Kincir Angin Kawalan Aktif: 5 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:06

Instruksional ini dibuat untuk memenuhi keperluan projek Makecourse di University of South Florida (www.makecourse.com)

Saya mesti memilih projek untuk mereka bentuk dan membina dari bawah ke atas. Saya memutuskan untuk mencuba dan membina kincir angin yang merasakan arah angin dan menghadapnya secara aktif, tanpa memerlukan baling-baling atau ekor. Oleh kerana fokus saya dalam projek ini adalah pada kombinasi sensor dan kawalan PID, kincir angin tidak melakukan apa-apa dengan tenaga yang memutar bilah. Jangan ubah suai reka bentuk agar lebih berguna! Yang berikut bukanlah satu-satunya cara untuk membina ini. Saya terpaksa menyelesaikan beberapa masalah yang tidak dijangka dan menyebabkan saya menggunakan pelbagai bahan atau alat. Beberapa kali saya buat dengan bahagian tangan atau dicuci dari perkakas atau teknologi lama. Jadi sekali lagi, jangan ragu untuk melihat di mana saya zagged. Untuk mendokumentasikan sepenuhnya projek ini, saya harus memusnahkan projek saya dengan berkesan untuk memberikan gambar setiap langkah membina. Saya tidak mahu berbuat demikian. Sebagai gantinya saya telah memberikan model, senarai bahan, dan memberikan petunjuk yang berguna bahawa saya belajar dengan bersungguh-sungguh.

Bekalan:

Saya telah memasukkan kod Arduino dan fail Autodesk. Anda juga memerlukan perkara berikut: Alat:

-Potong paip kecil -Pateri solder, solder, fluks-Skru pemacu-Drill-Razor atau pemotong kotak atau pisau tepat -Pistol gam panas- (pilihan) senapang panas

Bahan:

-24 inci tiub aluminium berdiameter 25 inci (saya dapatkan dari Mcmaster-Carr) -Arduino Uno-28BYJ48 Stepper-ULN2003 stepper controller- (pilihan 1) Perisai motor graviti dan sensor kesan dewan dari DfRobot- (pilihan 2) yang lain sensor putaran analog-3 + gelincir plumbum atau cincin kotak-pancake-bantalan kotak untuk skru pemasangan hidung-Kayu untuk platform-Bateri (saya menggunakan 9v untuk papan dan memberi kuasa pada stepper dengan 7.8 Li-Po) -RC batang tolakan satah (wayar berdiameter kecil yang kaku akan berlaku.)

Langkah 1: Model Kincir Angin

Saya menggunakan Autodesk Inventor Student edisi untuk memodelkan projek kincir angin ini. Saya telah memasukkan fail stl dalam Instructable ini. Sekiranya saya melakukan ini sekali lagi, saya akan meningkatkan luas permukaan bilah saya secara drastik sehingga dapat berfungsi dengan lebih baik pada skala ini. Perkara yang perlu diingat semasa memodelkan projek anda adalah skala bahagian anda berbanding resolusi / toleransi pencetak yang ada. Pastikan anda menskalakan model anda agar sesuai dengan sensor yang diperlukan atau peralatan lain.

Saya juga mendapati bahawa kekuatan yang kuat menyebabkan saya menggunakan barang-barang per-pembuatan, seperti tiub aluminium, untuk bahagian struktur. Saya membeli galas saya dari Mcmaster-Carr dan mereka mempunyai model 3d yang saya gunakan untuk membuat pemasangan sesuai dengan baik.

Saya mendapati bahawa melukis bahagian sebelum saya mencontohkannya membantu proses berjalan lebih cepat dan juga mengurangkan jumlah penyesuaian yang perlu saya buat agar bahagian-bahagian tersebut dapat berfungsi bersama.

Langkah 2: Kumpulkan Cetakan

Lepaskan sebarang lekukan pada permukaan bantalan; pasir juga jika perlu.

Saya menggunakan api (dengan berhati-hati!) Untuk meluruskan beberapa bilah yang bengkok semasa menyejukkan.

Perlahan semasa memasukkan perkakasan ke dalam slot / lubang pemasangannya.

Setelah struktur dipasang, tambahkan sensor dan elektronik anda. Saya memasangkan elektronik ke dalam kedudukan di dalam kotak projek dan menggunakan besi pematerian untuk "mengimpal" sensor dipasang ke dalam slot pemasangannya di dalam badan.

Langkah 3: Pasang Elektronik

Pastikan anda mempunyai hubungan yang baik dengan segalanya. Tiada wayar terdedah; tidak ada litar pintas yang berpotensi.

Pastikan sensor anda dipasang dengan kuat.

Rujuk kod untuk mengenal pasti pin mana yang dipasang di mana. (iaitu wayar motor stepper atau wayar analog sensor.)

Saya menghidupkan motor dengan sumber luaran dan bukannya melalui papan Arduino. Saya tidak mahu merosakkan papan jika motor mengalami arus yang terlalu lama.

Langkah 4: Program Arduino

Program dan skema kawalan gelung tertutup adalah teras projek ini. Saya telah melampirkan kod Arduino dan dikomentari sepenuhnya. Semasa menala PID, saya mendapati bahawa saya mempunyai masa yang lebih mudah jika melakukan perkara berikut: 1) Tetapkan semua keuntungan PID ke sifar. 2) Naikkan nilai P sehingga tindak balas terhadap ralat adalah ayunan stabil. 3) Tingkatkan nilai D sehingga ayunan selesai. 4) Ulangi langkah 2 dan 3 sehingga anda tidak memperoleh peningkatan lagi.

5) Tetapkan P dan D ke nilai stabil terakhir. 6) Naikkan nilai I sehingga ia kembali ke setpoint tanpa ralat keadaan tetap.

Oleh kerana reka bentuk mekanikal, saya membuat fungsi zon mati untuk memotong kuasa motor ketika kincir angin berorientasikan dengan betul. Ini secara drastik mengurangkan panas di motor stepper. Sebelum ini saya menjalankannya dan ia menjadi cukup panas untuk melengkapkan platform menara dan jatuh dari tempatnya.

Pemasangan pisau tidak seimbang sepenuhnya dan cukup berat sehingga pemasangan pivot goyah. Gegaran pada dasarnya memberikan maklumat sensor palsu pada proses PID dan menambahkan bunyi yang menyebabkan pergerakan berlebihan dan panas.

Langkah 5: Jadilah Jurutera

Setelah semuanya dipasang dan diprogramkan, cari kipas angin atau ribut tropika dan uji ciptaan anda! Sebahagian daripada keseronokan untuk membangun ini adalah mencari cara untuk menyelesaikan masalah yang timbul. Instructable ini sangat terperinci kerana sebab itu. Selain itu, jika anda berusaha membina ini dan mencari jalan keluar yang lebih baik daripada yang saya lakukan, sila kongsikannya. Kita semua boleh belajar antara satu sama lain.