ตัวกระตุ้นเชิงเส้นและโรตารี่: 11 ขั้นตอน

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

คำแนะนำนี้เป็นเกี่ยวกับวิธีการสร้างแอคชูเอเตอร์เชิงเส้นด้วยเพลาที่หมุนได้ ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถย้ายวัตถุไปข้างหน้าและข้างหลังและหมุนไปพร้อมกันได้ สามารถเคลื่อนย้ายวัตถุขนาด 45 มม. (1.8 นิ้ว) ไปมาและหมุนได้ 180 องศา

ค่าใช้จ่ายอยู่ที่ประมาณ 50 เหรียญ ชิ้นส่วนทั้งหมดสามารถพิมพ์ 3 มิติหรือซื้อในร้านฮาร์ดแวร์ก็ได้

มอเตอร์ที่ใช้เป็นเซอร์โวมอเตอร์ที่มีจำหน่ายทั่วไปสองตัว นอกจากเซอร์โวราคาถูกยังมีคุณลักษณะที่เป็นประโยชน์: เซอร์โวไม่ต้องการตรรกะในการควบคุมเพิ่มเติม ในกรณีที่คุณใช้ Arduino [1] และไลบรารีเซอร์โว [2] การเขียนค่าระหว่าง 0 ถึง 180 จะเป็นตำแหน่งของเซอร์โวมอเตอร์โดยตรง และในกรณีของเราคือตำแหน่งของแอคทูเอเตอร์ ฉันรู้จัก Arduino เท่านั้น แต่ฉันแน่ใจว่าบนแพลตฟอร์มอื่น ๆ มันง่ายมากที่จะควบคุมเซอร์โวและด้วยเหตุนี้แอคทูเอเตอร์นี้

ในการสร้าง คุณต้องมีเครื่องเจาะแบบตั้งพื้นและสว่านโลหะ 4.2 มม. คุณกำลังเจาะ M4 น๊อตเพื่อเป็นตลับลูกปืน

นอกจากนี้ คุณต้องมีแท่นรองที่ดีและดายสกรูเพื่อตัดเกลียว M4 บนแกนโลหะ สำหรับการยึดแท่งต้องใช้ต๊าปเกลียว M4

เสบียง

1 Standard Servo Tower Pro MG946R. มาพร้อมแขนเซอร์โว สกรูยึด M2 4 ตัว และตัวถังทองเหลือง 4 d3

1 ไมโครเซอร์โวทาวเวอร์ โปร MG90S. มาพร้อมแขนเซอร์โวและสกรูยึด 2 ตัว

สกรูหัวแบน 11 M2 x l10 มม.

เครื่องซักผ้า 4 M4

น็อต 6 M4

1 แหวนล็อก d4 mm

1 คลิปหนีบกระดาษ d1 mm

1 เดือยไม้ d6 x l120

2 แท่งเหล็กหรืออลูมิเนียม d4 x l166 พร้อมเกลียว M4 x l15 ที่ปลายด้านหนึ่ง

1 แท่งเหล็กหรืออลูมิเนียม d4 x l14 พร้อมร่องแหวนล็อก

1 แท่งเหล็กหรืออลูมิเนียม d4 x l12

ตำนาน: l:ความยาวเป็นมิลลิเมตร d:เส้นผ่าศูนย์กลางเป็นมิลลิเมตร

ขั้นตอนที่ 1: ชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติ

คุณต้องพิมพ์ส่วนด้านซ้ายหรือด้านขวา รูปภาพในคำแนะนำนี้แสดงตัวกระตุ้น LnR ด้านซ้าย (มองจากด้านหน้า เดือยไม้อยู่ทางด้านซ้าย)

หากคุณไม่มีเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ฉันแนะนำให้มองหาบริการการพิมพ์ 3 มิติในบริเวณใกล้เคียง

ขั้นตอนที่ 2: ตลับลูกปืนตัวเลื่อน

ในฐานะที่เป็นตลับลูกปืน ใช้น็อต M4! เพื่อการนั้น คุณต้องเจาะรู (M4/3.3 มม.) ด้วยสว่านโลหะ 4.2 มม. กดน็อต M4 ที่เจาะแล้วเข้าไปในช่องในแถบเลื่อน

กาว 2 M4 เครื่องซักผ้าบนตัวเลื่อนและตัวเลื่อนด้านบน

ขั้นตอนที่ 3: Mirco Servo และแขนต่อ

ติดตั้งไมโครเซอร์โวบนตัวเลื่อน

ทางด้านขวา คุณจะเห็นส่วนต่อขยายและน็อต M4 ที่เหลืออีก 2 ตัว กดน็อต M4 ที่เจาะแล้วเข้าไปในช่องของแขนต่อ

ขั้นตอนที่ 4: ตัวเลื่อนและเพลาหมุนได้

ประกอบสไลเดอร์ อาร์มต่อขยาย และท็อปสไลเดอร์ ใช้แท่งโลหะขนาดเล็กยาว 12 มม. เป็นแกน

ที่ด้านล่างของภาพ คุณจะเห็นหน้าแปลนที่ติดอยู่กับแขนไมโครเซอร์โว

คุณต้องเจาะรู 1.5 มม. ลงในเดือยไม้ (ด้านล่างขวาของภาพ) มิฉะนั้นไม้จะแตก

ขั้นตอนที่ 5: ข้อต่อเซอร์โว

เจาะรู 4.2 มม. ลงในแขนเซอร์โวมาตรฐาน และเพิ่มรอยบากให้กับแกนโลหะ 14 มม. สำหรับแหวนล็อก

กาวแหวนรองหนึ่งอันบนแขนเซอร์โว

นี่คือวิธีที่คุณซ้อนส่วนประกอบจากบนลงล่าง:

1) ติดตั้งแหวนล็อกเข้ากับแกน

2) เพิ่มเครื่องซักผ้า

3) จับแขนเซอร์โวไว้ใต้แขนต่อแล้วกดแกนที่ประกอบเข้าด้วยกัน

4) ใส่กาวลงในวงแหวนยึดแล้วกดจากด้านล่างเข้าสู่แกน

รูปภาพไม่ทันสมัย แทนที่จะเป็นแหวนสแน็ปอันที่สอง มันตะโกนแสดงแหวนตรึง แนวคิดเกี่ยวกับวงแหวนยึดเป็นการเสริมการออกแบบดั้งเดิม

ขั้นตอนที่ 6: เมานต์เซอร์โว

เซอร์โวมาตรฐานติดอยู่กับแอคชูเอเตอร์ ในการที่จะนำเซอร์โวผ่านช่องเปิด คุณต้องถอดฝาด้านล่างออกเพื่อให้งอสายได้

สกรูยึดจะเข้าไปในตัวถังที่ยุ่งเหยิงก่อน จากนั้นจึงผ่านรูในแอคทูเอเตอร์ เจาะสกรูเข้าไปในบล็อคตรึงซึ่งอยู่ใต้ LnR-Base

ขั้นตอนที่ 7: การเคลื่อนที่ตามยาว

ด้วยก๊อกสกรู M4 คุณจะตัดเกลียวเข้าไปในรู 3.3 มม. ของระนาบด้านหลังของ LnR-Base

ตัวเลื่อนเคลื่อนที่บนแท่งโลหะสองอัน สิ่งเหล่านี้ถูกผลักผ่านรูด้านหน้า 4.2 มม. ของ LnR-Base จากนั้นผ่านตลับลูกปืนตัวเลื่อนและยึดด้วยเกลียว M4 ในระนาบด้านหลังของแอคทูเอเตอร์

ขั้นตอนที่ 8: ปกปิด

นั่นคือตัวกระตุ้น LnR!

ในการยึดสาย Micro Servo จะใช้คลิปหนีบกระดาษส่วนหนึ่ง ติดตั้งเครื่องดูดควันบนตัวกระตุ้นและคุณทำเสร็จแล้ว

ขั้นตอนที่ 9: Arduino Sketch (ไม่บังคับ)

เชื่อมต่อโพเทนชิโอมิเตอร์สองตัวเข้ากับอินพุต Arduino A0 และ A1 พินสัญญาณคือ 7 สำหรับการหมุนและ 8 สำหรับการเคลื่อนที่ตามยาว

เป็นสิ่งสำคัญที่คุณต้องใช้ 5 โวลต์จาก Arduino สำหรับโพเทนชิโอมิเตอร์และไม่ใช่จากแหล่งจ่ายไฟ 5 V ภายนอก ในการขับเคลื่อนเซอร์โวคุณต้องใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอก

ขั้นตอนที่ 10: นอกเหนือจากตัวอย่างการเขียนโปรแกรม (ไม่บังคับ)

นี่คือวิธีที่ฉันยกเลิกข้อผิดพลาดอย่างเป็นระบบในซอฟต์แวร์ที่ควบคุม LnR Actuator ด้วยการขจัดข้อผิดพลาดในการวางตำแหน่งอันเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงทางกลและเนื่องจากการเล่นเชิงกล ทำให้สามารถระบุตำแหน่งได้อย่างแม่นยำ 0.5 มม. ในทิศทางตามยาวและ 1 องศาในการเคลื่อนที่แบบหมุน

การแปลงทางกล: ฟังก์ชั่นแผนที่ Arduinos [5] สามารถเขียนเป็น: f(x) = a + bx สำหรับชุดข้อมูลสาธิต [6] ส่วนเบี่ยงเบนสูงสุดคือ 1.9 มม. ซึ่งหมายความว่าในบางจุด ตำแหน่งของแอคทูเอเตอร์อยู่ห่างจากค่าที่วัดได้เกือบ 2 มิลลิเมตร

ด้วยพหุนามที่มีดีกรีเป็น 3 f(x) = a + bx + cx^2 + dx^3 ค่าเบี่ยงเบนสูงสุดสำหรับข้อมูลสาธิตคือ 0.3 มิลลิเมตร แม่นยำขึ้น 6 เท่า ในการกำหนดพารามิเตอร์ a, b, c และ d คุณต้องวัดอย่างน้อย 5 จุด ชุดข้อมูลสาธิตมีจุดวัดมากกว่า 5 จุด แต่ 5 จุดก็เพียงพอแล้ว

การเล่นแบบกลไก: เนื่องจากการเล่นแบบกลไก มีการชดเชยในตำแหน่งหากคุณขยับแอคชูเอเตอร์ไปข้างหน้าก่อนแล้วจึงถอยหลัง หรือหากคุณขยับตามเข็มนาฬิกาแล้วทวนเข็มนาฬิกา ในทิศทางตามยาว แอคทูเอเตอร์มีระยะเล่นทางกลในข้อต่อทั้งสองระหว่างแขนเซอร์โวและตัวเลื่อน สำหรับการเคลื่อนที่แบบโรตารี่ แอคทูเอเตอร์มีกลไกเล่นระหว่างตัวเลื่อนและเพลา เซอร์โวมอเตอร์ก็มีกลไกบางอย่างเช่นกัน ในการยกเลิกการเล่นแบบกลไก กฎคือ: A) เมื่อเคลื่อนที่ไปข้างหน้าหรือตามเข็มนาฬิกา สูตรคือ: f(x) = P(x) B) เมื่อเคลื่อนที่ถอยหลังหรือทวนเข็มนาฬิกา สูตรคือ: f(x) = P (x) + O(x)

P(x) และ O(x) เป็นพหุนาม O คือออฟเซ็ตที่เพิ่มเข้ามาเนื่องจากการเล่นแบบกลไก ในการกำหนดพารามิเตอร์พหุนาม ให้วัด 5 จุดเมื่อเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวและวัด 5 จุดเมื่อเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม

หากคุณกำลังวางแผนที่จะควบคุมเซอร์โวมอเตอร์หลายตัวด้วย Arduino และฉันโน้มน้าวให้คุณทำการปรับเทียบซอฟต์แวร์โดยใช้พหุนาม ให้ดูห้องสมุด prfServo Arduino ของฉัน [4]

สำหรับวิดีโอไดรฟ์ไส้ดินสอ มีการใช้ไลบรารี prfServo สำหรับแต่ละเซอร์โวสี่ตัว การสอบเทียบห้าจุดได้กระทำในทั้งสองทิศทาง

ข้อผิดพลาดที่เป็นระบบอื่นๆ: แอคทูเอเตอร์มีข้อผิดพลาดที่เป็นระบบเพิ่มเติม: การเสียดสี ความเยื้องศูนย์ และความละเอียดของไลบรารีเซอร์โวที่ใช้และเซอร์โวมอเตอร์

ที่จริงแล้วอาจจะสนุกกว่านั้น ความละเอียดของ Adafruit Servo Shield [3] อยู่ที่ 0.15 มม. ในทิศทางตามยาว! นี่คือเหตุผล: เซอร์โวชิลด์ใช้ชิป PCA9685 เพื่อสร้างสัญญาณ PWM PCA9685 ออกแบบมาเพื่อสร้างสัญญาณ PWM ระหว่าง 0 ถึง 100% และมีค่า 4096 สำหรับสิ่งนั้น แต่สำหรับเซอร์โว จะใช้เฉพาะค่าอนุญาต 200 (880 μs) ถึง 500 (2215 μs) ดุม 45 มม. หาร 300 คือ 0.15 มม. หากคุณคำนวณการเคลื่อนที่แบบหมุน 180º หารด้วย 300 จุดจะเท่ากับ 0.6º

ขั้นตอนที่ 11: การอ้างอิง

[1] Arduino: https://www.arduino.cc/[2] ห้องสมุดเซอร์โว: https://www.arduino.cc/en/reference/servo[3] Adafruit ServoShield: https://www.adafruit com/product/1411[4] ห้องสมุด prfServo: https://github.com/mrstefangrimm/prfServo[5] ฟังก์ชั่นแผนที่ Arduino:

[6] ตัวอย่างชุดข้อมูล:0 4765 42610 38815 35620 32525 30030 27635 25240 22445 194