เครื่องบดมันฝรั่งอัตโนมัติ: 5 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

โครงการฟิวชั่น 360 »

กาลครั้งหนึ่ง ฉันพยายามต้มและบดมันฝรั่ง ฉันไม่มีอุปกรณ์ที่เหมาะสมกับงาน ก็เลยใช้กระชอนแทน…. มันไม่ได้จบลงด้วยดี ฉันก็เลยคิดในใจว่า "อะไรคือวิธีที่ง่ายที่สุดในการบดมันฝรั่งโดยไม่ใช้ที่บดที่เหมาะสม" เห็นได้ชัดว่าคุณคว้า Arduino และเซอร์โวมอเตอร์สำรองแล้วสร้างเครื่องบดมันฝรั่งอัตโนมัติที่ยอดเยี่ยม (แต่ยังทำไม่ได้เลย)!

เสบียง

อิเล็กทรอนิกส์:

• Arduino Uno (หรือคล้ายกัน)
• DS3218 เซอร์โวดิจิตอล 20 กก. (หรือใกล้เคียง)
• แหล่งจ่ายไฟ 5V
• สายดูปองท์
• สาย USB

อื่น ๆ. ฮาร์ดแวร์:

• สกรู 4 x M2x6
• 4 x M2 ถั่ว
• สกรู 4 x M3x8
• น็อตสี่เหลี่ยม 4 x M3
• ตลับลูกปืน 2 x 3x8x4mm

ชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติ:

• ขากรรไกรบน Masher + มอเตอร์ Mount
• ขากรรไกรล่างเจ้าชู้
• แผ่นเจ้าชู้ด้านล่าง
• 15 ฟันเดือยเกียร์ (คนขับ)
• 10 ฟันเฟืองเดือยยาว (ขับเคลื่อน)
• วงเล็บปีกกาซ้าย
• วงเล็บขวา

ชิ้นส่วนอินทรีย์:

1 x ปลาหมึกต้ม

ขั้นตอนที่ 1: ต้นแบบเริ่มต้น

ด้วยการออกแบบแร็คแอนด์พิเนียน เราสามารถแปลงการเคลื่อนที่แบบหมุนเป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้นได้อย่างง่ายดาย หรืออีกวิธีหนึ่งคือแปลงแรงบิดของมอเตอร์ให้เป็นแรงที่ตั้งฉากกับพื้นผิวแผ่นแมชเชอร์ การสร้างแบบจำลอง 3 มิติดำเนินการใน Fusion 360 ซึ่งอนุญาตให้มีการสร้างต้นแบบที่รวดเร็วและสกปรกก่อนที่ฉันจะตกลงกับการออกแบบขั้นสุดท้ายที่ "ใช้งานได้"

อย่างไรก็ตาม ดังเช่นในวิดีโอด้านบน การดำเนินการในโลกแห่งความเป็นจริงนั้นไม่สมบูรณ์แบบนัก เนื่องจากส่วนประกอบต่างๆ ถูกพิมพ์ด้วย 3D จึงมีแรงเสียดทานจำนวนมากระหว่างข้อต่อ แทนที่จะเลื่อนขึ้นและลงในช่องอย่างราบรื่น ข้อต่อทั้งสองทำหน้าที่เป็นจุดหมุน และเนื่องจากเราใช้แรงที่ไม่บิดเบี้ยว โดยทำเครื่องหมายเป็นสีชมพู (กล่าวคือ ไม่ได้ฉีดผ่านตรงกลางลำตัว) เราจึงหมุนกรามบนนั้นเกี่ยวกับจุดสัมผัสทั้งสองจุด (ทำเครื่องหมายเป็นจุดสีส้ม โดยมีช่วงเวลาที่สร้างเป็นลูกศรสีส้ม)

จึงต้องออกแบบใหม่ ฉันยังชอบแนวคิดแบบแร็คแอนด์พิเนียนเนื่องจากเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการสร้างการเคลื่อนที่เชิงเส้นจากการเคลื่อนที่แบบหมุน แต่เห็นได้ชัดว่าเราต้องใช้แรงหลายจุดเพื่อยกเลิกการหมุนกรามบนนี้

ดังนั้น รุ่น 2 ของเครื่องบดมันฝรั่งจึงถือกำเนิดขึ้น…

ขั้นตอนที่ 2: เวอร์ชัน 2 - Lucky ครั้งที่สอง

ย้อนกลับไปที่ Fusion 360 ขั้นตอนแรกคือการขยับมอเตอร์ไปยังตำแหน่งที่อยู่ตรงกลางมากขึ้น โดยวางไว้ตรงกลางขากรรไกรบน ถัดมา เฟืองเดือยยาวได้รับการออกแบบและเชื่อมเข้ากับเฟืองขับของมอเตอร์ เกียร์เดือยที่สองนี้จะทำหน้าที่เป็นปีกนกและตอนนี้จะขับเคลื่อนการติดตั้งแบบแร็คคู่ ดังที่เห็นได้ในแผนภาพด้านบน วิธีนี้จะช่วยให้เราสร้างแรงสมมาตรที่จำเป็น (แสดงเป็นลูกศรตรงสีชมพู) เพื่อเคลื่อนขากรรไกรบนสุดของแมชเชอร์ โดยไม่ทำให้เกิดการหมุนของขากรรไกรบนโดยรวมอย่างมีนัยสำคัญ

การใช้งานการออกแบบอื่นๆ สำหรับเวอร์ชันใหม่นี้:

• ตลับลูกปืนที่ใช้เพื่อยึดเฟืองเดือยยาวกับโครงยึดแต่ละอันที่เลื่อนไปตามชั้นวาง
• แผ่นแมชเชอร์ด้านล่างที่แสดงเป็นสีแดง ได้รับการออกแบบให้ถอดออกเพื่อนำไปซักได้ง่าย
• แผ่นบดด้านล่างขูดเพื่อช่วยในการเจาะและบดมันฝรั่ง

ขั้นตอนที่ 3: การพิมพ์ 3 มิติ การประกอบ และการเขียนโปรแกรม

เมื่อการออกแบบเสร็จสิ้น ก็ได้เวลาเริ่มสร้างอาคารแล้ว! พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3D Artillery Genius พร้อม PLA สีแดงและสีดำ หมายเหตุ: ฟิลาเมนต์ PLA ไม่ถือเป็นเกรดสำหรับวางเท้า หากคุณตั้งใจที่จะสร้างและใช้เครื่องบดนี้ในการเตรียมอาหาร โปรดพิจารณาการพิมพ์ด้วย PETG หรือเส้นใยเกรดอาหารอื่นๆ

เซอร์โวถูกติดตั้งไว้ที่ขากรรไกรแมชเชอร์ด้านบนโดยใช้สกรูและน็อต M3 แผ่นแมชเชอร์ด้านบนติดกับชั้นวางโดยใช้ตัวยึดสองตัว (ซ้ายและขวา) และยึดให้แน่นด้วยสกรูและน็อต M2 ใช้แหล่งจ่ายไฟ 5V ภายนอกเพื่อจ่ายพลังงานให้กับเซอร์โวมอเตอร์ หมายเหตุอื่น: คุณไม่ควรพยายามจ่ายไฟให้เซอร์โวมอเตอร์โดยใช้พิน 5V บน Arduino พินนี้ไม่สามารถจ่ายกระแสไฟเพียงพอที่จะตอบสนองความต้องการพลังงานที่ค่อนข้างใหญ่ของเซอร์โว การทำเช่นนี้อาจส่งผลให้มีการปล่อยควันวิเศษออกจาก Arduino ของคุณ (เช่น ความเสียหายที่ไม่สามารถแก้ไขได้) ฟังคำเตือนนี้!

Arduino, เซอร์โวและแหล่งจ่ายถูกต่อสายตามแผนภาพด้านบน ขั้ว +ve และ -ve ของแหล่งจ่ายเชื่อมต่อกับ +ve และ GND ของมอเตอร์ ในขณะที่สายสัญญาณของมอเตอร์เชื่อมต่อกับขา Arduino 9 ข้อควรทราบอีกประการหนึ่ง: อย่าลืมเชื่อมต่อ GND ของมอเตอร์ ไปยัง GND ของ Arduino ด้วยเช่นกัน การเชื่อมต่อนี้จะให้แรงดันอ้างอิงกราวด์ที่จำเป็นสำหรับสายสัญญาณ (ตอนนี้ส่วนประกอบทั้งหมดจะใช้การอ้างอิงกราวด์ร่วมกัน) หากไม่มีสิ่งนี้ มอเตอร์ของคุณจะไม่เคลื่อนที่เมื่อมีการส่งคำสั่ง

รหัส Arduino สำหรับโครงการนี้ใช้ไลบรารีโอเพ่นซอร์สของ servo.h และเป็นการแก้ไขโค้ดตัวอย่างการกวาดจากไลบรารีดังกล่าว เนื่องจากฉันไม่สามารถเข้าถึงปุ่มกดได้ในขณะที่เขียน ฉันจึงถูกบังคับให้ใช้การสื่อสารแบบอนุกรมและเทอร์มินัลอนุกรม Arduino เป็นวิธีการส่งคำสั่งไปยัง Arduino และเซอร์โวมอเตอร์ สามารถส่งคำสั่ง "ย้ายมอเตอร์ขึ้น" และ "ย้ายมอเตอร์ลง" ไปยังเซอร์โวได้โดยส่ง "1" และ "2" ตามลำดับในเทอร์มินัลอนุกรมของคอมพิวเตอร์ ในเวอร์ชันต่อๆ ไป คำสั่งนี้สามารถเปลี่ยนได้อย่างง่ายดายด้วยคำสั่งปุ่มกดแทน ทำให้ไม่จำเป็นต้องให้คอมพิวเตอร์ติดต่อกับ Arduino

ขั้นตอนที่ 4: สำเร็จ

ตอนนี้ สิ่งที่สำคัญที่สุด - การต้มมันฝรั่ง! นี่คือขั้นตอนในการต้มมันฝรั่ง schmick:

1. วางหม้อขนาดกลางบนเตา ใช้ไฟแรงปานกลาง-สูง
2. พอเดือด ใส่มันฝรั่งลงในหม้อ
3. ต้มจนเจาะได้ง่ายด้วยส้อม มีดที่แน่นอน หรือของมีคมอื่นๆ ปกติ 10-15 นาทีก็ทำได้
4. เมื่อพร้อมแล้ว ให้กรองน้ำแล้วใส่มันฝรั่งทีละลูกลงในเครื่องบดมันฝรั่งอัตโนมัติแล้วกดเล่น
5. ขูดมันฝรั่งบดบนจานของคุณแล้วสนุกได้เลย!

และ voila! เรามีมันบดรสเด็ด!!

กรุงโรมอาจไม่ได้สร้างเสร็จในวันเดียว แต่วันนี้เราพิสูจน์แล้วว่าเครื่องบดมันฝรั่งทำได้!

ขั้นตอนที่ 5: การปรับปรุงในอนาคต

แม้ว่าเครื่องบดมันฝรั่งรุ่นนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นแนวคิดที่พิสูจน์ได้ แต่ก็มีการปรับแต่งบางอย่างที่อาจเป็นส่วนเพิ่มเติมที่มีค่าสำหรับรุ่นถัดไป พวกเขามีดังนี้:

• ปุ่มกดสำหรับควบคุมทิศทางของมอเตอร์ เห็นได้ชัดว่ามีข้อจำกัดที่ชัดเจนในการใช้มอนิเตอร์แบบอนุกรมสำหรับการสื่อสาร
• สามารถออกแบบตัวเรือนได้ สิ่งนี้จะเป็นที่ตั้งของ Arduino และอาจเป็นแบตเตอรี่ 5-7V เพื่อให้การออกแบบทั้งหมดพกพาสะดวกยิ่งขึ้น
• วัสดุ PETG หรือเส้นใยเกรดอาหารที่คล้ายคลึงกันจะเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับผลิตภัณฑ์นี้ทุกรุ่นที่จะใช้ในสถานการณ์จริง
• การประสานกันของเฟืองเดือยยาวกับเฟืองเดือยขับ การออกแบบโดยรวมนั้นมีความยืดหยุ่นเล็กน้อย ซึ่งน่าจะเกิดจากส่วนประกอบที่พิมพ์ 3 มิติที่บอบบาง ซึ่งหมายความว่าเฟืองอาจบดแทนที่จะเป็นตาข่ายอย่างดี เมื่อเจ้าชู้นำเสนอด้วยมันฝรั่งที่ใหญ่กว่า (และด้วยเหตุนี้จึงมีแรงบิดที่มากขึ้น)