Tornado de ferrocarril model a escala: 16 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Estic segur que cada persona ha vist un Tornado als vídeos. Però, n’heu vist algú operant en plena animació en un ferrocarril model O? Bé, encara no el tenim instal·lat al ferrocarril, perquè forma part d’un sistema complet de so i animació. Però, quan es completi, hauria de ser una atracció.

Aquest projecte us guia pels passos per crear una animació operativa a partir de maquinari CNC, unitats de motor i controls Arduino

Pas 1: Com serà aquesta animació?

Per entendre què estem construint, es va crear un model 3D i es va produir una simulació.

Pas 2: crear el tauler bàsic

Aquest projecte consisteix en un panell de l’eix Z, un panell de l’eix X, micro controladors Arduino, motors pas a pas, unitats de pont H, unitats de pas micro i el propi Tornado. El primer que heu de fer és recollir la factura de materials del panell bàsic. Els dos panells d’eixos són similars, de manera que el procés de construcció d’un panell és el mateix per a l’altre panell.

BILL OF MATERIALS: obtingut a Banggood. Com/ fusta

Eix X.

· (1) Conjunt de cargol d'alimentació T8 de 500 mm de llarg

· (1) Motor pas a pas de tipus NEMA 17 de 12 volts de 200 passos de 4 fils

· (2) varetes de suport de 500 mm amb muntatges finals i lliscadors

(1) Interruptor de límit amb cable

(1) Suport de muntatge del motor pas a pas

Base de fusta contraxapada de bedoll de 1/2 polzada tallada a 6-1 / 2 x 24 polzades

bastons de pintura estàndard de 1/8 de gruix

cargols variats M3, M4, M5

Pas 3: Munteu les peces al tauler

El suport del motor pas a pas és la primera peça que es munta en un extrem de la base de 1/2 x 6-1 / 2 x 24 polzades. Aquest suport es munta a la línia central de la base i assegureu-vos que sigui quadrat fins a la vora llarga. Munteu el motor pas a pas en aquest suport i instal·leu l'acoblament de la unitat. Trobareu que la línia central de l’accionament del motor pas a pas és prou elevada des de la base, que les carcasses dels coixinets de cargol d’alimentació s’han de muntar sobre taulons de fusta per posar el conjunt al nivell. Una peça de 1/2 de fusta contraxapada de bedoll és un bon punt de partida. A continuació, afegiu una placa de calçat que porti la línia central dels cargols de coixinets de cargol d'alimentació en línia.

Ara, fent servir un pal de remenat de pintura, foradeu els forats que coincideixen amb la brida del cargol d’alimentació i monteu-los amb cargols M3 i arandeles de bloqueig. L’ús de Locktite en aquestes parts ara evitarà que es desfacin més endavant. Ara enfileu aquest conjunt al cargol d'alimentació. Instal·leu un extrem del cargol d’alimentació a la carcassa del coixinet a l’extrem del motor pas a pas. Ara col·loqueu l’altra carcassa del coixinet a l’altre extrem de la base, instal·leu el cargol d’alimentació i fixeu la carcassa a la base amb els taulers i les calces de tauler. ASsegureu-vos que aquest conjunt és paral·lel a la vora de la base.

Ara col·loqueu les barres de suport amb els seus allotjaments de suport final als taulons que serveixen per suportar els allotjaments del coixinet. És fonamental que totes aquestes parts siguin quadrades i paral·leles. Per tant, no munteu les parts a la base fins que no hi hagi totes les parts disposades a la base. En aquest moment, els bastons de pintura o la fusta contraxapada de 1/4 funcionen bé i es poden tallar a l'amplada desitjada i perforar-los amb forats de muntatge perquè coincideixin amb els lliscadors de la barra de suport. les barres de suport per establir els allotjaments finals de la barra de suport. Un cop establertes aquestes posicions, cargoleu-les al seu lloc. En aquest punt, haureu de tenir la brida del cargol d’alimentació amb pal de pintura intercalat entre els lliscadors.

L'últim pas és col·locar corretges de fixació per a les taules creuades. Premeu els barres lliscants juntes amb el pal de remenat amb brides i cargoleu les taules de suport al seu lloc. El pal de remenat de pintura ara es pot tallar a ras amb les corretges acabades d'aplicar. Ara el conjunt està complet i permet el moviment de la brida dins de les taules de fixació. Podeu provar aquest conjunt girant el cargol d’alimentació a mà per assegurar-vos que tot es mou lliurement sense cap lligam.

Pas 4: instal·leu el commutador de límit

El commutador de límit està muntat als dos panells a prop de l'extrem del motor. S'utilitza com a sensor de posició de tornada per configurar els dos eixos en una posició inicial quan la potència està connectada al tauler de control. El muntatge exacte és la preferència de l'usuari, però hem provat 2 dissenys; una que tenia una pala penjada del carro per colpejar l’interruptor i l’altra feia servir el pal de remenar de femella de llautó com a punt de contacte. No importa com estigui muntat aquest interruptor, sempre que l’interruptor estigui activat ABANS que el carro arribi al final del seu recorregut a l’extrem del motor.

Pas 5: muntatge del panell de l'eix Z

El panell de l’Eix Z és idèntic al de l’Eix X, tret que substituïm un cargol d’alimentació diferent per un cable de 2 mm per fer el moviment més ràpid.

(1) Cargol d'alimentació T8 amb plom de 2 mm i femella de brida de llautó

La resta de passos són els mateixos, per tant, creeu aquest tauler ara.

Pas 6: ajunteu els eixos X i Z junts

El muntatge dels 2 eixos junts és molt senzill. Primer vam afegir una peça de 6-1 / 2 x 5 "de fusta contraxapada de bedoll de 1/2" al conjunt del carro X Axis. A continuació, vam cargolar el panell de l’Eix Z en aquest tauler. La ubicació de l'eix Z en relació amb l'eix X és la preferència de l'usuari. Al nostre prototip, establim l'extrem del motor a uns 8 centímetres de distància del centre del conjunt del carro de l'eix X. El tauler de control se situarà a sota de l'eix X quan estigui muntat, de manera que aquest espai sembla adequat. Recordeu que els panells de l'eix X i Z s'han mostrat plans per al muntatge, però quan es munta al disseny del model del ferrocarril, l'eix X es col·loca a 90 graus de la superfície del ferrocarril.

Pas 7: Construir el Tornado

Disseny de Tornado

El tornado es construirà amb un motor de 12vdc, un tac de fusta de ¼”, un acoblador flexible per a la connexió del motor a l’eix i serà controlat per un controlador de motor pont L298N H impulsat per Arduino.

Aquest és el conjunt del motor: motor de caixa d’engranatges de 12 vcc a 25 rpm

L'embut de conversió es troba a les botigues d'artesania. Vam fer servir xapes fines de batre de Walmart.

L’embut de conversió requerirà una mica de treball artístic per obtenir l’aspecte que desitgeu. La part més important és dissenyar i construir el conjunt del carro de l’eix Z per adaptar-lo al motor i a l’acoblament. L’alçada del carro determinarà el diàmetre màxim de l’embut. Sempre que vulgueu canviar l'embut, només es tracta de treure la vareta de l'acoblament. Això es pot fer en qualsevol moment un cop instal·lat el sistema. Per tant, si voleu experimentar amb diferents embuts de conversió, és fàcil de fer.

Però en aquest moment del procés de construcció, només cal determinar l’alçada per sobre del carro i construir un suport per al motor que suporti el motor i la caixa de canvis. Hi ha un suport de muntatge fabricat comercialment: muntatge del motor

El temps previ per obtenir el suport de metall era massa llarg, de manera que vam decidir construir un muntatge del conjunt de la unitat Tornado Rotation amb petites peces de fusta. En aquestes fotos, la muntura està dissenyada per esborrar una part superior del núvol de l'embut de 5 polzades de diàmetre. en el cas que aquesta disposició no sigui satisfactòria, vam muntar el conjunt a les corretges de fixació del carro. Si per alguna raó aquesta disposició no s’ajusta a les nostres necessitats, el muntatge es pot retirar amb només 4 cargols de cap Allen.

Les connexions del motor són petites i fràgils, de manera que els cables s’uneixen al motor i hem utilitzat cargols i arandeles per assegurar-los. L’arnès de viatge es soldarà amb aquesta connexió.

Pas 8: controlar l'animació

Ara que hem construït i muntat els panells de dos eixos, com fem que funcioni aquesta animació? El vídeo és una actualització de les proves realitzades durant la construcció del sistema prototip. Llavors, com vam fer aquesta animació? La resposta és que hem utilitzat 2 microcontroladors Arduino per controlar l’acció. Els passos següents detallaran la construcció del tauler de control, l'equipament utilitzat, els diagrames de cablejat i el codi de programació.

Pas 9: utilitzar micro controladors Arduino per animar el moviment

Disseny de Tornado Motion

Per controlar el Tornado, primer definim com volem que funcioni:

1. Engegueu el motor per a la rotació del Tornado.

2. Inicieu el moviment de l'eix Z amb un motor pas a pas que condueix un cargol d'alimentació verticalment cap avall. Això fa que el Tornado giratori baixi de la seva posició oculta cap avall fins a la superfície de la taula.

3. Inicieu el moviment de l'eix X amb un motor pas a pas que acciona un cargol d'alimentació i una plataforma. Això mourà el tornado de dreta a esquerra a tota la distància del cargol d’alimentació.

4. Inicieu el motor pas a pas de l'eix Z per elevar Tornado giratori cap a la part superior de la vista. Apagueu l’alimentació del motor pas a pas de l’eix Z.

5. Inicieu el motor pas a pas de l'eix X per tornar a la posició inicial correcta. Apagueu l’alimentació del motor pas a pas de l’eix X.

6. Apagueu el motor del tornado giratori.

Essencialment, estem creant una màquina encaminadora CNC de 2 eixos. La rotació de Tornado és el router i els altres 2 eixos són per al moviment horitzontal i vertical. Per aconseguir-ho, haurem d’utilitzar 1 Arduino MEGA (anomenat “CONTROLADOR DE MOVIMENT”) programat per operar (2) plaques de control TB6600 Micro Stepper per controlar 2 motors pas a pas. També utilitzarem 1 Arduino UNO (anomenat “MASTER CONTROLLER”) per controlar la rotació del Tornado i iniciar el CONTROLADOR DE MOVIMENT. El control del sistema el proporcionarà un interruptor d’encesa / encesa per a la potència de 12 volts continu del sistema. Es situarà un commutador momentani a prop de la posició Tornado del disseny per iniciar un circuit de relé de potència de bloqueig. Aquest control d’interruptor momentani engegarà el sistema i s’encendrà el MASTER CONTROLLER, i el motor de CC impulsat per engranatges començarà a girar el Tornado i, a continuació, proporcionarà energia al CONTROLADOR DE MOVIMENT per a la seqüència de moviment.

Pas 10: Equip necessari per al tauler de control

Llista de materials del sistema de control

(1) Arduino UNO i (1) micro controladors Arduino Mega

(1) Taula modular de pont L298N Mòdul H per a unitat Tornado ·

(2) Targetes de control de micro pas TB6600 per motor pas a pas per al panell de l'eix Z i X.

(1) Alimentació de 12 volts de corrent continu

(1) Interruptor alternador SPDT muntat al tauler

(2) relé de 5 volts de corrent continu per a Arduino ·

Cables diversos amb LED verd i resistències

Tires terminals

Taulers i ferramentes de muntatge

Pas 11: muntatge de l'equip al tauler de control

Primer seleccioneu un material del tauler de control. Hem utilitzat una peça de fusta contraxapada de 1/4 de polzada de gruix. Vam començar amb una peça de 2 peus per 2 peus per organitzar l'equip. No hi ha cap secret per a aquest panell, només cal muntar-ho tot en un lloc que permeti fer cables curts i accedir a la potència de 12 volts, als cables del motor i al cablejat dels interruptors de límit dels panells de l’Eix.

Pas 12: Cablatge de l'equip del controlador principal

És possible que l’esquema que es mostra per al controlador principal no sigui totalment precís a causa de la manca de biblioteques de peces per al mòdul L298N i el relé controlat de senyal de 5 volts. La resta del circuit és precís per a les connexions amb l’Arduino Uno i l’Arduino Mega.

Per obtenir un cablejat precís del L298N, hem de fer referència a la imatge que mostra les connexions de cable amb els números de terminal que es mostren. La segona imatge mostra només els terminals utilitzats en aquest projecte.

Per obtenir un cablejat precís del relé de 5 volts d’Arduino, hem de fer referència a la imatge anterior.

En cas de dubte, consulteu sempre l'IDE Arduino per al controlador principal per a les connexions de pins.

Pas 13: Cablatge del controlador de moviment

L'Arduino Mega s'utilitza com a controlador de moviment. Interfaça les unitats micro pas a pas i els motors pas a pas. La connexió Vin no es mostra, ja que es mostra a l'esquema del controlador principal.

Pas 14: Circuit de bloqueig d'alimentació del sistema

Per controlar l’alimentació del sistema i permetre l’aturada automàtica quan s’acaba l’animació, s’utilitza un circuit de bloqueig amb un commutador momentani a través dels contactes de relé NO de 12 volts de potència. El relé de 5 volts controlat pels senyals Arduino bloqueja el circuit. Quan el senyal baixa, l’alimentació del sistema s’apaga. S’utilitza un LED independent per mostrar que el sistema està bloquejat.

Pas 15: Codi Arduino

Com que no es pot instruir sobre com escriure el codi Arduino, hem adjuntat els fitxers Master i Movement per a la seva visualització i / o descàrrega.

Pas 16: construcció del marc de muntatge

El marc de suport del sistema està construït a partir de fusta senzilla. Es tracta d'un suport de 3 potes que té el panell de l'eix X connectat per establir la ubicació adequada del Tornado a la superfície de disseny. El tauler de control està muntat darrere del tauler de l’eix X per permetre el moviment lliure del tauler de l’eix Z mòbil. Es podria fixar tot el conjunt a la paret o deixar-lo lliure per facilitar-ne la retirada si fos necessari.