O Scale Model Railroad Tornado: 16 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Jsem si jist, že každý člověk viděl ve videích Tornádo. Ale viděli jste jednoho operujícího v plné animaci na O Scale Model Railroad? Ještě to nemáme nainstalované na železnici, protože je to součást kompletního zvukového a animačního systému. Ale po dokončení by to měla být atrakce.

Tento projekt vás provede kroky k vytvoření provozní animace z hardwaru CNC, motorových pohonů a ovládacích prvků Arduino

Krok 1: Jak bude tato animace vypadat?

Abychom pochopili, co stavíme, byl vytvořen 3D model a vytvořena simulace.

Krok 2: Sestavení základního panelu

Tento projekt se skládá z panelu Z Axis, panelu X Axis, mikrokontrolérů Arduino, krokových motorů, H můstkových pohonů, mikro krokových pohonů a samotného Tornada. První věcí, kterou musíte udělat, je shromáždit kusovník základního panelu. Oba osové panely jsou podobné, takže proces budování pro jeden panel je stejný pro druhý panel.

BILL OF MATERIALS - Sourced from Banggood. Com/ lumber store

Osa X

· (1) Sestava podávacího šneku T8 o délce 500 mm

· (1) 12voltový 200 krokový 4vodičový krokový motor typu NEMA 17

· (2) 500 mm nosné tyče s koncovými úchyty a posuvníky

(1) Koncový spínač s kabelem

(1) Montážní konzola krokového motoru

1/2 palce březová překližková základna řezaná na 6-1/2 x 24 palců

standardní míchací tyčinky o tloušťce 1/8"

různé šrouby M3, M4, M5

Krok 3: Sestavte součásti na panelu

Držák krokového motoru je prvním kusem, který je namontován na jeden konec základny 1/2 x 6-1/2 x 24 palců. Tento držák je namontován na středové ose základny a ujistěte se, že je kolmý k dlouhému okraji. Namontujte krokový motor na tento držák a nainstalujte spojku pohonu. Zjistíte, že středová osa pohonu krokového motoru je dostatečně vysoko od základny, takže pouzdra ložiskových šroubových ložisek musí být namontována na dřevěná prkna, aby byla sestava vyrovnána. Dobrým výchozím bodem je 1/2 kus březové překližky. Poté přidejte podložku, která zarovná středovou osu ložiskových ložisek podavače.

Nyní pomocí tyčinky na míchání barvy vyvrtejte otvory odpovídající přírubě podávacího šroubu a namontujte pomocí šroubů M3 a pojistných podložek. Použití Locktite na těchto částech nyní zabrání jejich pozdějšímu rozpadu. Nyní navlečte tuto sestavu na podávací šroub. Namontujte jeden konec podávacího šroubu do ložiskového tělesa na konci krokového motoru. Nyní umístěte druhé pouzdro ložiska na druhý konec základny, nainstalujte podávací šroub a zajistěte kryt k základně prkny a podložkami desky. UJISTĚTE SE, že tato sestava je rovnoběžná s okrajem základny.

Nyní rozmístěte podpěrné tyče s jejich koncovými opěrnými pouzdry na prkna desek, která slouží k podepření ložiskových skříní. Je důležité, aby všechny tyto části byly čtvercové a rovnoběžné. Nepřipevňujte součásti k základně, dokud nejsou všechny součásti na základně uspořádány. V tuto chvíli dobře fungují tyčinky na míchání barvy nebo 1/4 překližka z tvrdého dřeva, kterou lze řezat na požadovanou šířku a vyvrtat pomocí montážních otvorů tak, aby odpovídaly jezdcům podpěrné tyče. Volně sestavte příčné popruhy k jezdcům a zasuňte je na každý konec podpěrné tyče k ustavení pouzder koncových tyčí na místo. Jakmile jsou tyto polohy stanoveny, zašroubujte je na místo. V tomto okamžiku byste měli mezi posuvníky zasunout přírubu podávacího šroubu s barvicí tyčinkou.

Posledním krokem je umístění upevňovacích popruhů pro posuvná křížová prkna. Stiskněte jezdce k sobě tak, abyste vložili přírubovou míchací tyč a podpěrná prkna na místo. Míchací tyčinku s barvou lze nyní odříznout v jedné rovině s právě aplikovanými popruhy. Nyní je montáž dokončena a umožňuje pohyb příruby v rámci zajišťovacích prken. Tuto sestavu můžete otestovat ručním otáčením podávacího šroubu, abyste se ujistili, že se vše pohybuje volně bez vazby.

Krok 4: Nainstalujte koncový spínač

Koncový spínač je namontován na obou panelech poblíž konce motoru. Používá se jako snímač polohy navádění k nastavení obou os do výchozí polohy, když je napájení připojeno k ovládacímu panelu. Přesné upevnění je uživatelskou preferencí, ale testovali jsme 2 provedení; jeden, který měl pádlo zavěšený dolů z vozíku, aby zasáhl spínač, a druhý používal jako kontaktní bod míchací tyč s mosaznou maticí. Nezáleží na tom, jak je tento spínač namontován, pokud je spínač aktivován PŘED, než vozík dosáhne konce své dráhy na konci motoru.

Krok 5: Sestava panelu osy Z

Panel osy Z je identický s panelem osy X, kromě toho, že jsme nahradili jiný podávací šroub 2mm vývodem, aby byl pohyb rychlejší.

(1) Šroub podavače T8 s 2mm vývodem a mosaznou maticí s přírubou

Všechny ostatní kroky jsou stejné, proto tento panel vytvořte hned.

Krok 6: Sestavte osy X a Z dohromady

Sestavení 2 os dohromady je velmi přímočaré. Nejprve jsme do sestavy vozíku X Axis Carriage přidali 6-1/2 x 5 "kus 1/2" březové překližky. Poté jsme na tuto desku přišroubovali panel osy Z. Umístění osy Z vzhledem k ose X je uživatelskou preferencí. V našem prototypu jsme nastavili konec motoru asi 8 palců od středu sestavy vozíku X Axis. Ovládací panel bude po namontování sedět pod osou X, takže se tento prostor zdál vhodný. Pamatujte, že panely os X a Z byly při montáži zobrazeny naplocho, ale při montáži na modelové uspořádání železnice je osa X umístěna 90 stupňů k povrchu železnice.

Krok 7: Stavba Tornáda

Tornádový design

Tornádo bude zkonstruováno s motorem 12 V DC, dřevěnou hmoždinou ¼”, pružnou spojkou pro připojení motoru k hřídeli a bude řízeno ovladačem můstkového motoru poháněného Arduino L298N H.

Toto je sestava motoru: převodový motor 12 V DC, 25 ot / min

Trychtýř je odpalování nalezené v obchodech s řemeslnými výrobky. Použili jsme tenké odpalovací listy od společnosti Walmart.

Nálevka bude vyžadovat nějakou uměleckou práci, aby získala požadovaný vzhled. Nejdůležitější částí je navrhnout a postavit sestavu vozíku Z osy, která pojme motor a spojku. Výška od vozíku určí maximální průměr trychtýře. Kdykoli budete chtít trychtýř vyměnit, stačí jen vyjmout tyč hmoždinky ze spojky. To lze provést kdykoli po instalaci systému. Pokud tedy chcete experimentovat s různými trychtýři, je to snadné.

V tomto okamžiku procesu sestavení však určete výšku nad vozíkem a postavte držák motoru na podporu motoru a převodovky. Existuje komerčně vyráběný montážní držák: držák motoru

Dodací lhůta na získání kovového držáku byla příliš dlouhá, a proto jsme se rozhodli postavit montážní uspořádání sestavy pohonu Tornado Rotation z malých kousků dřeva. Na těchto fotografiích je držák navržen tak, aby vyčistil horní část oblaku trychtýře o průměru 5 palců. v případě, že je toto uspořádání nevyhovující, namontovali jsme sestavu na vázací popruhy vozíku. Pokud toto uspořádání z nějakého důvodu nevyhovuje našim potřebám, lze sestavu odstranit pouhými 4 šrouby s vnitřním šestihranem.

Připojení motoru je malé a křehké, takže jsou vodiče připájeny k motoru a k zajištění vodičů jsme použili šrouby a podložky. K tomuto připojení bude připájen cestovní postroj.

Krok 8: Ovládání animace

Když jsme nyní vytvořili 2osé panely a namontovali je k sobě, jak zajistíme, aby tato animace fungovala? Video je aktualizací z testování provedeného během sestavování prototypového systému. Jak jsme tedy vytvořili tuto animaci? Odpovědí je, že jsme k ovládání akce použili 2 mikrokontroléry Arduino. V následujících krocích bude podrobně popsáno sestavení ovládacího panelu, použité vybavení, schémata zapojení a programovací kód.

Krok 9: Použití mikrořadičů Arduino k animaci pohybu

Tornádo Motion Design

Aby bylo možné ovládat Tornado, nejprve definujeme, jak má fungovat:

1. Zapněte motor pro otáčení Tornado.

2. Pohyb osy Z spusťte krokovým motorem, který pohání podávací šroub svisle dolů. To posouvá rotující Tornado dolů ze skryté polohy dolů na povrch stolu.

3. Zahajte pohyb osy X krokovým motorem pohánějícím podávací šroub a plošinu. To přesune tornádo zprava doleva o celou vzdálenost podávací šneku.

4. Spusťte krokový motor osy Z, abyste zvedli rotující Tornado zpět nahoru z pohledu. Vypněte napájení krokového motoru osy Z.

5. Spusťte krokový motor osy X, abyste se vrátili do správné počáteční polohy. Vypněte napájení krokového motoru osy X.

6. Vypněte napájení motoru Rotating Tornado.

V zásadě vytváříme CNC 2osý router. Rotace Tornado je router a další 2 osy jsou pro horizontální a vertikální pohyb. Abychom toho dosáhli, budeme muset použít 1 Arduino MEGA (pojmenovaný „MOVEMENT CONTROLLER“) naprogramovaný tak, aby ovládal (2) desky ovladačů Micro Stepper TB6600 pro ovládání 2 krokových motorů. Rovněž použijeme 1 Arduino UNO (pojmenovaný „MASTER CONTROLLER“) k ovládání otáčení Tornada a spuštění MOVEMENT CONTROLLER. Ovládání systému bude zajištěno vypínačem pro 12 V stejnosměrné napájení systému. V blízkosti polohy Tornado na rozvržení bude umístěn momentální spínač, který zahájí blokovací reléový obvod. Toto okamžité ovládání spínače zapne systém a MASTER CONTROLLER se zapne a stejnosměrný motor poháněný převodem začne otáčet Tornado a poté poskytne napájení MOVEMENT CONTROLLER pro pohybovou sekvenci.

Krok 10: Zařízení požadované pro ovládací panel

Kusovník řídicího systému

(1) Arduino UNO a (1) Arduino Mega mikrořadiče

(1) Modulární deska můstku L298N modulu H pro pohon Tornado ·

(2) Desky krokových motorů krokových motorů Micro Step pro panel osy Z a X

(1) 12voltový stejnosměrný napájecí zdroj

(1) Přepínač SPDT namontovaný na panelu

(2) 5voltové stejnosměrné relé pro Arduino ·

Různé zapojení se zelenou LED a odpory

Svorkovnice

Montážní desky a hardware

Krok 11: Montáž zařízení na ovládací panel

Nejprve vyberte materiál ovládacího panelu. Použili jsme kus překližky z tvrdého dřeva o tloušťce 1/4 palce. Začali jsme s kusem 2 stopy po 2 stopách, abychom uspořádali vybavení. Tento panel není žádným tajemstvím, stačí namontovat vše na místo, které umožňuje krátké vedení vodičů a přístupnost 12voltového napájení, kabelů motoru a kabelů koncových spínačů z panelů Axis.

Krok 12: Zapojení zařízení hlavního ovladače

Schéma zobrazené pro hlavní ovladač nemusí být zcela přesné kvůli nedostatku knihoven dílů pro modul L298N a relé ovládaného 5 volty. Zbytek obvodu je přesný pro připojení k Arduino Uno a Arduino Mega.

Pro přesné zapojení L298N musíme odkázat na obrázek, který ukazuje zapojení vodičů se zobrazenými čísly svorek. Druhý obrázek ukazuje pouze terminály použité v tomto projektu.

Pro přesné zapojení 5voltového relé pro Arduino musíme odkázat na výše uvedený obrázek.

Pokud máte pochybnosti, vždy se obraťte na Arduino IDE pro hlavní ovladač pro připojení pinů.

Krok 13: Zapojení ovladače pohybu

Arduino Mega se používá jako ovladač pohybu. Propojuje mikro krokové pohony a krokové motory. Připojení Vin se nezobrazuje, protože je zobrazeno ve schématu hlavního ovladače.

Krok 14: Okruh blokování napájení systému

Pro řízení napájení systému a umožnění automatického vypnutí po dokončení animace je použit blokovací obvod s momentálním spínačem přes 12voltové napájecí NO spínací kontakty. Obvod sepne 5voltové relé ovládané signály Arduino. Když signál klesne na NÍZKÝ, napájení systému se vypne. Samostatná LED dioda slouží k označení zablokování systému.

Krok 15: Arduino kód

Protože se nejedná o instruktáž, jak psát kód Arduino, připojili jsme soubory Master a Movement pro vaše prohlížení a/nebo stahování.

Krok 16: Sestavení montážního rámu

Rám podpory systému je postaven z jednoduchého řeziva. Jedná se o oporu pro 3 nohy, ke které je připevněn panel osy X, aby se na ploše rozvržení stanovilo správné umístění pro Tornado. Ovládací panel je namontován za panelem osy X, aby umožňoval volný pohyb panelu pohyblivých os Z. Celá sestava by mohla být připevněna ke zdi nebo ponechána volně stát pro snadné vyjmutí v případě potřeby.