สะพานเคลื่อนย้ายได้: 10 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

เราคือ META_XIII มาจากสถาบันร่วมมหาวิทยาลัยมิชิแกน-เซี่ยงไฮ้ เจียวทง (JI) คู่มือสาธิตนี้จัดทำขึ้นสำหรับการออกแบบหลักสูตร VG100 ของเรา ซึ่งเป็นสะพานที่เคลื่อนย้ายได้ซึ่งควบคุมโดย Arduino

JI ก่อตั้งขึ้นร่วมกันในปี 2549 โดยมหาวิทยาลัยชั้นนำสองแห่งคือ UM และ SJTU JI เป็นผู้นำความร่วมมือด้านการศึกษาระหว่างประเทศในประเทศจีน โดยนำเสนอรูปแบบการศึกษาทั้งแบบอเมริกันและจีน ตั้งอยู่ในวิทยาเขต Minhang ของ SJTU ทางตะวันตกเฉียงใต้ของเซี่ยงไฮ้ ที่ซึ่งบริษัทเทคโนโลยีรวมตัวกัน

มีสองโครงการหลักสูตรใน VG100 ซึ่งทั้งสองโครงการต้องมีการวิเคราะห์ การจัดกำหนดการ และความร่วมมือ หลักสูตรนี้เตรียมนักเรียนให้พร้อมสำหรับการเป็นวิศวกรด้วยคุณสมบัติ 4 ประการที่ JI ชื่นชม ได้แก่ ความเป็นสากล สหวิทยาการ นวัตกรรม และคุณภาพ ในการแข่งขัน Project1 แต่ละกลุ่มควรสร้าง "สะพานที่เคลื่อนย้ายได้" ด้วยวัสดุที่กำหนด และประสิทธิภาพของสะพานในวันแข่งขันจะสร้างความแตกต่างอย่างมากกับเกรดของหลักสูตร

ในวันแข่งขัน ทั้ง 19 กลุ่มควรมาที่ห้องทดลองในอาคาร JI และทำการทดสอบหลายส่วน ส่วนแรกคือการทดสอบฟังก์ชัน ซึ่งสะพานควรจะสามารถหยุดรถแล้วเปิดเพื่อให้เรือแล่นผ่านไปได้ เราเสร็จสิ้นกระบวนการทั้งหมดและได้คะแนนเต็ม ส่วนที่สองของการทดสอบคือการทดสอบขนาดและโหลด จะได้คะแนนมากขึ้นหากสะพานมีน้ำหนักเบาและสามารถรับน้ำหนักได้ดีกว่า เราสามารถรับน้ำหนักได้ 1 กก. ภายในตัวแปรรูปร่าง 2.83 มม. เราอยู่ในอันดับที่ 9 ในแง่ของสุนทรียศาสตร์และอันดับที่ 8 ในการทดสอบน้ำหนัก

ในที่สุด สะพานของเราก็ได้เกรด 76.7 อันดับที่ 4

มีกฎรุ่นสั้นที่แสดงด้านล่าง:

A. ขั้นตอนการทดสอบฟังก์ชัน

NS. รถ A ข้ามสะพานได้

NS. เมื่อ A ยังคงอยู่บนสะพาน เรือใหญ่ C เข้าใกล้สะพานจากด้านล่าง

ค. สะพานสามารถตรวจจับ C และยกตัวเองขึ้นหลังจากรถ A ออกจากสะพานเพื่อให้ C ผ่านไปด้านล่าง

NS. หลังจาก C ผ่านไป สะพานจะกลับมาเป็นปกติใน 15 วินาที

B. ทดสอบโหลด

ตุ้มน้ำหนักขนาดเล็กบางตัวจะวางบนสะพานเพิ่มครั้งละ 100 กรัม เพิ่มน้ำหนักสูงสุด 1 กก. หรือจนกว่าการโก่งตัวจะถึง 4 มม. แล้วบันทึกข้อมูล

C. การทดสอบขนาด

มวลรวมของสะพาน (รวมถึงส่วนวงจรยกเว้นแบตเตอรี่) จะถูกบันทึกและเปรียบเทียบกับกลุ่มอื่น

ลิงค์วิดีโอ: คลิกที่นี่เพื่อเพลิดเพลินกับวิดีโอ gameday bridge ของเรา!

เราหวังว่าการแนะนำนี้จะสร้างความประทับใจให้กับคุณเกี่ยวกับสะพานของเรา

ขั้นตอนที่ 1: แผนภาพแนวคิด

ขั้นตอนที่ 2: การวิเคราะห์

ต่อไปนี้คือคำอธิบายบางส่วนสำหรับการคำนวณของเราเกี่ยวกับตัวแปรรูปร่างของสะพาน เพื่อให้เราสามารถออกแบบโครงสร้างที่เบามากซึ่งสามารถรับน้ำหนักได้มากกว่าในทางทฤษฎี

ส่วนนี้เกี่ยวข้องกับความรู้เกี่ยวกับการวิเคราะห์แรงและปริพันธ์ เราหวังว่าสิ่งนี้จะช่วยให้คุณเข้าใจหลักการและนำไปใช้กับสถานการณ์ที่คล้ายคลึงกันเมื่อคุณสร้างสะพาน

ขั้นตอนที่ 3: รายการวัสดุ：

**ราคาไม่รวมกาวไม้ ลวดสำลี กระดาษไข และเครื่องมืออื่นๆ

นี่คือไฮเปอร์ลิงก์สำหรับสินค้าที่คุณสามารถซื้อได้ที่ Taobao

Arduino Uno (21.90)

เขียงหั่นขนม（6.24）

สายเชื่อมต่อ (27.61)

บอร์ดขับมอเตอร์ L298N (10.43)

เซนเซอร์อินฟราเรด 2-30 ซม. 3.3V-5V (31.00)

ไมโครเซอร์โว（8.81）

มอเตอร์เกียร์ (30.00)

กระดานไม้บัลซ่า（402.5）

ระแนงไม้บัลซ่า（232.06）

มีด（38.40）

บานพับ (12.76)

ขั้นตอนที่ 4: แผนภาพวงจร

ด้านบนเป็นแผนภาพวงจรสั้นๆ ควรต่อสายไฟที่มีสีต่างกันเข้ากับปากลอจิกที่สอดคล้องกัน สายสีแดงทั้งหมดหมายถึงแหล่งจ่ายไฟ 9V สายสีดำทั้งหมดหมายถึงพื้น สายสีเขียวหมายถึงไฟ LED สีเขียว เนื่องจากสายสีชมพูหมายถึงไฟ LED สีแดง

มอเตอร์เกียร์สองตัวซึ่งมีความเร็วรอบ 100 รอบต่อวินาที ให้กำลังหลักในการยกสะพาน ขับเคลื่อนด้วยตัวขับมอเตอร์ราคาถูก ตัวขับมอเตอร์ไร้แกน L298N

Micro Servo ออกแบบมาเพื่อหมุนแท่งที่จะป้องกันไม่ให้รถผ่านสะพานเมื่อยกสะพานขึ้น มันสามารถหมุนได้ 90 องศาและกลับสู่ที่เดิม

เซ็นเซอร์อินฟราเรดสี่ตัวมีความจำเป็นเมื่อตรวจจับรถยนต์และเรือ พวกเขาสามารถช่วยในการตัดสินใจว่าควรยกและวางสะพานเมื่อใด

กระบวนการทั้งหมดที่ตรงตามข้อกำหนดของการทดสอบฟังก์ชันควรดำเนินการดังนี้:

· เซ็นเซอร์ 1 ตรวจจับการเข้าใกล้ของรถยนต์ A เซ็นเซอร์ 2 ตรวจจับการเข้าใกล้ของ Ship C ซึ่งส่งสัญญาณไปยัง Arduino เพื่อให้ไฟ LED สีแดงส่องสว่างและ Micro Servo หมุนแท่งเพื่อหยุด Car B

·เซ็นเซอร์ 3 ตรวจพบการออกเดินทางของรถ A จากนั้นมอเตอร์เกียร์จะเริ่มวิ่งและยกสะพานขึ้นสู่ความสูงที่เหมาะสมสำหรับเรือ C ที่ผ่านไป

·เซ็นเซอร์ 4 ตรวจจับการออกเดินทางของ Ship C ซึ่งส่งสัญญาณไปยัง Arduino หลังจากช่วงเวลา 15 วินาที Gear Motors จะเริ่มถอยหลังและวางสะพานลง

· Micro Servo จะกลับสู่สภาพเดิมและไฟ LED สีเขียวจะส่องสว่างเพื่อแสดงการอนุญาตให้รถ B ผ่าน

**โปรดทราบว่าเซ็นเซอร์อินฟราเรดที่เราใช้สร้างสะพานของเรานั้นไม่เหมือนกันกับแผนภาพด้านบน เราเลือกชนิดที่ถูกกว่าที่สามารถใช้ประโยชน์ได้เท่าเทียมกัน รูปภาพประเภทนี้จะแสดงในรายการวัสดุ

ขั้นตอนที่ 5: สร้างเด็ค

NS. ตัดกระดานขนาด 1 ม.* 120 มม.* 3 มม. สี่แผ่นเป็นความยาว 50 ซม.

NS. วาดรูปสามเหลี่ยมมุมฉากหลายๆ รูปที่เว้นระยะห่างกันอย่างใกล้ชิดโดยมีขนาดยาว 4 ซม. และกว้าง 3 ซม. สงวนช่องว่างด้านละด้านกว้าง 2 ซม. และกว้าง 0.5 ซม. ระหว่างสามเหลี่ยม ตัดสามเหลี่ยมเหล่านี้ออกด้วยมีด **ระวังอย่าให้หักด้านข้าง

ค. ติดทุกสองแผ่นพร้อมกับกาวไม้ วางและติดแผ่นกระดาษไขแว็กซ์ทั้งสองด้านของสำรับ

ขั้นตอนที่ 6: สร้างเฟรม

NS. ตัดระแนงไม้ 3 มม. ยาว 15 ซม. 35 ซม. และ 38 ซม. ปรับปลายเล็กน้อยให้เป็นรูปทรงที่เหมาะสมเพื่อให้พอดีกับกรอบโดยไม่ต้องพัก กาวเข้าด้วยกัน จากนั้นทำสามเหลี่ยมที่เหมือนกันอีก 3 รูป

NS. ตัดระแนงไม้ 3 มม. หลายอันที่มีขนาดเหมาะสม ติดไว้กับ (a) สามเหลี่ยมไม้เพื่อสร้างสามเหลี่ยมหน้าจั่วหลายอันที่มีขนาดต่างกัน (ขั้นตอนนี้คือการเพิ่มความมั่นคงในแนวตั้งและความสวยงาม)

ค. ตัดและติดเศษไม้ขนาด 2 มม. หลายชิ้นเข้ากับส่วนเชื่อมต่อเพื่อเสริมกำลัง

NS. ตัดระแนงไม้ขนาด 5 มม. หลายอันเป็น 23 ซม. แยกสามเหลี่ยมไม้สองอัน (c) ออกจากกันโดยเว้นระยะห่าง 23 ซม. ติดระแนงหกระแนงระหว่างสามเหลี่ยม ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีความเท่าเทียมกัน จากนั้นทำอีกอันที่เหมือนกัน

อี ใช้ระแนงไม้ขนาด 5 มม. ต่อเติมช่องว่างระหว่าง (ง) ระแนง 6 อันที่มีรูปร่างคล้ายตรีโกณมิติ ติดมันเข้าด้วยกัน (d ขั้นตอน e คือการเพิ่มความมั่นคงด้านข้างซึ่งควรจะทดสอบ แต่ยกเลิกเนื่องจากเหตุผลบางประการ ดังนั้นโครงสร้างนี้จึงไม่จำเป็นสำหรับข้อกำหนด)

ขั้นตอนที่ 7: การประกอบ

NS. ติดสำรับกับกรอบ จุดสูงสุดของเฟรมหนึ่งควรเกินขอบกระดานในขณะที่อีกเฟรมหนึ่งหดกลับ

NS. ตัดกระดาน (a) อันใดอันหนึ่งเป็นความยาว 35 ซม.

ขั้นตอนที่ 8: ความสมบูรณ์แบบ

NS. เจาะรูเล็กๆ 4 รูที่ปลายด้านหนึ่งของกระดานยาว 35 ซม. เจาะสองรูที่สอดคล้องกันบนกระดานยาว 24 ซม. เชื่อมต่อด้วยบานพับและสกรู

NS. ตัดระแนงไม้ 8 มม. สี่อันเป็นความยาว 15 ซม. เจาะรูบนแปแต่ละอันที่ความสูง 12 ซม. ติดระแนงสองอันบนกระดานแต่ละแผ่นขนานกันโดยเว้นระยะห่าง 18 ซม. จากนั้นตัดไม้ยาว 6 ซม. สี่อันเพื่อเสริม "หอคอย"

ค. ติดคานข้ามระแนงทั้งสอง

NS. เจาะสองรูที่ปลายด้านหนึ่งของกระดานทั้งสอง ร้อยสายฝ้ายผ่านรูบนแผงสะพานและระแนงแนวตั้ง

อี เจาะรูหกรูที่ปลายทั้งสองสำรับเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถยึดเข้ากับหลักค้ำด้วยสกรูได้

ขั้นตอนที่ 9: การประกอบวงจร

NS. ตัดก้อนไม้ขนาด 2 ซม. สองก้อนแล้วติดไว้ที่ขอบบานพับในขั้นตอนสุดท้าย จากนั้นทากาว Gear motor กับลูกบาศก์แต่ละอันตามลำดับ กาวปลายด้ายกับแกนหมุนด้วย 502

NS. กาวเซ็นเซอร์อินฟราเรดสองตัวลงไปที่คานขวางทั้งสอง (a) กาวเซ็นเซอร์อินฟราเรดอีกสองตัวที่ทั้งสองด้านของเฟรม ปรับให้เหมาะสมสำหรับการตรวจจับเรือ

ค. กาวไมโครเซอร์โวกับระแนงบนส่วนที่เคลื่อนย้ายได้ของบริดจ์ จากนั้นนำไม้มาทาเป็นประตูกั้น

NS. ตัดเขียงหั่นขนมชิ้นเล็ก ๆ แล้วติดเข้ากับระแนงอีกอันบนส่วนที่เคลื่อนย้ายได้ของสะพาน ใส่ไฟ LED สีแดงและไฟ LED สีเขียวบนเขียงหั่นขนมขนาดเล็ก

อี เชื่อมต่อสายไฟทั้งหมดและทดสอบซ้ำๆ เพื่อให้แน่ใจว่าโค้ด Arduino มีความเป็นไปได้

ขั้นตอนที่ 10: มุมมองระบบขั้นสุดท้าย

ขอขอบคุณที่อ้างอิงถึงคู่มือของเรา!

เราหวังว่าจะสามารถสร้างแรงบันดาลใจให้กับคุณเมื่อคุณออกแบบสะพานที่เคลื่อนย้ายได้