Kincir Angin Kontrol Aktif: 5 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:53

Instruksi ini dibuat untuk memenuhi persyaratan proyek Makecourse di University of South Florida (www.makecourse.com)

Saya harus memilih proyek untuk dirancang dan dibangun dari bawah ke atas. Saya memutuskan untuk mencoba dan membangun kincir angin yang merasakan arah angin dan secara aktif menghadapinya, tanpa memerlukan baling-baling atau ekor. Karena fokus saya dalam proyek ini adalah pada kombinasi sensor dan kontrol PID, kincir angin tidak melakukan apa pun dengan energi yang memutar baling-baling. Jangan ragu untuk memodifikasi desain agar lebih bermanfaat! Berikut ini bukan satu-satunya cara untuk membangun ini. Saya harus memecahkan beberapa masalah yang tidak terduga di sepanjang jalan dan itu membuat saya menggunakan bahan atau alat yang berbeda. Beberapa kali saya puas dengan bagian-bagian yang ada atau memulung dari peralatan atau teknologi lama. Jadi sekali lagi, jangan ragu untuk zig di mana saya zagged. Untuk sepenuhnya mendokumentasikan proyek ini, saya harus secara efektif menghancurkan proyek saya untuk memberikan gambar dari setiap langkah membangun. Saya tidak mau melakukan itu. Sebagai gantinya saya telah menyediakan model 3d, daftar bahan, dan memberikan petunjuk bermanfaat yang saya pelajari dengan susah payah di sepanjang jalan.

Perlengkapan:

Saya telah menyertakan kode Arduino dan file Autodesk. Anda juga akan membutuhkan yang berikut ini: Alat:

-Pemotong pipa kecil-Besi solder, solder, fluks-Driver sekrup-Bor-Pisau atau pemotong kotak atau pisau eksak-Pistol lem panas-(opsional) senapan panas

Bahan:

-24 inci tabung aluminium berdiameter.25 inci (saya dapatkan dari Mcmaster-Carr)-Arduino Uno-28BYJ48 Stepper-ULN2003 pengontrol stepper-(opsi 1) Pelindung motor gravitasi dan sensor efek hall dari DfRobot-(opsi 2) lainnya sensor rotasi analog-3+ lead slipring atau pancake ring-project box-bearings untuk hidung perakitan-sekrup-Kayu untuk platform-Baterai (Saya menggunakan 9v untuk papan dan memberi daya pada stepper dengan 7,8 Li-Po)-RC batang dorong pesawat (kawat berdiameter kecil yang kaku bisa digunakan.)

Langkah 1: Buat Model Kincir Angin

Saya menggunakan Autodesk Inventor Student edition untuk memodelkan proyek kincir angin ini. Saya telah menyertakan file stl di Instructable ini. Jika saya melakukan ini lagi, saya akan secara drastis meningkatkan luas permukaan pisau saya sehingga mereka akan bekerja lebih baik pada skala ini. Hal-hal yang perlu diingat saat memodelkan proyek Anda adalah skala bagian Anda vs resolusi/toleransi printer Anda yang tersedia. Pastikan Anda menskalakan model Anda sehingga sesuai dengan sensor yang diperlukan atau peralatan onboard lainnya.

Saya juga menemukan bahwa masalah kekuatan membuat saya menggunakan barang per-manufaktur, seperti tabung aluminium, untuk bagian struktural. Saya membeli bantalan saya dari Mcmaster-Carr dan mereka memiliki model 3d yang saya gunakan untuk memasangnya dengan sangat pas.

Saya menemukan bahwa menggambar bagian-bagian sebelum saya mencoba memodelkannya membantu proses berjalan lebih cepat serta mengurangi jumlah penyesuaian yang perlu saya lakukan untuk membuat bagian-bagian itu bekerja sama.

Langkah 2: Pasang Cetakan

Hancurkan semua gerinda pada permukaan bantalan; pasir mereka juga jika diperlukan.

Saya menggunakan panas (hati-hati!) untuk meluruskan beberapa bilah yang bengkok saat pendinginan.

Lambat saat memasukkan perangkat keras ke dalam slot/lubang pemasangannya.

Setelah struktur dirakit, tambahkan sensor dan elektronik Anda. Saya menempelkan elektronik ke posisinya di dalam kotak proyek dan menggunakan besi solder untuk "mengelas" dudukan sensor ke slot pemasangannya di dalam bodi.

Langkah 3: Merakit Elektronik

Pastikan Anda memiliki koneksi yang baik untuk semuanya. Tidak ada kawat yang terbuka; tidak ada kemungkinan korsleting.

Pastikan sensor Anda terpasang dengan kokoh.

Referensi kode untuk mengidentifikasi pin mana yang terpasang di mana. (yaitu kabel motor stepper atau kabel analog sensor.)

Saya menyalakan motor dengan sumber eksternal daripada melalui papan Arduino. Saya tidak ingin merusak papan jika motor menarik banyak arus.

Langkah 4: Program Arduino

Program dan skema kontrol loop tertutup adalah inti dari proyek ini. Saya telah melampirkan kode Arduino dan sepenuhnya dikomentari. Saat menyetel PID, saya merasa lebih mudah jika melakukan hal berikut: 1) Atur semua perolehan PID ke nol. 2) Tingkatkan nilai P sampai respons terhadap kesalahan adalah osilasi yang stabil. 3) Tingkatkan nilai D sampai osilasi teratasi. 4) Ulangi langkah 2 dan 3 sampai Anda tidak mendapatkan peningkatan lebih lanjut.

5) Atur P dan D ke nilai stabil terakhir. 6) Tingkatkan nilai I hingga kembali ke setpoint tanpa kesalahan kondisi tunak.

Karena desain mekanisnya, saya membuat fungsi zona mati untuk memotong daya ke motor saat kincir angin diarahkan dengan benar. Ini secara drastis mengurangi panas di motor stepper. Sebelum ini saya menjalankannya dan itu menjadi cukup panas untuk membengkokkan platform menara dan jatuh dari tunggangannya.

Rakitan blade tidak seimbang sempurna dan cukup berat untuk menyebabkan rakitan pivot goyah. Goyangan pada dasarnya memberikan info sensor palsu ke proses PID dan menambahkan kebisingan yang menyebabkan gerakan berlebih dan dengan demikian panas.

Langkah 5: Jadilah Insinyur

Setelah semuanya dirakit dan diprogram, temukan kipas angin atau badai tropis dan uji kreasi Anda! Bagian yang menyenangkan untuk membangun ini adalah mencari tahu bagaimana memecahkan masalah yang muncul. Instruksi ini ringan pada detail karena alasan itu. Selain itu, jika Anda mencoba membangun ini dan menemukan solusi yang lebih baik daripada yang saya lakukan, silakan bagikan. Kita semua dapat belajar dari satu sama lain.