Pont mòbil: 10 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Som META_XIII, provinents de la Universitat de Michigan-Shanghai Jiao Tong University Joint Institute (JI). Aquest manual demostratiu està fet per al nostre disseny del curs VG100, un pont mòbil controlat per Arduino.

JI va ser establert conjuntament el 2006 per dues universitats principals, UM i SJTU. JI lidera la cooperació internacional en educació a la Xina, amb estils educatius tant americans com xinesos. Es troba al campus Minhang de SJTU, al sud-oest de Xangai, on s'agrupen les empreses tecnològiques.

Hi ha dos projectes de cursos a VG100, els quals requereixen analitzar, programar i cooperar. Aquest curs prepara els estudiants per ser enginyers amb 4 qualificacions que JI agraeix, internacionalització, interdisciplinari, innovació i qualitat. A la competició Project1, cada grup hauria de construir "un pont mòbil" amb materials especificats, i el rendiment del pont el dia del joc fa una gran diferència en la nota del curs.

El dia del joc, els 19 grups haurien d’anar al laboratori de l’edifici JI i completar diverses parts de les proves. La primera part és la prova de funció, on els ponts haurien de poder aturar els cotxes i obrir-los per deixar passar un vaixell. Hem completat tot el procés amb èxit i hem obtingut la nota completa. La segona part de les proves són les proves de mida i càrrega. S’obtindrà més puntuacions si el pont és més lleuger i amb millor capacitat de càrrega. Podríem suportar 1 kg amb variables de forma de 2,83 mm. Vam classificar-nos en la 9a posició pel que fa a l’estètica i en la 8a posició en la prova de pes.

Finalment, el nostre pont va obtenir la qualificació de 76,7, situant-se en el 4t lloc.

A continuació es mostra una versió breu de les regles:

A. Procés de prova de funció

a. Un cotxe A pot passar pel pont.

b. Quan A encara està al pont, un gran vaixell C s’acosta al pont des de baix.

c. El pont pot detectar C i aixecar-se després que el cotxe A surti del pont per deixar passar C per sota.

d. Després de passar C, el pont pot tornar a la normalitat en 15s.

B. Prova de càrrega

Algunes petites pesades es posaran al pont 100 g més cada vegada. Els pesos s’afegeixen fins a 1 kg o fins que la desviació arriba als 4 mm i després es registren les dades.

C. Prova de mida

La massa total del pont (inclosa la part del circuit, excepte les bateries) es registrarà i es compararà amb altres grups.

Enllaços de vídeo: Feu clic aquí per gaudir del nostre vídeo pont pont.

Esperem que la introducció us pugui deixar una impressió general sobre el nostre pont.

Pas 1: diagrama conceptual

Pas 2: anàlisi

Aquí teniu algunes explicacions per al nostre càlcul sobre les variables de forma del pont per poder dissenyar una estructura extremadament lleugera que pugui tenir més pes en teoria.

Aquesta part implica el coneixement de l’anàlisi de força i integral. Esperem que això us pugui ajudar a entendre el principi i aplicar-lo a situacions similars quan construïu el vostre pont.

Pas 3: Llista de materials ：

** El preu de la cola per a fusta, cables de cotó, paper artesanal de cera i altres eines no està inclòs.

Aquí teniu alguns enllaços per als articles que podeu comprar a Taobao.

Arduino Uno （21,90）

Taula de pa （6,24）

Cable de connexió.6 27,61）

Taula de conducció del motor L298N (10,43）)

Sensors infrarojos 2-30cm 3,3V-5V （31,00）

Micro Servo （8,81）

Motor d'engranatges （30,00）

Tauler de fusta de balsa （402,5）

Llet de fusta de balsa （232,06）

Ganivet （38,40）

Frontissa （12,76）

Pas 4: Diagrama de circuits

A la part superior es mostra un breu diagrama de circuits. Els cables amb diferents colors s’han de connectar a les boques lògiques corresponents. Tots els cables vermells signifiquen una font d’alimentació de 9V. Tots els cables negres signifiquen la terra. El fil verd significa el LED verd, mentre que el fil rosa significa el LED vermell.

Dos motors d'engranatges, que tenen 100 revolucions per segon, ofereixen la força principal per aixecar el pont. Els condueix un conductor de motor barat, un conductor de motor sense cor L298N.

El Micro Servo està dissenyat per fer girar un pal que impedeixi que un cotxe passi el pont quan s’ha aixecat el pont. Podria girar 90 graus i tornar al lloc original.

Quatre sensors d'infrarojos són essencials a l'hora de detectar el cotxe i el vaixell. Poden ser útils per decidir quan s’ha d’aixecar i col·locar el pont.

Tot el procés que compleixi els requisits de les proves de funció s'ha de dur a terme de la manera següent:

· El sensor 1 detecta l’aproximació d’un cotxe A. El sensor 2 detecta l’aproximació d’un vaixell C. Envien els senyals a Arduino de manera que el LED vermell emet llum i el Micro Servo gira el pal per aturar un cotxe B.

· El sensor 3 detecta la sortida del cotxe A. Aleshores, els Gear Motors comencen a funcionar i aixequen el pont a una alçada adequada per al pas del vaixell C.

· El sensor 4 detecta la sortida del vaixell C. Envien els senyals a Arduino. Després d’un interval de 15 segons, els Gear Motors comencen a fer marxa enrere i a deixar el pont.

· El Micro Servo torna a la seva condició original i el LED verd il·lumina per mostrar el permís del pas d’un cotxe B.

** Tingueu en compte que els sensors infrarojos que fem servir per construir el nostre pont no són el mateix amb el diagrama que es mostra més amunt. Triem una mena de més barata que pot resultar igualment útil. La imatge d’aquest tipus es mostra a la llista de materials.

Pas 5: fabricar la coberta

a. Talla quatre taulers d'1m * 120mm * 3mm en 50cm de llarg.

b. Dibuixa diversos triangles rectangles espaiats de la mida de 4cm de llarg i 3cm d’amplada. Reserveu un espai de 2cm d’amplada per banda i 0,5cm d’amplada entre triangles. Retalla aquests triangles amb ganivets. ** Vés amb compte de no trencar el costat.

c. Enganxeu cada dos taulers junts amb cola per a fusta. Col·loqueu i enganxeu un tros de paper artesanal de cera a banda i banda de les cobertes.

Pas 6: fabricar marcs

a. Tallar llistons de fusta de 3 mm en 15cm 、 35cm i 38cm de llarg. Ajusteu lleugerament els extrems a les formes adequades per adaptar-les al marc sense interstici. Enganxeu-los junts. Després fes 3 triangles idèntics més.

b. Talla diverses taules de fusta de 3 mm de mida adequada. Enganxeu-los amb els (a) triangles de fusta per formar diversos triangles rectangles isòsceles de diferents mides. (Aquest pas consisteix a augmentar la seva estabilitat i bellesa verticals.)

c. Tallar i enganxar diverses estelles de fusta de 2 mm a les parts de connexió per reforçar-les.

d. Talla diverses taules de fusta de 5 mm a 23 cm. Separeu dos (c) triangles de fusta amb una distància de 23 cm. Enganxeu sis llistons entre triangles. Assegureu-vos que siguin equidistants. A continuació, en feu un altre de idèntic.

e. Seguiu utilitzant llistons de fusta de 5 mm de mida adequada per omplir l’espai entre (d) sis llistons amb formes trigonals similars. Enganxeu-los. (El pas d, e és augmentar la seva estabilitat lateral, que se suposa que s'ha de provar però cancel·lar per alguns motius. Per tant, aquesta estructura no és necessària per als requisits.)

Pas 7: Muntatge

a. Enganxeu la coberta amb el marc. La cúspide d’un fotograma ha de superar la vora del tauler mentre l’altra es retracta.

b. Talleu una de les taules (a) a 35cm de llarg

Pas 8: perfecció

a. Practicar quatre petits forats en un extrem del tauler de 35 cm de llarg. Practicar dos forats corresponents en un tauler de 24cm de llarg. Connecteu-los amb una frontissa i cargols.

b. Talla quatre taulons de fusta de 8 mm en 15 cm de llarg. Practicar un forat a cada listó a una alçada de 12cm. Enganxeu dos llistons a cada tauler paral·lelament amb una distància de 18 cm. A continuació, talleu quatre pals de 6 cm per reforçar les "torres".

c. Enganxeu una biga a través de les dues barres.

d. Practicar dos forats en un extrem de les dues taules. Enfileu els cables de cotó pels orificis de les taules del pont i de les llistons verticals.

e. Practicar sis forats a l'extrem de les dues cobertes per assegurar-se que es poden fixar als cargols amb cargols.

Pas 9: Muntatge del circuit

a. Talleu dos cubs de fusta de 2 cm i enganxeu-los a la vora de la coberta articulada a l'últim pas. A continuació, enganxeu un motor d'engranatges a cadascun dels cubs respectivament. Enganxeu l'extrem del fil a l'eix amb 502.

b. Enganxeu dos sensors infrarojos cap avall fins als dos feixos creuats (a). Enganxeu altres dos sensors infrarojos a banda i banda del marc, ajusteu-los perquè siguin adequats per detectar el vaixell.

c. Enganxeu un micro servo a una de les barres de la part mòbil del pont. A continuació, enganxeu-hi un pal de fusta com a porta de barrera.

d. Tallar una petita part de taulers de paret i connectar-la a l'altra barra de la part mòbil del pont. Poseu un LED vermell i un LED verd a la petita tauleta de suport.

e. Connecteu tots els cables i proveu repetidament per assegurar la viabilitat del codi Arduino.

Pas 10: vista final del sistema

Gràcies per fer referència al nostre manual.

Esperem que us pugui inspirar en dissenyar el vostre pont mòbil.