Makecourse: die eensame boot: 11 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Hierdie instruksies is geskep ter voldoening aan die projekvereiste van die Makecourse aan die Universiteit van Suid -Florida (www.makecourse.com).

Is u nuut op die gebied van Arduino's, 3D-drukwerk en rekenaargesteunde ontwerp (CAD)? Hierdie projek is 'n uitstekende manier om al die basiese beginsels agter hierdie onderwerpe te leer, en bied ruimte vir u kreatiwiteit om dit u eie te maak! Dit bevat baie CAD -modellering vir die boot se struktuur, 'n inleiding tot outonome stelsels en stel die konsep van waterdigte 3D -afdrukke bekend!

Stap 1: Materiaallys

Om met die projek te begin, moet u eers weet waarmee u gaan werk! Hier is die materiaal wat u moet hê voordat u begin:

• 1x Arduino Uno R3 mikrokontroller en USB -kabel (Amazon Link)
• 1x L298N motorbeheerder (Amazon Link)
• 4x (2 is rugsteun) DC-motors 3-6V (Amazon Link)
• 2x 28BYJ-48 Stepper motors en ULN2003 modules (Amazon Link)
• 1x draagbare telefoonlaaier vir krag (hier is die een wat ek gebruik het, maar dit is 'n bietjie groot. U kan 'n ander een gebruik indien verkies: Amazon Link)
• 1x Ultrasoniese HCSR04 -sensor (hierdie skakel bevat 'n paar ekstras met 'n paar jumperdrade: Amazon Link)
• 3x pakke draaddrade (manlik-vroulik, manlik-manlik, vroulik-vroulik. Amazon Link)
• 1x blik Flex Seal (16 oz, Amazon Link)
• 1x Skilderband (Amazon Link)
• 1x fyn skuurpapier (ongeveer 300 is goed)
• 'N Paar stokkies en borsels vir die aanbring van buigsel

• Toegang tot 3D-drukwerk. (Hier is 'n relatief goedkoop en effektiewe 3D -drukker - Amazon Link)

  • Rooi filament vir 3D-druk (Amazon Link
  • Swart filament vir 3D-druk (Amazon Link)

Voeg gerus enige materiaal by wat u vir u weergawe van die projek bedink!

Stap 2: Onderdele en ontwerp met 3D-drukwerk

Die eerste deel van hierdie projek is die skep van 'n meganiese stelsel om in te werk. Dit sal baie dele insluit, insluitend die romp, deksel, spane, asse vir die motors na die spane, 'n houer vir die sensor en die as waarop die sensorhouer sit.

Die komponente is ontwerp in SolidWorks en saamgestel in 'n samestelling. Al die onderdeellêers en die samestelling is in 'n zip -lêer geplaas, wat aan die einde van hierdie stap gevind kan word. Let daarop dat SolidWorks nie die enigste CAD -sagteware is wat u kan gebruik nie, aangesien baie programme soos Inventor en Fusion360 vir CAD gebruik kan word. U kan SolidWorks -onderdele daarin invoer.

Dit is belangrik om daarop te let dat die asse wat die spane hou, konsentries is met die gate op die romp om te voorkom dat die as buig en dat dit reguit uit die boot gaan.

Alles op hierdie projek is 3D -gedruk (elektriese komponente uitgesluit), daarom is afmetings belangrik. Ek het verdraagsaamhede van ongeveer 0,01 duim vir onderdele gegee om te verseker dat alles bymekaar pas (soos 'n los pas). Daar was minder verdraagsaamheid vir die asse na die motor, sodat hulle styf kan pas. Die spane is styf op die as aangebring, sodat wanneer die motors aangeskakel word, die spane beweeg en die boot dryf.

As u die CAD sien, sien u platforms vir elektriese komponente. Dit is vir die komponente om op hul platform te 'pop' om te verhoed dat hulle rondbeweeg.

Die grootste afdrukke is die romp en deksel, dus hou dit in gedagte wanneer u ontwerp. Miskien moet u dit in dele verdeel, aangesien dit te groot is om tegelyk te druk.

Stap 3: beheerkring

Hier bespreek ons die elektriese stroombaan wat die boot beheer. Ek het 'n skematiese weergawe van Fritzing, 'n nuttige sagteware wat u hier kan aflaai. Dit help met die opstel van elektriese skemas.

Nie alle komponente wat in hierdie projek gebruik word, is in Fritzing nie, daarom word dit vervang. Die swart fotosensor verteenwoordig die HCSR04 -sensor en die klein halfbrug is die L298N -motorbeheerder.

Die HCSR04 en L298N is gekoppel aan die kragrails op die broodbord, wat weer op die kragkant van die Arduino (op die 5V en grondpenne) gekoppel is. Die eggo- en snellerpenne van die HCSR04 gaan onderskeidelik na penne 12 en 13 op die Arduino.

Die aktiveringspenne (die beheersnelheid) vir die L298 is gekoppel aan penne 10 en 11 (Aktiveer A/Motor A) en 5 en 6 (ENB/Motor B). Die krag en gronde vir die motors word dan gekoppel aan hawens op die L298N.

Die Arduino ontvang natuurlik krag van ons draagbare telefoonlaaier. As die kring aangeskakel word, word die motors op maksimum spoed ingestel in 'n rigting wat ons nabyheidssensor bepaal. Dit word gedek in die koderingsgedeelte. Dit sal die boot beweeg.

Stap 4: Arduino -kode

Nou kom ons by die kern van wat hierdie projek laat werk: die kode! Ek het 'n zip -lêer aangeheg met die kode vir hierdie projek, wat aan die einde van hierdie stap gevind kan word. Daar word ten volle kommentaar gelewer sodat u kan kyk!

- Kode wat vir Arduino geskryf is, is geskryf in 'n program wat bekend staan as die Arduino geïntegreerde ontwikkelingsomgewing (IDE). Dit is iets wat u moet aflaai van die amptelike webwerf van Arduino, wat u hier kan vind. Die IDE is geskryf in die C/C ++ programmeertale.

Kode wat deur die IDE geskryf en gestoor is, staan bekend as 'n skets. Dit is ingesluit in die sketse en klaslêers en biblioteke wat u aanlyn kan insluit of die wat u self gemaak het. Gedetailleerde verduidelikings hiervan en hoe om in Arduino te programmeer, kan u hier vind.

- Soos aan die begin van hierdie stap gesien, het ek 'n YouTube -video oor die hoofskets van die projek; u kan dit hier kyk! Dit gaan oor die hoofskets en die funksies daarvan.

- Ek sal nou kortliks kyk na die biblioteek wat ek geskep het om die nabyheidssensor te beheer. Die biblioteek maak dit maklik om data van die sensor af te haal met minder reëls kode in my hoofskets.

Die.h -lêer (HCSR04.h) bevat 'n lys van die funksies en veranderlikes wat ons in hierdie biblioteek sal gebruik en definieer wie toegang daartoe het. Ons begin met 'n konstrukteur, 'n reël kode wat 'n voorwerp definieer (in ons geval, die 'HCSR04ProxSensor' wat ons gebruik) wat waardes bevat wat ons tussen hakies invoer. Hierdie waardes is die eggo- en snellerpenne wat ons gebruik, wat gekoppel sal wees aan die sensorvoorwerp wat ons skep (wat ons kan noem wat ons wil deur 'HCSR04ProxSensor NameOfOurObject' in te sluit). Dinge binne die 'openbare' definisie is toeganklik vir alles, beide binne die biblioteek en buite (soos ons hoofskets). Dit is waar ons ons funksies wat ons in die hoofskets noem, lys. In 'privaat' stoor ons die veranderlikes wat die biblioteek laat werk. Hierdie veranderlikes is slegs bruikbaar deur die funksies in ons biblioteek. Dit is basies 'n manier waarop ons funksies kan byhou watter veranderlikes en waardes geassosieer word met elke sensorvoorwerp wat ons skep.

Nou gaan ons na die lêer "HCSR04.cpp". Dit is waar ons eintlik ons funksies en veranderlikes definieer en hoe dit werk. Dit is soortgelyk aan as u die kode in u hoofskets geskryf het. Let daarop dat funksies gespesifiseer moet word vir wat hulle teruggee. Vir "readSensor ()" gee dit 'n getal (as 'n float) terug, dus definieer ons die funksie met "float HCSR04ProxSensor:: readSensor ()". Let daarop dat ons 'HCSR04ProxSensor::', die naam van die voorwerp wat met hierdie funksie verband hou, moet insluit. Ons definieer ons penne met behulp van ons konstruktor, vind die afstand van 'n voorwerp met behulp van die "readSensor ()" -funksie, en kry ons laaste leeswaarde met die "getLastValue ()" -funksie.

Stap 5: Druk alle dele en montering in 3D af

Sodra die twee stukke van die romp gedruk is, kan u dit met verfband plak. Dit behoort dit bymekaar te hou. U kan dan al die ander onderdele normaalweg saamstel op grond van ons CAD -ontwerp.

3D-drukkers werk op g-kode, wat u kan kry met behulp van 'n snyer-sagteware wat by die drukker kom. Hierdie sagteware neem 'n.stl -lêer (van 'n deel wat u in CAD geskep het) en omskep dit in kode vir die drukker om te lees (die uitbreiding vir hierdie lêer wissel tussen drukkers). Gewilde 3D-druk snyers sluit Cura, FlashPrint en meer in!

By 3D-druk is dit belangrik om te weet dat dit baie tyd in beslag neem, dus beplan deeglik. Om lang afdruktye en swaarder onderdele te vermy, kan u met ongeveer 10%druk. Let op dat 'n hoër invulling sal help om water in die afdruk in te dring, aangesien daar minder porieë is, maar dit sal ook die dele swaarder maak en langer neem.

Omtrent alle 3D-afdrukke is nie goed geskik vir water nie, daarom moet ons dit waterdig maak. In hierdie projek het ek gekies om Flex Seal toe te pas, aangesien dit redelik eenvoudig is en baie goed werk om water uit die druk te hou.

Stap 6: Maak die afdruk waterdig

Dit is belangrik om hierdie afdruk waterdig te maak, aangesien u nie wil hê dat u duur elektronika beskadig word nie!

Om mee te begin, skuur ons die buitekant en onderkant van die romp. Dit is om groewe vir die buigsel te skep om in te syp, wat beter beskerming bied. U kan 'n bietjie sand of fyn skuurpapier gebruik. Wees versigtig om nie te veel te skuur nie; 'n paar houe moet goed wees.

Stap 7: Skuur die romp

U sal weet wanneer u moet stop as u sien dat die wit lyne begin verskyn.

Stap 8: Dien Flex Seal toe

U kan 'n popsicle -stok of 'n kwas gebruik om die buig seël aan te bring. Moenie enige plek misloop nie en wees deeglik. U kan u gereedskap net in die oop blik steek en dit op die romp vryf.

Stap 9: Laat die Flex Seal sit

Nou wag ons! Gewoonlik neem dit ongeveer 3 uur voordat die buigsel seël baie droog word, maar ek sou dit 24 uur lank laat staan. U kan nog 'n laag buigsel aanbring sodra dit klaar is met droog, om die romp nog meer te beskerm, maar dit is 'n bietjie te veel (1 laag het vir my goed gewerk).

Stap 10: Montering en toetsing

Noudat die buig seël klaar is met droog, raai ek u aan om die romp in water te toets voordat u die elektriese komponente byvoeg (as die romp nie waterdig is nie, kan dit moeilik wees vir u Arduino!). Neem dit net na u wasbak of swembad en kyk of die boot langer as 5 minute kan dryf sonder dat daar lekkasies is.

Sodra ons seker gemaak het dat ons romp waterdig is, kan ons al ons onderdele begin byvoeg! Maak seker dat u die Arduino, L298N en die res van die komponente korrek aan die regte penne koppel.

Om die drade by die GS -motors aan te pas, het ek die manlike leidings aan die leidings op die motor gesoldeer om te verseker dat hulle aanhou. Soldeer is ook nuttig om seker te maak dat al u verbindings veilig is of as u 'n langer draad moet maak. As u nog nooit voorheen gesoldeer het nie, kan u hier meer hieroor leer!

Sodra alles bymekaar is, plaas al die komponente in die romp en toets dit! U sal wil kontroleer of die sensor werk soos bedoel deur afstandwaardes op die seriële monitor te lees, te kyk of motors reg draai, sulke dinge.

Stap 11: Finale produk

En nou is jy klaar! Kyk of daar foute in 'n toetsrit is (toets dryf die boot en die romp voordat u elektronika aanbring) en u is gereed!