบียง:

องค์ประกอบหลัก:

• Arduino UNO (20.00 ยูโร)
• Step down ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า: LM2596 (3.00 ยูโร)
• เทอร์มินัลบล็อกแบบ 2 พิน 10 อัน (รวม 6.50 ยูโร)
• สวิตช์เปิด/ปิด SPST แบบ 2 ขา (0.40 ยูโร)
• ตัวเก็บประจุ 47 micro Farad (0.40 ยูโร)
• ไม้: MDF 3 มม. และ 6 มม.
• PLA-พลาสติก
• ฟิลาเมนต์การพิมพ์ 3 มิติ
• 40 น็อตและน็อต: M4 (0.19 ยูโรต่ออัน)
• ตัวกระตุ้นเชิงเส้น - Nema 17: 17LS19-1684E-300G (37.02 ยูโร)
• Sanyo Denki Hybrid Stepper Motor (58.02 ยูโร)
• ไดรเวอร์ 2 Stepper: DRV8825 (อันละ 4.95 ยูโร)
• 2 ปุ่ม (ปุ่มละ 1.00 ยูโร)
• 3 ไมโครสวิตช์ (อันละ 25.50 ยูโร)
• 5 ลูกปืน ABEC-9 (แต่ละ 0.75 ยูโร)

ซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์:

• นักประดิษฐ์จาก Autodesk (ไฟล์ CAD)
• เครื่องพิมพ์ 3 มิติ
• เครื่องตัดเลเซอร์
• การจ่ายแรงดันไฟ 24 โวลต์

ขั้นตอนที่ 1: การก่อสร้างด้วยไม้

โครงสร้างไม้

สำหรับโครงแบบของหุ่นยนต์ โครงสร้างภายนอกจะใช้เพื่อให้มีความแข็งและทำให้หุ่นยนต์แข็งแกร่ง ประการแรกกลไกการเปิดถูกล้อมรอบด้วยโครงสร้างนี้อย่างสมบูรณ์เพื่อให้สามารถเพิ่มแบริ่งที่ด้านบนของแกนเพื่อให้กลไกมีความเสถียร นอกจากนี้ยังมีเครื่องบินที่ด้านล่างของหอคอยเพื่อติดตั้งสเต็ปเปอร์มอเตอร์ ที่ด้านข้างของหอคอยมีรูไว้เพื่อป้องกันไม่ให้ที่เปิดขวดหมุนได้ เขาจึงลงไปที่แคปซูลเพื่อเปิดขวด ในระนาบด้านข้างยังมีรูสำหรับยึดที่ยึดเพื่อป้องกันตัวเปิดให้ตกลงมาจนสุด ประการที่สอง มีระนาบพิเศษไว้ด้านหลังหอคอยของกลไกการเปิดเพื่อติดตั้งมอเตอร์และการส่งกลไกการเท

ที่ด้านล่างของที่วางแก้ว มีระนาบเพื่อรองรับกระจกเมื่อตกลงมา นี่เป็นสิ่งจำเป็น เนื่องจากแก้วถูกยกขึ้นเพื่อสร้างช่องว่างในอุดมคติระหว่างส่วนบนของขวดและด้านบนของแก้ว ในระนาบนี้ มีการจัดรูสำหรับวางไมโครสวิตช์เป็นเอนด์เอฟเฟกเตอร์ นอกจากนี้ยังมีรูในระนาบไม้เพื่อให้มีการเดินสายไฟที่สะอาดของเซ็นเซอร์และมอเตอร์ นอกจากนี้ ยังมีรูบางช่องที่ระนาบด้านล่างของโครงสร้างไม้เพื่อปรับระดับความสูงของขวดในกลไกการเปิด และจัดให้มีช่องว่างบางส่วนสำหรับชิ้นส่วนไม้ด้านข้างของกลไกการเท และช่องว่างสำหรับสลักที่ด้านล่าง ของที่วางขวดในกลไกการเท

กลไกปริศนา

ตัวอย่างของวิธีการประกอบได้ถูกเพิ่มเข้าไปในรูปภาพของสเตจนี้ มันให้มุมมองของกลไกปริศนาและรูที่จัดไว้ให้เพื่อประกอบเครื่องบินเข้าด้วยกัน

ขั้นตอนที่ 2: กลไกการเปิด

รุ่นนี้ประกอบด้วยที่เปิดขวดหนึ่งอัน (ซึ่งทำที่เปิดกระป๋องสำหรับส่วนที่โค้งมนด้านบนด้วย) แท่งโลหะสี่เหลี่ยมคางหมูขนาดใหญ่หนึ่งอัน ที่จับที่เปิดหนึ่งอัน (แผ่นไม้ที่มีบานพับขนาดเล็ก 2 อันซึ่งแท่งโลหะขนาดเล็กผ่านเข้าไป) หนึ่งอันสำหรับ ที่เปิดขวดและบอลสกรูหนึ่งตัว บนแถบโลหะ (ควบคู่กับมอเตอร์) ที่ยึดที่เปิดอยู่เหนือบอลสกรู ต้องขอบคุณการหมุนของแท่งโลหะที่สร้างขึ้นโดยมอเตอร์ บอลสกรูสามารถขึ้นและลงได้ ขับเคลื่อนไปกับการเคลื่อนไหวของที่ยึดที่เปิดโดยที่ตัวเปิดติดอยู่ แท่งโลหะขนาดเล็กที่เชื่อมระหว่าง 4 คอลัมน์ช่วยป้องกันการหมุนของที่ยึดที่เปิด ที่ปลายทั้งสองของแถบขนาดเล็กจะมี "ตัวบล็อก" สองตัววางอยู่ ด้วยวิธีนี้ แถบขนาดเล็กไม่สามารถเคลื่อนที่ในแนวนอนได้ ในตอนเริ่มต้น ที่เปิดขวดจะติดกับขวด ที่เปิดขึ้นและเลื่อนเหนือขวด (เนื่องจากส่วนที่โค้งมน) จนกระทั่งรูของที่เปิดติดกับกระป๋องของขวด ณ จุดนี้ ที่เปิดขวดจะใช้แรงบิดในการเปิดขวด

1. บานพับขนาดใหญ่ (1 ชิ้น)
2. แผ่นไม้ (1 ชิ้น)
3. บล็อคบาร์เล็ก (2 ชิ้น)
4. แท่งโลหะขนาดเล็ก (1 ชิ้น)
5. บานพับเล็ก (2 ชิ้น)
6. ที่เปิด (1 ชิ้น)
7. แบริ่ง (1 ชิ้น)
8. ตัวเปิดบล็อค (1 ชิ้น)
9. มอเตอร์ + แท่งสี่เหลี่ยมคางหมู + บอลสกรู (1 ชิ้น)

ขั้นตอนที่ 3: กลไกการทรงตัว

ระบบสมดุลการเท

ระบบนี้ประกอบด้วยระบบบาลานซ์ซึ่งแต่ละด้านมีระบบที่วางขวดและที่วางแก้ว และตรงกลางจะมีระบบการประกอบสำหรับติดเข้ากับแกน

1. ที่วางขวด

การออกแบบที่วางขวดประกอบด้วยแผ่นใหญ่ 5 แผ่นที่ติดกับด้านข้างของระบบทรงตัวด้วยการกำหนดค่าปริศนา และยังมีแผ่นที่หกที่ด้านล่างติดด้วยสลักเกลียว M3 เพื่อยึดหมี Jupiler จึงไม่ อย่าไปราง การประกอบกับแผ่นไม้ด้านข้างยังช่วยด้วยการกำหนดค่าโบลต์และน็อต 4 แผ่นสำหรับแผ่นไม้แต่ละแผ่น (2 ด้านแต่ละด้าน)

นอกจากนี้ยังมีการใช้ที่ยึดคอขวดเพื่อยึดด้านบนของขวด ชิ้นส่วนนี้ติดอยู่กับระบบประกอบแกน ซึ่งจะอธิบายในภายหลัง

นอกจากนี้ ยังมีการนำกระบอกสูบที่พิมพ์ 3 มิติจำนวน 10 อันมาติดตั้งบนรางประกอบ เพื่อเพิ่มความแข็งให้กับโครงสร้าง สลักเกลียวที่ผ่านกระบอกสูบเหล่านี้คือ M4 และน็อตตามลำดับ

สุดท้าย เราใช้เซ็นเซอร์สวิตช์สองตัวเพื่อตรวจจับขวดที่อยู่ภายในที่วาง เพื่อที่จะทำเช่นนั้น เราใช้ที่ยึดตัวเครื่องที่พิมพ์ 3 มิติซึ่งติดอยู่กับแผ่นไม้ด้านล่างและด้านบน

2. ที่วางแก้ว

การออกแบบที่วางแก้วประกอบด้วยแผ่นไม้ 2 แผ่นติดในลักษณะเดียวกับแผ่นยึดขวด นอกจากนี้ยังมีกระบอกสูบพิมพ์ 3 มิติ 5 อันเพื่อเพิ่มความแข็ง เพื่อรองรับส่วนล่างของกระจก Jupiler มีชิ้นส่วนกึ่งทรงกระบอกที่กระจกพิงอยู่ นี้ฉันติดผ่าน 3 แขนที่ประกอบกับสลักเกลียว M4

เพื่อรองรับส่วนบนของแก้ว มีการติดตั้งชิ้นส่วนสองชิ้น ชิ้นหนึ่งสำหรับด้านบนของกระจก ดังนั้นเมื่อหมุนระบบทรงตัวจะไม่ตกและอีกชิ้นสำหรับยึดส่วนด้านข้างของกระจก

3. ระบบประกอบแกน

จำเป็นต้องมีระบบเพื่อแนบระบบสมดุลกับแกนหมุน เราใช้การกำหนดค่าโดยกดแท่งยาว (ทั้งหมด 4 อัน) เข้าหากันด้วยสลักเกลียวและน็อต M4 และผ่านแถบนี้ มีชิ้นงานที่พิมพ์ 3 มิติ 10 ชิ้นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางของแกนใหญ่กว่าเล็กน้อย เพื่อเพิ่มการยึดเกาะ มีแถบยางยาวสองแถบระหว่างแกนและชิ้นงานที่พิมพ์ 3 มิติ

4. สมดุลแผ่นไม้

มีแผ่นไม้ด้านข้าง 2 แผ่นที่ยึดตัวยึดทั้งหมดไว้ในนั้นและยึดเข้ากับแกนผ่านระบบแกนที่อธิบายไว้ข้างต้น

การแพร่เชื้อ

ระบบสมดุลอธิบายรีเลย์เกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของแกน ซึ่งเป็นแท่งโลหะขนาด 8 มม. ซึ่งติดตั้งในโครงสร้างโดยใช้ตลับลูกปืน 3 ตัวและตัวยึดตลับลูกปืนที่เกี่ยวข้อง

เพื่อให้ได้แรงบิดที่เพียงพอในการเคลื่อนที่แบบหมุนของการเท จะใช้สายพานส่งกำลัง สำหรับรอกโลหะขนาดเล็ก ใช้รอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางระยะพิทช์ 12.8 มม. รอกขนาดใหญ่ได้รับการพิมพ์ 3 มิติเพื่อให้ได้อัตราส่วนที่ต้องการ เช่นเดียวกับรอกโลหะ มีการจัดเตรียมส่วนเพิ่มเติมให้กับรอกเพื่อยึดเข้ากับแกนหมุน เพื่อใช้แรงตึงบนสายพาน แบริ่งภายนอกจะถูกใช้บนตัวปรับความตึงแบบเคลื่อนย้ายได้เพื่อสร้างความตึงภายในสายพานในปริมาณที่แตกต่างกัน

ขั้นตอนที่ 4: อิเล็กทรอนิกส์และรหัส Arduino

สำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ขอแนะนำให้ดูรายการข้อกำหนดอีกครั้งและดูว่าจลนศาสตร์ของระบบนี้ควรเป็นอย่างไร ข้อกำหนดแรกที่ระบบของเรามีคือการเคลื่อนที่ในแนวตั้งของตัวเปิด ข้อกำหนดอีกประการหนึ่งคือแรงที่ต้องใช้บนแขนเพื่อถอดฝาขวดออก แรงนี้อยู่ที่ประมาณ 14 นิวตัน สำหรับส่วนที่เท การคำนวณจะได้รับการแก้ไขผ่าน Matlab และส่งผลให้มีแรงบิดสูงสุด 1.7 นิวตันเมตร ข้อกำหนดสุดท้ายที่ได้รับการบันทึกไว้คือความเป็นมิตรต่อผู้ใช้ของระบบ ดังนั้นการใช้ปุ่มสตาร์ทจะสะดวกสำหรับการเริ่มต้นกลไก ในบทนี้จะเลือกและอธิบายส่วนที่แยกจากกัน ในตอนท้ายของบท การออกแบบเขียงหั่นขนมทั้งหมดจะถูกแสดงด้วย

กลไกการเปิด

ในการเริ่มต้นระบบการเปิดจะต้องเปิดขวดเบียร์ ดังที่ได้กล่าวไปแล้วในบทนำของบทนี้ แรงบิดที่จำเป็นในการถอดฝาขวดออกจากขวดคือ 1, 4 นิวตันเมตร แรงที่จะนำไปใช้กับแขนของที่เปิดคือ 14 N หากแขนอยู่ที่ประมาณ 10 ซม. แรงนี้เกิดจากแรงเสียดทานที่เกิดจากการหมุนเกลียวผ่านน็อต การยึดน็อตติดอยู่ในการเคลื่อนที่แบบหมุน วิธีเดียวที่น็อตสามารถขยับได้ในตอนนี้คือขึ้นและลง สำหรับสิ่งนี้ ต้องใช้แรงบิดเพื่อให้แน่ใจว่าน็อตสามารถเลื่อนขึ้นและลงได้ และด้วยเหตุนี้ แรง 14 นิวตันจึงจำเป็นต้องออกมาด้วย แรงบิดนี้สามารถคำนวณได้จากสูตรด้านล่าง สูตรนี้อธิบายแรงบิดที่จำเป็นในการเคลื่อนย้ายวัตถุขึ้นและลงด้วยแรงบิดจำนวนหนึ่ง แรงบิดที่ต้องการคือ 1.4 นิวตันเมตร นี่จะเป็นข้อกำหนดแรงบิดขั้นต่ำสำหรับมอเตอร์ ขั้นตอนต่อไปคือการมองหาชนิดของมอเตอร์ที่จะติดตั้งได้มากที่สุดในสถานการณ์นี้ ตัวเปิดหมุนรอบจำนวนมากและดูแรงบิดที่จำเป็น ความคิดที่ดีคือเลือกเซอร์โวมอเตอร์ ข้อดีของเซอร์โวมอเตอร์คือแรงบิดสูงและความเร็วปานกลาง ปัญหาที่นี่คือเซอร์โวมอเตอร์มีช่วงที่แน่นอน น้อยกว่าการปฏิวัติเต็มรูปแบบ วิธีแก้ปัญหาคือเซอร์โวมอเตอร์สามารถ 'แฮ็ก' ได้ ซึ่งส่งผลให้เซอร์โวมอเตอร์หมุนได้ 360° เต็มที่และยังคงหมุนต่อไป ตอนนี้ เมื่อเซอร์โวมอเตอร์ 'ถูกแฮ็ก' แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะเลิกทำการกระทำเหล่านั้นและทำให้เป็นปกติอีกครั้ง ส่งผลให้ไม่สามารถใช้เซอร์โวมอเตอร์ซ้ำในโครงการอื่นได้ในภายหลัง ทางออกที่ดีกว่าคือทางเลือกที่ดีกว่าไปที่สเต็ปเปอร์มอเตอร์ มอเตอร์ประเภทนี้อาจไม่ใช่มอเตอร์ที่มีแรงบิดมากที่สุด แต่จะหมุนในลักษณะที่ควบคุมได้ในทางตรงกันข้ามกับมอเตอร์กระแสตรง ปัญหาที่พบในที่นี้คืออัตราส่วนราคาต่อแรงบิด ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยใช้กระปุกเกียร์ ด้วยวิธีนี้ ความเร็วของการหมุนของเกลียวจะลดลง แต่แรงบิดจะสูงขึ้นตามอัตราทดเกียร์ ข้อดีอีกประการของการใช้สเต็ปเปอร์มอเตอร์ในโครงการนี้คือ สเต็ปเปอร์มอเตอร์สามารถนำมาใช้ซ้ำได้ในภายหลังสำหรับโครงการอื่นๆ ในปีหน้า ข้อเสียของสเต็ปเปอร์มอเตอร์ที่มีกระปุกเกียร์คือความเร็วที่เกิดขึ้นไม่สูงนัก โปรดทราบว่าระบบต้องการตัวกระตุ้นเชิงเส้นซึ่งกลไกน๊อตและเกลียวจะหลีกเลี่ยงสิ่งนี้ซึ่งจะทำให้ช้าลงเช่นกัน ดังนั้นตัวเลือกจึงไปที่สเต็ปเปอร์มอเตอร์ที่ไม่มีกระปุกเกียร์และเชื่อมต่อทันทีด้วยเกลียวที่มีน๊อตเรียบ

สำหรับโครงการนี้ สเต็ปเปอร์มอเตอร์ที่ดีสำหรับการใช้งานคือ Nema 17 ที่มีแรงบิด 44 Ncm และราคา 32 ยูโร สเต็ปเปอร์มอเตอร์นี้ถูกรวมเข้ากับเกลียวและน็อตตามที่กล่าวไปแล้ว ในการควบคุมสเต็ปเปอร์มอเตอร์จะใช้ตัวขับ H-bridge หรือสเต็ปเปอร์มอเตอร์ H-bridge มีข้อดีในการรับสัญญาณสองสัญญาณจากคอนโซล Arduino และด้วยความช่วยเหลือของแหล่งจ่ายแรงดัน DC ภายนอก H-bridge อาจแปลงสัญญาณแรงดันต่ำเป็นแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า 24 โวลต์เพื่อจ่ายให้กับสเต็ปเปอร์มอเตอร์ ด้วยเหตุนี้ Arduino จึงสามารถควบคุมสเต็ปเปอร์มอเตอร์ได้อย่างง่ายดายผ่านการเขียนโปรแกรม โปรแกรมสามารถพบได้ในภาคผนวก สัญญาณสองสัญญาณที่มาจาก Arduino เป็นสัญญาณดิจิตอลสองสัญญาณ ตัวหนึ่งมีหน้าที่กำหนดทิศทางของการหมุน และอีกสัญญาณหนึ่งคือสัญญาณ PWM ซึ่งกำหนดความเร็ว ไดรเวอร์ที่ใช้ในโครงการนี้สำหรับกลไกการเทและกลไกการเปิดคือ 'ไดรเวอร์ step stick DRV8825' ซึ่งสามารถแปลงสัญญาณ PWM จาก Arduino เป็นแรงดันไฟฟ้าจาก 8.2 V เป็น 45 V และมีราคาประมาณ 5 ยูโรต่ออัน อีกแนวคิดหนึ่งที่ควรทราบคือตำแหน่งของที่เปิดโดยอ้างอิงถึงการเปิดขวด เพื่อให้ส่วนการเขียนโปรแกรมง่ายขึ้น ที่วางขวดจะทำในลักษณะที่ช่องเปิดขวดเบียร์ทั้งสองประเภทมีความสูงเท่ากัน ด้วยเหตุนี้ สเต็ปเปอร์มอเตอร์และสเต็ปเปอร์มอเตอร์ทางอ้อมที่เชื่อมต่อผ่านเกลียวจึงสามารถตั้งโปรแกรมสำหรับขวดทั้งสองขวดให้มีความสูงเท่ากันได้ ด้วยวิธีนี้จึงไม่จำเป็นต้องใช้เซ็นเซอร์ตรวจจับความสูงของขวด

กลไกการเท

ตามที่ระบุไว้แล้วในบทนำของบทนี้ แรงบิดที่จำเป็นในการเอียงระบบสมดุลคือ 1.7 นิวตันเมตร แรงบิดคำนวณผ่าน Matlab โดยกำหนดสูตรสำหรับความสมดุลของแรงบิดในการทำงานของมุมแปรผันที่แก้วและขวดหมุนไป สิ่งนี้ทำเพื่อให้สามารถคำนวณแรงบิดสูงสุดได้ สำหรับมอเตอร์ในแอพพลิเคชั่นนี้ ชนิดที่ดีกว่าคือเซอร์โวมอเตอร์ เหตุผลนี้เป็นเพราะอัตราส่วนแรงบิดต่อราคาที่สูง ดังที่กล่าวไว้ในย่อหน้าก่อนหน้าของกลไกการเปิด เซอร์โวมอเตอร์มีบางช่วงที่สามารถหมุนได้ ปัญหาเล็กน้อยที่สามารถแก้ไขได้คือความเร็วในการหมุน ความเร็วในการหมุนของเซอร์โวมอเตอร์สูงกว่าที่ต้องการ วิธีแก้ปัญหาแรกที่สามารถพบได้สำหรับปัญหานี้คือการเพิ่มกระปุกเกียร์ซึ่งแรงบิดจะได้รับการปรับปรุงและความเร็วจะลดลง ปัญหาที่มาพร้อมกับวิธีแก้ปัญหานี้คือเนื่องจากกระปุกเกียร์ ช่วงของเซอร์โวมอเตอร์ก็ลดลงเช่นกัน การลดลงนี้ส่งผลให้ระบบปรับสมดุลไม่สามารถหมุนการหมุนได้ 135 องศา สิ่งนี้สามารถแก้ไขได้โดย 'แฮ็ก' เซอร์โวมอเตอร์อีกครั้ง แต่จะส่งผลให้เซอร์โวมอเตอร์ใช้ซ้ำไม่ได้ ซึ่งได้อธิบายไว้แล้วใน 'กลไกการเปิด' วรรคก่อนหน้า อีกวิธีหนึ่งสำหรับความเร็วในการหมุนสูงนั้นอยู่ที่การทำงานของเซอร์โวมอเตอร์มากกว่า เซอร์โวมอเตอร์ป้อนผ่านความตึงเครียด 9 โวลต์และควบคุมโดยคอนโซล Arduino ผ่านสัญญาณ PWM สัญญาณ PWM นี้ให้สัญญาณกับมุมที่ต้องการของเซอร์โวมอเตอร์ที่ต้องการ ด้วยขั้นตอนเล็กๆ ในการเปลี่ยนมุม ความเร็วในการหมุนของเซอร์โวมอเตอร์จะลดลง อย่างไรก็ตาม วิธีแก้ปัญหานี้ดูเหมือนจะเป็นไปได้ สเต็ปเปอร์มอเตอร์ที่มีกระปุกเกียร์หรือระบบส่งกำลังแบบสายพานก็สามารถทำได้เช่นเดียวกัน แรงบิดที่มาจากสเต็ปเปอร์มอเตอร์ต้องสูงขึ้นในขณะที่ต้องลดความเร็วลง สำหรับสิ่งนี้ การใช้งานของสายพานส่งกำลังถูกใช้เนื่องจากไม่มีฟันเฟืองสำหรับเกียร์ประเภทนี้ ระบบส่งกำลังนี้มีข้อดีคือมีความยืดหยุ่นเมื่อเทียบกับกระปุกเกียร์ ซึ่งสามารถวางแกนทั้งสองไว้ที่ใดก็ได้ที่ต้องการตราบเท่าที่สายพานยังมีแรงตึงอยู่ แรงตึงนี้จำเป็นสำหรับการยึดจับที่รอกทั้งสอง เพื่อไม่ให้ระบบส่งกำลังสูญเสียพลังงานจากการลื่นไถลบนรอก อัตราส่วนของการส่งได้รับเลือกด้วยระยะขอบบางส่วนเพื่อขจัดปัญหาที่ไม่ได้ตั้งใจซึ่งไม่ได้นำมาพิจารณา ที่เพลาของสเต็ปเปอร์มอเตอร์ เลือกรอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางพิทช์ 12.8 มม. เพื่อให้ได้ระยะขอบของแรงบิด เราได้เลือกรอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางระยะพิทช์ 61.35 มม. ส่งผลให้ความเร็วลดลง 1/4.8 และทำให้แรงบิดเพิ่มขึ้น 2.4 นิวตันเมตร ผลลัพธ์เหล่านี้เกิดขึ้นได้โดยไม่ต้องคำนึงถึงประสิทธิภาพการส่งผ่าน เนื่องจากไม่ได้ระบุข้อกำหนดทั้งหมดของสายพาน t2.5 เพื่อให้การส่งกำลังดีขึ้น จึงมีการเพิ่มรอกภายนอกเพื่อเพิ่มมุมสัมผัสด้วยรอกที่เล็กที่สุดและเพิ่มความตึงภายในสายพาน

ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ

ส่วนอื่น ๆ ที่มีอยู่ในการออกแบบนี้คือไมโครสวิตช์สามตัวและปุ่มเริ่มต้นสองปุ่ม สองปุ่มสุดท้ายพูดเพื่อตัวเองและจะใช้สำหรับการเริ่มต้นกระบวนการเปิดเบียร์ในขณะที่อีกปุ่มหนึ่งเริ่มกลไกการเท หลังจากเริ่มระบบการเทแล้ว ปุ่มนี้จะไม่มีประโยชน์จนกว่าจะสิ้นสุด เมื่อสิ้นสุดกระบวนการ สามารถกดปุ่มได้อีกครั้ง เพื่อให้แน่ใจว่าส่วนที่เทสามารถกลับสู่สถานะเริ่มต้นได้ ไมโครสวิตช์สามตัวถูกใช้เป็นเซ็นเซอร์ตรวจจับขวดเบียร์สองประเภท และอีกด้านหนึ่งคือขวดแก้วเมื่อระบบการเทไปถึงตำแหน่งสุดท้าย ที่นี่ปุ่มที่ใช้มีราคาประมาณ 1 ยูโรและไมโครสวิตช์แต่ละอันมีราคา 2.95 ยูโร

ในการจ่ายไฟ Arduino จำเป็นต้องมีแหล่งจ่ายไฟภายนอก ดังนั้นจึงใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า นี่คือตัวควบคุมการสลับสเต็ปดาวน์ LM2596 ซึ่งทำให้สามารถแปลงแรงดันไฟฟ้าจาก 24 V เป็น 7.5 V ได้ 7.5 V นี้จะถูกใช้เพื่อจ่ายไฟให้กับ Arduino เพื่อไม่ให้ใช้คอมพิวเตอร์ในกระบวนการ ตรวจสอบเอกสารข้อมูลด้วย สำหรับกระแสที่มีให้หรือสามารถให้ได้ กระแสสูงสุดคือ 3 A

การออกแบบอุปกรณ์อิเล็คทรอนิคส์

ในส่วนนี้ การตั้งค่าสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะได้รับการดูแล ที่นี่บนร่างเขียงหั่นขนมเค้าโครงหรือการออกแบบจะปรากฏขึ้น วิธีที่ดีที่สุดในการเริ่มต้นที่นี่คือการเปลี่ยนจากแหล่งจ่ายแรงดันไฟที่มุมขวาล่าง แล้วไปที่ Arduino และระบบย่อย ดังที่เห็นในรูป สิ่งแรกที่อยู่บนเส้นทางระหว่างแหล่งจ่ายแรงดันไฟและเขียงหั่นขนมคือสวิตช์แบบแมนนวลที่เพิ่มเข้าไปเพื่อให้ทุกสิ่งสามารถขับเคลื่อนได้ทันทีเพียงแค่สะบัดสวิตช์ จากนั้นจึงวางตัวเก็บประจุขนาด 47 micro Farad ตัวเก็บประจุนี้ไม่จำเป็นเนื่องจากการใช้แหล่งจ่ายไฟฟ้าและคุณลักษณะเฉพาะเพื่อให้กระแสไฟที่ต้องการในทันที ซึ่งใช้กับรุ่นการจ่ายไฟอื่นๆ ซึ่งบางครั้งก็ไม่เป็นเช่นนั้น ทางด้านซ้ายของตัวเก็บประจุ ไดรเวอร์ LM2596 สองตัว (ภาพไม่เหมือนกัน แต่มีการตั้งค่าเหมือนกัน) สำหรับควบคุมสเต็ปเปอร์มอเตอร์ สิ่งสุดท้ายที่เชื่อมต่อกับวงจร 24 V คือตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า นี้ถูกนำเสนอในรูปนี้โดยสี่เหลี่ยมสีน้ำเงินเข้ม อินพุตคือกราวด์และ 24 V เอาต์พุตคือ 7.5 V และกราวด์ที่เชื่อมต่อกับกราวด์ของอินพุต 24 V เอาต์พุตหรือ 7.5 V จากตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้านั้นเชื่อมต่อกับ Vin จากคอนโซล Arduino จากนั้น Arduino จะถูกขับเคลื่อนและสามารถส่งแรงดันไฟฟ้า 5 V ได้ แรงดันไฟฟ้า 5 V นี้ถูกส่งไปยังไมโครสวิตช์ 3 ตัวที่แสดงโดยปุ่มทางด้านซ้าย สิ่งเหล่านี้มีการตั้งค่าเหมือนกับปุ่มที่มีสองปุ่มอยู่ตรงกลาง ในกรณีที่กดปุ่มหรือสวิตช์ในแรงดันไฟฟ้า 5V จะถูกส่งไปยังคอนโซล Arduinoในกรณีที่ไม่ได้กดเซ็นเซอร์หรือปุ่มลงบนพื้นและอินพุต Arduino เชื่อมโยงกันซึ่งจะแสดงค่าอินพุตต่ำ ระบบย่อยสุดท้ายคือไดรเวอร์สเต็ปเปอร์สองตัว สิ่งเหล่านี้เชื่อมโยงกับวงจรไฟฟ้าแรงสูง 24 V แต่จำเป็นต้องเชื่อมต่อกับ 5 V ของ Arduino ด้วย ในรูปของเขียงหั่นขนมสามารถมองเห็นลวดสีน้ำเงินและสีเขียวได้สายสีน้ำเงินสำหรับสัญญาณ PWM ที่ควบคุมและตั้งค่าความเร็วของสเตปป์มอเตอร์ สายสีเขียวกำหนดทิศทางที่สเต็ปเปอร์มอเตอร์ต้องหมุน

ในรูปที่สอง รูปที่มีไดรเวอร์สเต็ปเปอร์ การเชื่อมต่อของไดรเวอร์สเต็ปเปอร์มอเตอร์จะแสดงขึ้น ในที่นี้จะเห็นว่ามีการเชื่อมต่อสามจุด M0, M1 และ M2 ไม่ได้เชื่อมต่อ สิ่งเหล่านี้เป็นตัวกำหนดว่าควรทำทุกขั้นตอนอย่างไร วิธีการตั้งค่าตอนนี้ทั้งสามเชื่อมต่อกับกราวด์ด้วยความต้านทานภายใน 100 กิโลโอห์ม การวางอินพุตทั้งสามไว้ต่ำจะสร้างขั้นตอนที่สมบูรณ์กับพัลส์ PWM ทุกตัว การตั้งค่าการเชื่อมต่อทั้งหมดเป็น High ทุกๆ PWM-pulse จะส่งผลให้ 1/32 ของขั้นตอน ในโปรเจ็กต์นี้ คอนฟิกูเรชันแบบเต็มขั้นตอนจะถูกเลือก สำหรับโปรเจ็กต์ในอนาคต สิ่งนี้อาจมีประโยชน์ในกรณีที่ลดความเร็วลง

ขั้นตอนที่ 5: ทดสอบระบบ

ขั้นตอนสุดท้ายคือการทดสอบกลไกและดูว่าใช้งานได้จริงหรือไม่ ดังนั้นแหล่งจ่ายไฟฟ้าภายนอกจึงเชื่อมต่อกับวงจรไฟฟ้าแรงสูงของเครื่องในขณะที่ต่อกราวด์ด้วย ดังที่เห็นในวิดีโอสองรายการแรก สเต็ปเปอร์มอเตอร์ทั้งสองดูเหมือนจะใช้งานได้ แต่ทันทีที่ทุกอย่างเชื่อมต่อกันในโครงสร้างที่ใดที่หนึ่งในวงจรของเรา ดูเหมือนว่าไฟฟ้าลัดวงจรจะเกิดขึ้น เนื่องจากการเลือกการออกแบบที่ไม่ดีในการมีพื้นที่ขนาดเล็กระหว่างระนาบ การแก้จุดบกพร่องจึงเป็นเรื่องยากมาก การดูวิดีโอที่สามยังมีปัญหาบางอย่างเกี่ยวกับความเร็วของมอเตอร์ วิธีแก้ปัญหาคือเพิ่มการหน่วงเวลาในโปรแกรม แต่ทันทีที่การหน่วงเวลาสูงเกินไป สเต็ปเปอร์มอเตอร์ดูเหมือนจะสั่น

ขั้นตอนที่ 6: คำแนะนำและเคล็ดลับ

ในส่วนนี้ เราต้องการสรุปบางประเด็นที่เราได้เรียนรู้จากการทำโครงงานนี้ เราจะอธิบายเคล็ดลับและกลเม็ดเกี่ยวกับวิธีการเริ่มต้นการผลิตและวิธีแก้ปัญหาเล็กน้อย ตั้งแต่การประกอบไปจนถึงการออกแบบทั้งหมดบน PCB

เคล็ดลับและลูกเล่น:

การประกอบ:

• สำหรับการพิมพ์ 3 มิติ ด้วยฟังก์ชันการปรับแบบสดบนเครื่องพิมพ์ 3 มิติของ Prusa One สามารถปรับระยะห่างระหว่างหัวฉีดและแท่นพิมพ์ได้
• ตามที่เห็นในโครงการของเรา เราพยายามสร้างโครงสร้างด้วยไม้ให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้โดยใช้เครื่องตัดเลเซอร์เร็วที่สุด ในกรณีที่ชิ้นส่วนชำรุดสามารถเปลี่ยนได้ง่าย
• ด้วยการพิมพ์ 3 มิติ พยายามทำให้วัตถุของคุณมีขนาดเล็กที่สุดโดยยังคงมีคุณสมบัติทางกลที่จำเป็น ในกรณีที่พิมพ์ไม่สำเร็จ คุณจะไม่ต้องใช้เวลามากในการพิมพ์ซ้ำอีก

อิเล็กทรอนิกส์:

• ก่อนเริ่มโครงการของคุณ ให้เริ่มด้วยการค้นหาแผ่นข้อมูลทั้งหมดของทุกองค์ประกอบ การดำเนินการนี้อาจใช้เวลาพอสมควรในตอนเริ่มต้น แต่รับรองว่าจะคุ้มค่ากับเวลาของคุณในระยะยาว
• เมื่อสร้าง PCB ของคุณ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณได้โครงร่างของ PCB ที่มีทั้งวงจร แบบแผนเขียงหั่นขนมสามารถช่วยได้ แต่การเปลี่ยนแปลงระหว่างทั้งสองบางครั้งอาจทำได้ยากขึ้นเล็กน้อย
• การทำงานกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในบางครั้งสามารถเริ่มต้นได้ง่าย และพัฒนาตัวเองให้ซับซ้อนได้ค่อนข้างเร็ว ดังนั้นพยายามใช้สีบน PCB ของคุณกับแต่ละสีที่สอดคล้องกับความหมายบางอย่าง ด้วยวิธีนี้ในกรณีของปัญหาอาจแก้ไขได้ง่ายขึ้น
• ทำงานบน PCB ที่มีขนาดใหญ่พอ เพื่อป้องกันไม่ให้สายไฟไขว้กัน และเก็บภาพรวมของวงจรไว้ ซึ่งจะช่วยลดความเป็นไปได้ที่จะเกิดไฟฟ้าลัดวงจร
• ในกรณีที่มีปัญหากับวงจรหรือไฟฟ้าลัดวงจรบน PCB ให้ลองทำการดีบักทุกอย่างในรูปแบบที่ง่ายที่สุด ด้วยวิธีนี้ ปัญหาหรือปัญหาของคุณอาจได้รับการแก้ไขได้ง่ายขึ้น
• เคล็ดลับสุดท้ายของเราคือการทำงานบนโต๊ะที่สะอาด กลุ่มของเรามีสายไฟสั้นทั่วโต๊ะทำงาน ซึ่งทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรในวงจรไฟฟ้ากระแสตรงส่วนบนของเรา สายไฟเล็กๆ เส้นหนึ่งเป็นสาเหตุและทำให้ไดรเวอร์สเต็ปเปอร์ตัวหนึ่งพัง

ขั้นตอนที่ 7: แหล่งที่มาที่เข้าถึงได้

ไฟล์ CAD, รหัส Arduino และวิดีโอทั้งหมดของโครงการนี้สามารถพบได้ในลิงก์ดรอปบ็อกซ์ต่อไปนี้:

นอกจากนี้ แหล่งข้อมูลต่อไปนี้ควรค่าแก่การตรวจสอบ:

- OpenSCAD: Parametric pulley - โปรไฟล์ฟันจำนวนมากโดย droftarts - Thingiverse

- Grabcad: นี่เป็นชุมชนที่ยอดเยี่ยมในการแบ่งปัน cadfiles กับผู้อื่น: GrabCAD: ชุมชนการออกแบบ, ห้องสมุด CAD, ซอฟต์แวร์การพิมพ์ 3 มิติ

- วิธีควบคุมสเต็ปเปอร์มอเตอร์โดยใช้ไดรเวอร์สเต็ปเปอร์: