O Scale Model Railroad Tornado: 16 ขั้นตอน

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

ฉันแน่ใจว่าทุกคนเคยเห็นพายุทอร์นาโดในวิดีโอ แต่คุณเคยเห็นการดำเนินการในแอนิเมชั่นเต็มรูปแบบบน O Scale Model Railroad หรือไม่? เรายังไม่ได้ติดตั้งบนรางรถไฟ เพราะเป็นส่วนหนึ่งของระบบเสียงและแอนิเมชั่นที่สมบูรณ์ แต่เมื่อสร้างเสร็จแล้วก็ควรเป็นสถานที่ท่องเที่ยว

โปรเจ็กต์นี้จะนำคุณผ่านขั้นตอนต่างๆ ในการสร้างแอนิเมชั่นการทำงานจากฮาร์ดแวร์ CNC, มอเตอร์ไดรฟ์ และตัวควบคุม Arduino

ขั้นตอนที่ 1: แอนิเมชั่นนี้จะมีลักษณะอย่างไร

เพื่อให้เข้าใจถึงสิ่งที่เรากำลังสร้าง แบบจำลอง 3 มิติจึงถูกสร้างขึ้นและสร้างแบบจำลองขึ้นมา

ขั้นตอนที่ 2: การสร้างแผงพื้นฐาน

โปรเจ็กต์นี้ประกอบด้วยแผงแกน Z, แผงแกน X, ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino, สเต็ปเปอร์มอเตอร์, ไดรฟ์บริดจ์ H, ไดรฟ์ไมโครสเต็ป และตัวทอร์นาโด สิ่งแรกที่ต้องทำคือรวบรวมรายการวัสดุสำหรับแผงพื้นฐาน แผงแกนทั้งสองมีความคล้ายคลึงกัน ดังนั้นขั้นตอนการสร้างสำหรับแผงหนึ่งจะเหมือนกันสำหรับแผงอื่น

BILL OF MATERIALS – ที่มาจาก Banggood. Com/ lumber store

แกน X

· (1) T8 ชุดประกอบสกรูป้อนยาว 500 มม.

· (1) 12 โวลต์ 200 ขั้นตอนที่ 4 สาย NEMA 17 ชนิด stepper motor

· (2) แท่งค้ำยัน 500 มม. พร้อมฐานรองและตัวเลื่อน

(1) ลิมิตสวิตช์พร้อมสายเคเบิล

(1) ขายึดสเต็ปเปอร์มอเตอร์

ฐานไม้อัดเบิร์ช 1/2 นิ้ว ตัดเป็น 6-1 / 2 x 24 นิ้ว

ไม้กวนสีหนามาตรฐาน 1/8"

สกรูคละแบบ M3, M4, M5

ขั้นตอนที่ 3: ประกอบชิ้นส่วนบนแผงควบคุม

ขายึดสเต็ปเปอร์มอเตอร์เป็นชิ้นแรกที่จะติดตั้งที่ปลายด้านหนึ่งของฐาน 1/2 x 6-1 / 2 x 24 นิ้ว โครงยึดนี้ติดตั้งบนเส้นกึ่งกลางของฐาน และต้องแน่ใจว่าเป็นสี่เหลี่ยมจตุรัสถึงขอบด้านยาว ติดตั้งสเต็ปเปอร์มอเตอร์เข้ากับโครงยึดนี้ และติดตั้งข้อต่อไดรฟ์ คุณจะพบว่าเส้นกึ่งกลางของตัวขับสเต็ปเปอร์มอเตอร์นั้นสูงเพียงพอจากฐาน ซึ่งต้องติดตั้งตัวเรือนตลับลูกปืนสกรูป้อนบนแผ่นไม้เพื่อให้ชุดประกอบมีระดับ ไม้อัดเบิร์ชขนาด 1/2 นิ้วเป็นจุดเริ่มต้นที่ดี จากนั้นเพิ่มแผ่นชิมที่นำเส้นกึ่งกลางของตัวเรือนแบริ่งสกรูป้อนเข้าแถว

ตอนนี้ใช้ไม้กวนสี เจาะรูที่เข้ากับหน้าแปลนสกรูป้อน และติดตั้งด้วยสกรู M3 และแหวนรองล็อค การใช้ Locktite กับชิ้นส่วนเหล่านี้ในตอนนี้จะป้องกันไม่ให้ชิ้นส่วนเหล่านี้หลุดออกมาในภายหลัง ตอนนี้ร้อยชุดประกอบนี้เข้ากับสกรูป้อน ติดตั้งปลายด้านหนึ่งของสกรูป้อนเข้ากับตัวเรือนแบริ่งที่ปลายสเต็ปเปอร์มอเตอร์ ตอนนี้วางตัวเรือนแบริ่งอีกอันที่ปลายอีกด้านของฐาน ติดตั้งสกรูป้อน และยึดตัวเรือนเข้ากับฐานด้วยแผ่นกระดานและแผ่นรอง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าชุดประกอบนี้ขนานกับขอบฐาน

ตอนนี้จัดเรียงแท่งรองรับพร้อมตัวเรือนส่วนรองรับปลายบนแผ่นกระดานที่ใช้เพื่อรองรับตัวเรือนแบริ่ง. สิ่งสำคัญคือต้องทำให้ชิ้นส่วนเหล่านี้เป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสและขนานกัน ดังนั้น ห้ามยึดชิ้นส่วนต่างๆ เข้ากับฐานจนกว่าชิ้นส่วนทั้งหมดจะจัดเรียงอยู่บนฐาน ณ จุดนี้ แท่งกวนสีหรือไม้อัดไม้เนื้อแข็ง 1/4 ใช้งานได้ดี และสามารถตัดให้ได้ความกว้างตามต้องการ และเจาะด้วยรูยึดเพื่อให้เข้ากับตัวเลื่อนของแท่งค้ำ ประกอบสายรัดไขว้เข้ากับตัวเลื่อนอย่างหลวม ๆ แล้วเลื่อนไปที่ปลายแต่ละด้านของ แท่งค้ำยันเพื่อติดตั้งตัวเรือนปลายก้านรองรับให้เข้าที่ เมื่อตำแหน่งเหล่านี้ถูกติดตั้งแล้ว ให้ขันเข้าที่ ณ จุดนี้ คุณควรมีหน้าแปลนสกรูป้อนที่มีแท่งสีประกบอยู่ระหว่างแถบเลื่อน

ขั้นตอนสุดท้ายคือการวางสายรัดนิรภัยสำหรับแผ่นไม้ขวางของตัวเลื่อน บีบตัวเลื่อนเข้าหากันโดยประกบไม้กวนที่มีหน้าแปลนและแผ่นรองรับสกรูเข้าที่ ตอนนี้สามารถตัดไม้คนให้เข้ากันได้โดยใช้สายรัดที่เพิ่งทา ตอนนี้การประกอบเสร็จสมบูรณ์และช่วยให้สามารถเคลื่อนย้ายหน้าแปลนภายในแผ่นยึดได้ คุณสามารถทดสอบชุดประกอบนี้ได้โดยหมุนสกรูป้อนด้วยมือเพื่อให้แน่ใจว่าทุกอย่างเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระโดยไม่มีการผูกมัด

ขั้นตอนที่ 4: ติดตั้งลิมิตสวิตช์

ลิมิตสวิตช์ติดตั้งอยู่บนแผงทั้งสองใกล้กับปลายมอเตอร์ มันถูกใช้เป็นเซ็นเซอร์ตำแหน่งกลับบ้านเพื่อตั้งค่าแกนทั้งสองที่ตำแหน่งเริ่มต้นเมื่อต่อไฟเข้ากับแผงควบคุม การติดตั้งที่แน่นอนคือความชอบของผู้ใช้ แต่เราทดสอบการออกแบบ 2 แบบ; อันหนึ่งมีไม้พายห้อยลงมาจากรถเพื่อกดสวิตช์ อีกอันใช้ไม้กวนน๊อตหน้าแปลนทองเหลืองเป็นจุดสัมผัส ไม่สำคัญว่าสวิตช์นี้จะติดตั้งอย่างไร ตราบใดที่สวิตช์ถูกเปิดใช้งานก่อนที่แคร่ตลับหมึกจะไปถึงจุดสิ้นสุดของการเดินทางที่ปลายมอเตอร์

ขั้นตอนที่ 5: การประกอบแผงแกน Z

แผงแกน Z เหมือนกันกับแผงแกน X ยกเว้นว่าเราเปลี่ยนสกรูป้อนที่แตกต่างกันด้วยตะกั่ว 2 มม. เพื่อให้เคลื่อนที่เร็วขึ้น

(1) T8 Feed Screw พร้อมตะกั่ว 2 มม. และน็อตหน้าแปลนทองเหลือง

ขั้นตอนอื่นๆ ทั้งหมดเหมือนกัน ดังนั้นให้สร้างแผงนี้ทันที

ขั้นตอนที่ 6: ประกอบแกน X และ Z เข้าด้วยกัน

การประกอบ 2 แกนเข้าด้วยกันนั้นตรงไปตรงมามาก ขั้นแรก เราได้เพิ่มไม้อัดเบิร์ช 1/2 นิ้วขนาด 6-1 / 2 x 5 ลงในชุดประกอบ X Axis Carriage จากนั้นเราก็ขันแผงแกน Z เข้ากับบอร์ดนี้ ตำแหน่งของแกน Z ที่สัมพันธ์กับแกน X คือการตั้งค่าของผู้ใช้ ในต้นแบบของเรา เราตั้งปลายมอเตอร์ให้ห่างจากศูนย์กลางของชุดประกอบแกน X ประมาณ 8 นิ้ว เมื่อติดตั้งแผงควบคุมจะอยู่ใต้แกน X ดังนั้นพื้นที่นี้จึงดูเหมาะสม อย่าลืมว่าแผงแกน X และ Z นั้นแบนราบสำหรับการประกอบ แต่เมื่อติดตั้งบนเค้าโครงรางรถไฟจำลอง แกน X จะอยู่ในตำแหน่ง 90 องศากับพื้นผิวทางรถไฟ

ขั้นตอนที่ 7: สร้างพายุทอร์นาโด

การออกแบบทอร์นาโด

พายุทอร์นาโดจะถูกสร้างขึ้นด้วยมอเตอร์ 12vdc, เดือยไม้ ¼”, ตัวเชื่อมต่อแบบยืดหยุ่นสำหรับการเชื่อมต่อมอเตอร์กับเพลา และจะถูกควบคุมโดยตัวควบคุมมอเตอร์บริดจ์ L298N H ที่ขับเคลื่อนด้วย Arduino

นี่คือการประกอบมอเตอร์: มอเตอร์เกียร์ 12 vdc 25 รอบต่อนาที

ช่องทางกำลังตีลูกบอลอยู่ที่ร้านงานฝีมือ เราใช้แผ่นตีแป้งแบบบางจาก Walmart

ช่องทางจะต้องใช้งานศิลปะเพื่อให้ได้รูปลักษณ์ที่คุณต้องการ ส่วนที่สำคัญที่สุดคือการออกแบบและสร้างชุดประกอบแกน Z เพื่อรองรับมอเตอร์และคัปปลิ้ง ความสูงจากแคร่ตลับหมึกจะเป็นตัวกำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุดของกรวย เมื่อใดก็ตามที่คุณต้องการเปลี่ยนกรวย ก็แค่ถอดแกนเดือยออกจากคัปปลิ้ง ซึ่งสามารถทำได้เมื่อใดก็ได้เมื่อติดตั้งระบบแล้ว ดังนั้น หากคุณต้องการทดลองกับช่องทางต่างๆ ก็ทำได้ง่าย

แต่ในขั้นตอนการสร้าง เพียงกำหนดความสูงเหนือแคร่ตลับหมึกแล้วสร้างแท่นยึดมอเตอร์เพื่อรองรับมอเตอร์และกระปุกเกียร์ มีขายึดที่ทำในเชิงพาณิชย์: Motor Mount

ระยะเวลาในการรับโครงยึดโลหะนั้นนานเกินไป เราจึงตัดสินใจสร้างการจัดเตรียมสำหรับการประกอบไดรฟ์ Tornado Rotation จากไม้ชิ้นเล็กๆ ในภาพถ่ายเหล่านี้ ฐานติดตั้งออกแบบมาเพื่อล้างด้านบนสุดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 นิ้วของช่องทางคลาวด์ ในกรณีที่การจัดเตรียมนี้ไม่เป็นที่พอใจ เราจะติดตั้งชุดประกอบเข้ากับสายรัดของแคร่ตลับหมึก หากการจัดเรียงนี้ไม่ตรงกับความต้องการของเราด้วยเหตุผลบางประการ คุณสามารถถอดชุดประกอบออกได้ด้วยสกรูหัวอัลเลนเพียง 4 ตัว

ข้อต่อของมอเตอร์มีขนาดเล็กและเปราะบาง ดังนั้นลีดจึงถูกบัดกรีเข้ากับมอเตอร์ และเราใช้สกรูและแหวนรองเพื่อยึดลีดให้แน่น สายรัดเดินทางจะถูกบัดกรีเข้ากับจุดเชื่อมต่อนี้

ขั้นตอนที่ 8: การควบคุมแอนิเมชั่น

ตอนนี้เราได้สร้างพาเนล 2 แกนและติดตั้งเข้าด้วยกันแล้ว เราจะทำให้แอนิเมชั่นนี้ทำงานอย่างไร วิดีโอนี้เป็นการอัปเดตจากการทดสอบระหว่างการสร้างระบบต้นแบบ เราสร้างแอนิเมชั่นนี้ขึ้นมาได้อย่างไร? คำตอบคือเราใช้ Arduino micro controller 2 ตัวเพื่อควบคุมการกระทำ ขั้นตอนต่อไปจะให้รายละเอียดเกี่ยวกับการสร้างแผงควบคุม อุปกรณ์ที่ใช้ ไดอะแกรมการเดินสาย และรหัสโปรแกรม

ขั้นตอนที่ 9: การใช้ Arduino Micro Controllers เพื่อทำให้การเคลื่อนไหวเคลื่อนไหว

การออกแบบการเคลื่อนไหวทอร์นาโด

เพื่อควบคุมพายุทอร์นาโด ก่อนอื่นเราต้องกำหนดวิธีที่เราต้องการให้มันทำงาน:

1. เปิดมอเตอร์สำหรับการหมุนทอร์นาโด

2. เริ่มการเคลื่อนที่ของแกน Z ด้วยสเต็ปเปอร์มอเตอร์ขับสกรูป้อนในแนวตั้งลง สิ่งนี้จะย้ายทอร์นาโดที่กำลังหมุนลงจากตำแหน่งที่ซ่อนอยู่ลงไปที่พื้นผิวโต๊ะ

3. เริ่มการเคลื่อนที่ของแกน X ด้วยสเต็ปเปอร์มอเตอร์ที่ขับสกรูป้อนและแท่น สิ่งนี้จะย้ายพายุทอร์นาโดจากขวาไปซ้ายจนสุดของสกรูป้อน

4. สตาร์ทมอเตอร์สเต็ปเปอร์แกน Z เพื่อยกพายุทอร์นาโดที่หมุนกลับมาที่ด้านบนสุดจากมุมมอง ปิดสเต็ปเปอร์มอเตอร์แกน Z

5. สตาร์ทมอเตอร์สเต็ปเปอร์แกน X เพื่อกลับสู่ตำแหน่งเริ่มต้นที่ถูกต้อง ปิดไฟไปยังสเต็ปเปอร์มอเตอร์แกน X

6. ปิดสวิตช์มอเตอร์หมุนทอร์นาโด

โดยพื้นฐานแล้ว เรากำลังสร้างเครื่องเราเตอร์ CNC 2 แกน การหมุนทอร์นาโดคือเราเตอร์และอีก 2 แกนสำหรับการเคลื่อนที่ในแนวนอนและแนวตั้ง เพื่อให้บรรลุสิ่งนี้ เราจะต้องใช้ Arduino MEGA 1 ตัว (ชื่อ “MOVEMENT CONTROLLER”) ที่ตั้งโปรแกรมให้ทำงาน (2) บอร์ดไดรเวอร์ TB6600 Micro Stepper เพื่อควบคุมสเต็ปเปอร์มอเตอร์ 2 ตัว เราจะใช้ Arduino UNO 1 ตัว (ชื่อ “MASTER CONTROLLER”) เพื่อควบคุมการหมุนของพายุทอร์นาโดและเริ่มต้นตัวควบคุมการเคลื่อนไหว การควบคุมระบบจะมีให้โดยสวิตช์ปิด/เปิดสำหรับไฟ DC 12 โวลต์ของระบบ สวิตช์ชั่วขณะจะอยู่ใกล้ตำแหน่งทอร์นาโดบนโครงร่างเพื่อเริ่มต้นวงจรรีเลย์กำลังล็อค การควบคุมสวิตช์ชั่วขณะนี้จะเพิ่มพลังให้กับระบบ และ MASTER CONTROLLER จะเปิดเครื่อง และมอเตอร์กระแสตรงที่ขับเคลื่อนด้วยเกียร์จะเริ่มหมุนทอร์นาโด จากนั้นส่งกำลังให้กับตัวควบคุมการเคลื่อนไหวสำหรับลำดับการเคลื่อนไหว

ขั้นตอนที่ 10: อุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับแผงควบคุม

ระบบควบคุมบิลวัสดุ

(1) Arduino UNO & (1) Arduino Mega micro controllers

(1) L298N โมดูล H สะพานโมดูลาร์บอร์ดสำหรับไดรฟ์ทอร์นาโด·

(2) TB6600 Stepper Motor Micro Step Driver Boards สำหรับแผงแกน Z และ X

(1) แหล่งจ่ายไฟ DC 12 โวลต์

(1) สวิตช์สลับ SPDT ที่ติดตั้งบนแผง

(2) รีเลย์ DC 5 โวลต์สำหรับ Arduino ·

เดินสายเบ็ดเตล็ดพร้อมไฟ LED สีเขียวและตัวต้านทาน

เทอร์มินัลสตริป

แผงยึดและฮาร์ดแวร์

ขั้นตอนที่ 11: การติดตั้งอุปกรณ์บนแผงควบคุม

ขั้นแรกให้เลือกวัสดุของแผงควบคุม เราใช้ไม้อัดไม้เนื้อแข็งหนา 1/4 นิ้ว เราเริ่มต้นด้วยชิ้นส่วนขนาด 2 ฟุตคูณ 2 ฟุตเพื่อจัดระเบียบอุปกรณ์ แผงควบคุมนี้ไม่มีความลับ เพียงแค่ติดตั้งทุกอย่างไว้ในที่ที่ทำให้การเดินสายไฟสั้นและสามารถเข้าถึงได้จากไฟฟ้า 12 โวลต์ สายไฟของมอเตอร์ และการเดินสายลิมิตสวิตช์จากแผงแกน

ขั้นตอนที่ 12: การเดินสายอุปกรณ์ควบคุมหลัก

แผนผังที่แสดงสำหรับตัวควบคุมหลักอาจไม่ถูกต้องทั้งหมดเนื่องจากขาดไลบรารีชิ้นส่วนสำหรับโมดูล L298N และรีเลย์ควบคุมสัญญาณ 5 โวลต์ วงจรที่เหลือนั้นแม่นยำสำหรับการเชื่อมต่อกับ Arduino Uno และ Arduino Mega

สำหรับการเดินสายที่ถูกต้องของ L298N เราจำเป็นต้องอ้างอิงจากภาพที่แสดงการต่อสายไฟพร้อมหมายเลขขั้วต่อที่แสดง รูปที่สองแสดงเฉพาะเทอร์มินัลที่ใช้ในโปรเจ็กต์นี้

สำหรับการเดินสายที่ถูกต้องของรีเลย์ 5 โวลต์สำหรับ Arduino เราจำเป็นต้องอ้างอิงจากภาพด้านบน

หากมีข้อสงสัย ให้อ้างอิง Arduino IDE สำหรับ Master Controller เสมอสำหรับการเชื่อมต่อด้วยพิน

ขั้นตอนที่ 13: การเดินสายตัวควบคุมการเคลื่อนไหว

Arduino Mega ใช้เป็นตัวควบคุมการเคลื่อนไหว มันเชื่อมต่อไดรฟ์ไมโครสเต็ปเปอร์และสเต็ปเปอร์มอเตอร์ การเชื่อมต่อ Vin ไม่ปรากฏขึ้นเนื่องจากแสดงในแผนผัง Master Controller

ขั้นตอนที่ 14: วงจรสลักกำลังระบบ

เพื่อควบคุมพลังงานให้กับระบบและอนุญาตให้ปิดเครื่องอัตโนมัติเมื่อภาพเคลื่อนไหวเสร็จสิ้น วงจรล็อคจะถูกใช้พร้อมกับสวิตช์ชั่วขณะข้ามไฟ 12 โวลต์ NO หน้าสัมผัสรีเลย์ รีเลย์ 5 โวลต์ที่ควบคุมโดยสัญญาณ Arduino จะล็อควงจร เมื่อสัญญาณต่ำ พลังงานของระบบจะปิดลง ไฟ LED แยกต่างหากใช้เพื่อแสดงว่าระบบถูกล็อค

ขั้นตอนที่ 15: รหัส Arduino

เนื่องจากนี่ไม่ใช่คำแนะนำในการเขียนโค้ด Arduino เราจึงได้แนบไฟล์ Master และ Movement สำหรับการดูและ/หรือดาวน์โหลด

ขั้นตอนที่ 16: การสร้างโครงยึด

โครงรองรับระบบสร้างขึ้นจากไม้ธรรมดา ฐานรองรับ 3 ขาที่มีแผงแกน X ติดอยู่ เพื่อสร้างตำแหน่งที่เหมาะสมสำหรับพายุทอร์นาโดบนพื้นผิวเลย์เอาต์ แผงควบคุมติดตั้งอยู่ด้านหลังแผงแกน X เพื่อให้สามารถเคลื่อนย้ายแผงแกน Z แบบเคลื่อนที่ได้โดยไม่เสียค่าใช้จ่าย สามารถยึดชุดประกอบทั้งหมดเข้ากับผนังหรือปล่อยทิ้งไว้ให้เป็นอิสระเพื่อให้ถอดออกได้ง่ายหากจำเป็น