Moară de vânt cu control activ: 5 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Acest instructable a fost creat pentru a îndeplini cerința de proiect a Makecourse la Universitatea din Florida de Sud (www.makecourse.com)

A trebuit să aleg un proiect de proiectat și construit de la bază. Am decis că vreau să încerc să construiesc o moară de vânt care să simtă direcția vântului și să o înfrunte în mod activ, fără a avea nevoie de paletă sau coadă. Întrucât concentrarea mea în acest proiect a fost asupra combinației senzorului și controlului PID, moara de vânt nu face nimic cu energia care învârte lamele. Simțiți-vă liber să modificați designul pentru a fi mai util! Ceea ce urmează nu este singura modalitate de a construi acest lucru. A trebuit să rezolv mai multe probleme neprevăzute de-a lungul drumului și acest lucru a condus la mine folosind diferite materiale sau instrumente. De mai multe ori m-am mulțumit cu piese la îndemână sau scobite de la aparate vechi sau tehnologie. Așadar, din nou, simțiți-vă liber să zigzocați unde am zaguit. Pentru a documenta pe deplin acest proiect, ar trebui să-mi distrug efectiv proiectul pentru a oferi imagini cu fiecare etapă de construcție. Nu sunt dispus să fac asta. În schimb, am oferit modelele 3D, lista de materiale și am oferit indicii utile Am învățat pe calea cea mai dificilă pe parcurs.

Provizii:

Am inclus codul Arduino și fișierele Autodesk. De asemenea, veți avea nevoie de următoarele: Instrumente:

-Taietor mic de țeavă-Fier de lipit, lipit, șurubelnițe-șurubelnițe-burghiu-aparat de ras sau cutit sau cuțit exacto-pistol de adeziv fierbinte- (opțional) pistol de căldură

Materiale:

-24 inci de tuburi de aluminiu cu diametrul de.25 inci (am primit-o pe a mea de la Mcmaster-Carr) -Arduino Uno-28BYJ48 Stepper-ULN2003 controler pas cu pas- (opțiunea 1) Scutul motorului de gravitație și senzorul de efect hall de la DfRobot- (opțiunea 2) orice alt senzor de rotație analogic-3 + inel de plumb sau inel de clătite-proiectare cutii-rulmenți pentru ansamblul nasului-șuruburi-Lemn pentru o platformă-Baterii (folosesc un 9v pentru placă și alimentez stepper-ul cu un 7.8 Li-Po) -RC tije de împingere plane (orice sârmă rigidă cu diametru mic va face.)

Pasul 1: Modelează moara de vânt

Am folosit ediția Autodesk Inventor Student pentru a modela acest proiect de moară de vânt. Am inclus fișierele stl în acest instructabil. Dacă aș face din nou acest lucru, aș crește drastic suprafața lamelor mele, astfel încât acestea să funcționeze mai bine la această scară. Lucrurile care trebuie luate în considerare în timpul modelării proiectului dvs. sunt scala pieselor dvs. față de rezoluția / toleranțele imprimantei disponibile. Asigurați-vă că vă scalați modelul astfel încât să se potrivească oricăror senzori necesari sau alte echipamente de la bord.

De asemenea, am constatat că preocupările legate de rezistență m-au determinat să folosesc articole per-fabricate, cum ar fi tubulatura din aluminiu, pentru piesele structurale. Mi-am cumpărat rulmenții de la Mcmaster-Carr și au avut un model 3d pe care l-am folosit pentru a face o montură care să se potrivească foarte bine cu ei.

Am constatat că desenarea pieselor înainte de a încerca să le modelez a ajutat procesul să meargă mai repede, precum și a redus cantitatea de ajustări pe care trebuia să le fac pentru ca piesele să funcționeze împreună.

Pasul 2: Asamblați tipăriturile

Bateți orice bavuri pe suprafețele portante; șlefuiți-le și la nevoie.

Am folosit o căldură (cu atenție!) Pentru a îndrepta câteva lame care s-au îndoit în timpul răcirii.

Mergeți încet atunci când introduceți hardware în fante / găuri de montare.

Odată ce structura este asamblată, adăugați senzorii și dispozitivele electronice. Am lipit elementele electronice în poziția din cutia de proiect și am folosit fierul de lipit pentru a „suda” montura senzorului în fanta de montare din corp.

Pasul 3: Asamblați aparatele electronice

Asigurați-vă că aveți conexiuni bune cu orice. Fără sârmă expusă; nu există scurtcircuite potențiale.

Asigurați-vă că senzorul dvs. este montat solid.

Trimiteți codul pentru a identifica ce pini sunt conectați unde. (adică firele motorului pas cu pas sau firul analogic al senzorului.)

Am alimentat motorul cu o sursă externă mai degrabă decât prin placa Arduino. Nu am vrut să deteriorez placa dacă motorul a atins mult curent.

Pasul 4: Programați Arduino

Programul și schema de control în buclă închisă reprezintă nucleul acestui proiect. Am atașat codul Arduino și este complet comentat. La reglarea PID, am constatat că am avut un timp mai ușor dacă am făcut următoarele: 1) Setați toate câștigurile PID la zero. 2) Măriți valoarea P până când răspunsul la eroare este o oscilație constantă. 3) Măriți valoarea D până când oscilațiile se rezolvă. 4) Repetați pașii 2 și 3 până când nu puteți obține alte îmbunătățiri.

5) Setați P și D la ultimele valori stabile. 6) Măriți valoarea I până când se întoarce la punctul de referință fără eroare de stare staționară.

Datorită designului mecanic, am creat o funcție de zonă mortă pentru a reduce puterea motorului atunci când moara de vânt este corect orientată. Acest lucru reduce drastic căldura motorului pas cu pas. Înainte de aceasta, am rulat-o și a devenit suficient de fierbinte încât să deformeze platforma turnului și să cadă din montura sa.

Ansamblul lamei nu este perfect echilibrat și este suficient de greu pentru a face ca ansamblul pivotului să se clatine. Oscilația oferă în esență informații false despre senzori procesului PID și adaugă zgomot provocând exces de mișcare și, astfel, căldură.

Pasul 5: Fii inginer

Odată ce totul este asamblat și programat, găsiți un ventilator sau o furtună tropicală și testați-vă creația! O parte din distracția pentru construirea acestui lucru a fost să găsim cum să rezolvăm problemele care au apărut. Acest instructabil este ușor în detaliu din acest motiv. În plus, dacă încercați să construiți acest lucru și să găsiți soluții mai bune, atunci am făcut-o, vă rog să le împărtășiți. Toți putem învăța unii de la alții.