BEND_it: Nestresujte jen „BEND_it“ven: 8 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

ÚVOD

BEND_it je malý stroj pro rychlé testování. Je docela dobré ohýbat a lámat věci. Může to být také někdy užitečné. Mohlo by to pomoci člověku získat informace jako:

1. Horizontální tlačná síla v důsledku vyklenutí.
2. Změna napětí v ohybu v důsledku změny geometrie.
3. Tuhost materiálu

Projekt provedli Anand Shah a Ryan Daley v rámci semináře: Computational Design and Digital Fabrication v programu ITECH, University of Stuttgart, Germany.

Zásoby

Projekt byl koncipován během náročného období COVID-19, a proto jej bylo možné zcela provést doma, aniž byste museli používat díly řezané laserem/ 3D vytištěné díly nebo jiné dílenské nástroje.

Mechanismus

• 1 x 900 mm x 600 mm list papíru
• Polyesterolový list 1 x 900 mm x 600 mm
• Nějaký odpad Karton z obalových krabic
• Plastová ozubená kola a regály (Amazon)

Hlavní elektronika

• 1 X Arduino Uno R3 (Starter Kit - ebay)
• 15 X propojovacích vodičů (součástí startovací sady)
• 1 X prkénko (součástí startovací sady)
• 1 x 5V napájecí adaptér (Amazon)

Nástroje

• 1 X Super lepidlo (1 g)
• 1 X bílé lepidlo (200 g)
• 1 X izolační páska
• 1 X Řezačka elektronického kabelu
• 1 X pájecí tyč
• Pravidelné stacionární (nůžky, řezačka papíru, řezací podložka, pero, tužka, guma, pravítko)

Motory a senzory

• 1 X krokový motor: 28BYJ-48, 5V, DC (součástí startovací sady)
• 1 X ovladač ULN2003 APG (součástí startovací sady)
• 1 x 1 kg siloměr s vážicím senzorem HX711 (Amazon)
• 1 X ADXL345, 3osý akcelerometr (Amazon)

TEORIE

Krokový motor

28BYJ-48 je 5vodičový unipolární krokový motor, který se pohybuje interně o 32 kroků na otáčku, ale má převodový systém, který posouvá hřídel o faktor 64. Výsledkem je motor, který se otáčí rychlostí 2048 kroků na otáčku. Aby bylo možné ovládat motor a nechat jej běžet hladce, použili bychom ULM 2003 Darlington Transister Array. Pro podrobnější informace je zmíněný web skvělým zdrojem:

Krokové motory s Arduino - Začínáme s krokovými motory

Zatěžovací buňka

Pro projekt používáme 1 kg siloměr s vážicím senzorem HX711. Snímače zatížení jsou kovové části, ke kterým jsou připojeny tenzometry. Tenzometry jsou citlivé odpory, jejichž odpor se mění při deformaci. Mikročip HX711 tento odpor zesiluje a přenáší na desku Arduino. Zatěžovací buňku je třeba nejprve kalibrovat pomocí známých hmotností. v tomto případě je měřidlo kalibrováno v kg a poté je sériová hodnota vynásobena 9,8, aby se získala síla v Newtonech. Chcete -li získat další informace, můžete se podívat na toto video:

Elektronické základy č. 33: Tenzometr/siloměr a jejich použití k měření hmotnosti

Akcelerometr

Akcelerometry jsou snímací zařízení, která jsou užitečná pro měření statických a dynamických sil. Měří rozdíl mezi lineárním zrychlením v referenční slávě akcelerometru a vektorem gravitačního pole Země. zde v tomto experimentu používáme Pitch jako výstup z akcelerometru. Rozteč je hodnota úhlu ve stupních, která by poskytovala orientaci ohnuté desky vzhledem k ose y akcelerometru. Níže uvedený obrázek lze použít jako referenci k pochopení hodnoty výšky tónu.

Pro podrobnější informace můžete navštívit tento web:

Jak sledovat orientaci pomocí akcelerometru Arduino a ADXL345

Krok 1: Principal

ŘEDITEL ŠKOLY

Stroj Bend_It příčně aktivuje materiál krokovým motorem, poté měří odezvu materiálu pomocí snímače zatížení a akcelerometru. Snímač zatížení měří boční sílu, které materiál odolává. Akcelerometr jsou prostředky pro měření geometrické deformace v materiálu. Shromážděná data jsou odeslána jako datový proud do tabulky aplikace Excel, kde je lze všechny porovnat na bodovém grafu. To umožňuje konstruktérovi vidět, jakou sílu vynaložil materiál k dosažení plastické deformace. Boční zatížení se sníží, jakmile materiál dosáhne prahu aktivace, a můžeme vidět, že se materiál nevrací pružným způsobem do původního tvaru. Tato testovací metoda je rychlý a snadný způsob analýzy vlastních materiálů, které jsou možná příliš malé na to, aby se daly testovat pomocí drtičů v plném rozsahu.

Krok 2: Lineární pohyb s krokovým motorem

Potřebné zásoby: List papírové desky, Odpadní lepenka, Plastová ozubená kola, Regály, Super Lepidlo, Bílé lepidlo, Stacionární položky, Arduino Uno R3, propojovací vodiče, Breadboard, 5V napájecí adaptér, krokový motor (28BYJ-48) tranzistor ULN2003.

Krok 3: Krokový motor + siloměr (k měření horizontálního tahu)

Dodatečně ke kroku 1 je zapotřebí další materiál: polysterolový list, izolační páska, elektronická řezačka kabelů, pájecí tyč, 1 kg siloměr se snímačem hmotnosti HX711

Krok 4: Krokový motor + siloměr + akcelerometr (k měření sklonu oblouku)

Dodatek potřebný navíc ke kroku 2: ADXL345 - 3 - osový akcelerometr a propojovací vodiče

Krok 5: Fritzingův diagram

Krok 6: Sestavený stroj

Stroj je nakonec sestaven a zabalen do základní krabice z papírové lepenky.

Krok 7: Pracovní video

Krok 8: Arduino kód

Pomocí tohoto odkazu získáte přístup ke kódu:

Bend_it.ino