BEND_it: อย่าเครียดเพียงแค่ "BEND_it" ออก: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

การแนะนำ

BEND_it เป็นเครื่องทดสอบขนาดเล็กแบบเร็ว มันค่อนข้างดีในการดัดและทำลายสิ่งต่างๆ มันอาจจะมีประโยชน์ในบางครั้ง สามารถช่วยดึงข้อมูลเช่น:

1. แรงผลักในแนวนอนเนื่องจากการโค้งงอ
2. การเปลี่ยนแปลงของความเค้นดัดเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงทางเรขาคณิต
3. ความแข็งของวัสดุ

โครงการนี้ทำโดย Anand Shah และ Ryan Daley โดยเป็นส่วนหนึ่งของหลักสูตรสัมมนา: การออกแบบคอมพิวเตอร์และการผลิตดิจิทัลที่โปรแกรม ITECH มหาวิทยาลัยสตุตการ์ต ประเทศเยอรมนี

เสบียง

โปรเจ็กต์นี้ตั้งขึ้นในช่วงเวลาที่ท้าทายของโควิด-19 ดังนั้นจึงสามารถทำได้ที่บ้านโดยไม่ต้องใช้ชิ้นส่วนที่ตัดด้วยเลเซอร์/ ชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติ หรือเครื่องมืออื่นๆ ในเวิร์กช็อป

ระบบกลไก

• แผ่นกระดาษแข็ง 1 X 900 มม. x 600 มม.
• แผ่นโพลีสเตอรอล 1 X 900 มม. x 600 มม.
• กระดาษแข็งบางส่วนจากกล่องบรรจุภัณฑ์
• เกียร์และชั้นวางพลาสติก (Amazon)

เครื่องใช้ไฟฟ้าหลัก

• 1 X Arduino Uno R3 (ชุดเริ่มต้น - อีเบย์)
• สายจัมเปอร์ 15 X (รวมอยู่ในชุดเริ่มต้น)
• 1 X เขียงหั่นขนม (รวมอยู่ในชุดเริ่มต้น)
• อะแดปเตอร์แปลงไฟ 1 X 5V (อเมซอน)

เครื่องมือ

• 1 X ซุปเปอร์กาว (1g)
• กาวขาว 1 X (200g)
• 1 X เทปฉนวน
• 1 X เครื่องตัดสายเคเบิลอิเล็กทรอนิกส์
• 1 X การประสาน ร็อด
• เครื่องเขียนธรรมดา (กรรไกร, เครื่องตัดกระดาษ, แผ่นรองตัด, ปากกา, ดินสอ, ยางลบ, ไม้บรรทัด)

มอเตอร์และเซ็นเซอร์

• 1 X Stepper เครื่องยนต์: 28BYJ-48, 5V, DC (รวมอยู่ใน Starter Kit)
• ไดรเวอร์ APG 1 X ULN2003 (รวมอยู่ในชุดเริ่มต้น)
• โหลดเซลล์ 1 X 1 กก. พร้อมเซ็นเซอร์ชั่งน้ำหนัก HX711 (Amazon)
• 1 X ADXL345, มาตรความเร่ง 3 แกน (Amazon)

ทฤษฎี

สเต็ปเปอร์มอเตอร์

28BYJ-48 เป็นสเต็ปเปอร์มอเตอร์แบบขั้วเดียว 5 สายที่เคลื่อนที่ได้ 32 ก้าวต่อการหมุนภายใน แต่มีระบบเฟืองที่ขยับเพลาได้ 64 เท่า ผลลัพธ์ที่ได้คือมอเตอร์ที่หมุนที่ 2048 ขั้นต่อการหมุน เพื่อที่จะควบคุมมอเตอร์และปล่อยให้มันทำงานได้อย่างราบรื่น เราจะต้องใช้ ULM 2003 Darlington Transister Array สำหรับข้อมูลโดยละเอียดเพิ่มเติม เว็บไซต์ดังกล่าวเป็นแหล่งข้อมูลที่ดี:

สเต็ปเปอร์มอเตอร์กับ Arduino – การเริ่มต้นใช้งานสเต็ปเปอร์มอเตอร์

โหลดเซลล์

สำหรับโครงการนี้ เราใช้โหลดเซลล์ 1 กก. พร้อมเซ็นเซอร์ชั่งน้ำหนัก HX711 โหลดเซลล์เป็นชิ้นส่วนโลหะที่มีสเตรนเกจติดอยู่ สเตรนเกจเป็นตัวต้านทานแบบไว ซึ่งความต้านทานจะแปรผันตามการเปลี่ยนรูป ไมโครชิป HX711 ขยายความต้านทานนี้และโอนไปยังบอร์ด Arduino โหลดเซลล์ต้องได้รับการสอบเทียบในขั้นต้นด้วยน้ำหนักที่ทราบ ในกรณีของเรา เกจถูกสอบเทียบในหน่วยกิโลกรัม แล้วค่าอนุกรมจะถูกคูณด้วย 9.8 เพื่อให้ได้แรงในหน่วยนิวตัน หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติม คุณสามารถตรวจสอบวิดีโอนี้:

ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับอิเล็กทรอนิกส์ #33: สเตรนเกจ/โหลดเซลล์ และวิธีใช้เพื่อวัดน้ำหนัก

มาตรความเร่ง

มาตรความเร่งคืออุปกรณ์ตรวจจับซึ่งมีประโยชน์สำหรับการวัดแรงสถิตและไดนามิก พวกเขาวัดความแตกต่างระหว่างการเร่งความเร็วเชิงเส้นในชื่อเสียงอ้างอิงของมาตรความเร่งและเวกเตอร์สนามโน้มถ่วงของโลก ในการทดลองนี้ เราใช้ Pitch เป็นเอาต์พุตจากมาตรความเร่ง ระยะพิทช์คือค่ามุมในหน่วยองศาซึ่งจะให้การวางแนวของเพลตที่โค้งงอเทียบกับแกน y ของมาตรความเร่ง รูปภาพด้านล่างสามารถใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงเพื่อทำความเข้าใจค่าระดับเสียงได้

สำหรับข้อมูลรายละเอียดเพิ่มเติม คุณสามารถเยี่ยมชมเว็บไซต์นี้:

วิธีการติดตามการวางแนวด้วย Arduino และ ADXL345 Accelerometer

ขั้นตอนที่ 1: อาจารย์ใหญ่

อาจารย์ใหญ่

เครื่อง Bend_It ทำงานด้านข้างวัสดุด้วยสเต็ปเปอร์มอเตอร์ จากนั้นวัดการตอบสนองของวัสดุโดยใช้โหลดเซลล์และมาตรความเร่ง โหลดเซลล์วัดแรงด้านข้างที่วัสดุต้านทานด้วย มาตรความเร่งเป็นวิธีการวัดการเสียรูปทางเรขาคณิตในวัสดุ ข้อมูลที่รวบรวมจะถูกส่งเป็นสตรีมข้อมูลไปยังสเปรดชีต Excel ซึ่งสามารถเปรียบเทียบข้อมูลทั้งหมดในพล็อตแบบกระจาย ซึ่งช่วยให้นักออกแบบเห็นว่าต้องใช้แรงมากน้อยเพียงใดสำหรับวัสดุในการเปลี่ยนรูปพลาสติก ภาระด้านข้างจะลดลงเมื่อวัสดุถึงเกณฑ์การกระตุ้น และเราจะเห็นว่าวัสดุไม่คืนสภาพเดิมในลักษณะที่ยืดหยุ่น วิธีการทดสอบนี้เป็นวิธีที่ง่ายและรวดเร็วในการวิเคราะห์วัสดุที่กำหนดเองซึ่งอาจมีขนาดเล็กเกินไปที่จะทดสอบโดยใช้เครื่องบดแบบเต็มรูปแบบ

ขั้นตอนที่ 2: การเคลื่อนที่เชิงเส้นด้วยสเต็ปเปอร์มอเตอร์

วัสดุที่จำเป็น: แผ่นกระดาษ, กระดาษแข็งเสีย, เกียร์พลาสติก, ชั้นวาง, กาวซุปเปอร์, กาวสีขาว, รายการเครื่องเขียนที่ต้องการ, Arduino Uno R3, สายจัมเปอร์, เขียงหั่นขนม, อะแดปเตอร์ไฟ 5V, สเต็ปเปอร์มอเตอร์ (28BYJ-48) ทรานซิสเตอร์ ULN2003

ขั้นตอนที่ 3: สเต็ปเปอร์มอเตอร์ + โหลดเซลล์ (เพื่อวัดแรงขับในแนวนอน)

วัสดุที่จำเป็นเพิ่มเติมจากขั้นตอนที่ 1: แผ่นโพลีสเตอรอล, เทปฉนวน, เครื่องตัดสายเคเบิลอิเล็กทรอนิกส์, แกนบัดกรี, โหลดเซลล์ 1 กก. พร้อมเซ็นเซอร์ชั่งน้ำหนัก HX711

ขั้นตอนที่ 4: Stepper Motor + Load Cell + Accelerometer (เพื่อวัด Arch Tilt)

วัสดุที่จำเป็นเพิ่มเติมจากขั้นตอนที่ 2: ADXL345 - 3 - Axis Accelerometer และ Jumper Wires

ขั้นตอนที่ 5: Fritzing Diagram

ขั้นตอนที่ 6: เครื่องประกอบ

ในที่สุดเครื่องก็ถูกประกอบและบรรจุลงในกล่องฐานกระดาษแข็ง

ขั้นตอนที่ 7: วิดีโอการทำงาน

ขั้นตอนที่ 8: รหัส Arduino

โปรดใช้ลิงก์นี้เพื่อเข้าถึงรหัส:

Bend_it.ino