Tornado Kereta Api Model Skala O: 16 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Saya yakin setiap orang telah melihat Tornado di video. Tetapi apakah Anda pernah melihat yang beroperasi dalam animasi penuh pada Kereta Api Model Skala O? Kami belum memasangnya di rel kereta api, karena ini adalah bagian dari sistem suara dan animasi yang lengkap. Tapi ketika selesai, itu harus menjadi daya tarik.

Proyek ini membawa Anda melalui langkah-langkah untuk membuat animasi operasi dari perangkat keras CNC, drive motor, dan kontrol Arduino

Langkah 1: Akan Seperti Apa Animasi Ini?

Untuk memahami apa yang kami bangun, model 3D dibuat dan simulasi dibuat.

Langkah 2: Membangun Panel Dasar

Proyek ini terdiri dari Panel Sumbu Z, Panel Sumbu X, pengontrol mikro Arduino, motor stepper, drive jembatan H, drive langkah mikro, dan Tornado itu sendiri. Hal pertama yang harus dilakukan adalah mengumpulkan bill of material untuk Panel Dasar. Kedua panel sumbu serupa sehingga proses pembangunan untuk satu panel sama untuk panel lainnya.

BILL OF MATERIALS – Bersumber dari Banggood. Com/ lumber store

sumbu X

· (1) Rakitan sekrup umpan panjang T8 500 mm

· (1) 12 volt 200 langkah 4 kawat NEMA 17 Jenis motor stepper

· (2) Batang penopang 500 mm dengan dudukan ujung dan penggeser

(1) Saklar Batas dengan Kabel

(1) Braket Pemasangan Motor Stepper

1/2 inci dasar kayu lapis Birch dipotong menjadi 6-1/2 x 24 inci

tongkat pengaduk cat tebal standar 1/8"

berbagai macam sekrup M3, M4, M5

Langkah 3: Pasang Bagian-bagian di Panel

Braket motor stepper adalah bagian pertama yang dipasang di salah satu ujung alas 1/2 x 6-1/2 x 24 inci. Braket ini dipasang di garis tengah alas dan pastikan itu persegi ke tepi yang panjang. Pasang motor stepper ke braket ini dan pasang kopling drive. Anda akan menemukan bahwa garis tengah penggerak motor stepper cukup tinggi dari alasnya, sehingga rumah bantalan sekrup umpan harus dipasang pada papan kayu untuk membawa rakitan ke tingkat. Potongan 1/2 dari kayu lapis Birch adalah titik awal yang baik. Kemudian tambahkan papan shim yang membawa garis tengah rumah bantalan sekrup umpan semuanya sejajar.

Sekarang dengan menggunakan tongkat pengaduk cat, bor lubang yang sesuai dengan flens sekrup umpan dan pasang dengan sekrup M3 dan ring pengunci. Menggunakan Locktite pada bagian-bagian ini sekarang akan mencegahnya terlepas nanti. Sekarang masukkan rakitan ini ke sekrup umpan. Pasang salah satu ujung sekrup pengumpan ke dalam rumah bantalan di ujung motor stepper. Sekarang tempatkan rumah bantalan lainnya di ujung alas yang lain, pasang sekrup umpan, dan kencangkan rumahan ke alas dengan papan papan dan shim. PASTIKAN rakitan ini sejajar dengan tepi alas.

Sekarang atur batang penopang dengan rumah penyangga ujungnya ke papan papan yang digunakan untuk menopang rumah bantalan. Sangat penting untuk membuat semua bagian ini berbentuk persegi dan paralel. Jadi, jangan memasang bagian ke alas sampai semua bagian tersusun di alas. Pada titik ini tongkat pengaduk cat atau kayu lapis kayu keras 1/4 bekerja dengan baik dan dapat dipotong sesuai lebar yang diinginkan dan dibor dengan lubang pemasangan agar sesuai dengan penggeser batang penopang. Pasang tali silang ke penggeser dengan longgar dan geser ke setiap ujung batang penopang untuk memasang rumah ujung batang penopang pada tempatnya. Setelah posisi ini ditetapkan, kencangkan pada tempatnya. Pada titik ini Anda harus memasang flensa sekrup umpan dengan stik cat terjepit di antara penggeser.

Langkah terakhir adalah menempatkan tali pengikat untuk papan silang slider. Remas penggeser bersama-sama dengan mengapit tongkat pengaduk bergelang dan papan pendukung sekrup di tempatnya. Tongkat pengaduk cat sekarang dapat dipotong rata dengan tali yang baru saja dipasang. Sekarang perakitan selesai dan memungkinkan pergerakan flensa di dalam papan pengaman. Anda dapat menguji rakitan ini dengan memutar sekrup umpan dengan tangan untuk memastikan semuanya bergerak bebas tanpa ikatan.

Langkah 4: Instal Sakelar Batas

Sakelar batas dipasang pada kedua panel di dekat ujung motor. Ini digunakan sebagai sensor posisi homing untuk mengatur kedua sumbu pada posisi awal ketika daya terhubung ke Panel Kontrol. Pemasangan yang tepat adalah preferensi pengguna, tetapi kami menguji 2 desain; satu yang memiliki dayung yang digantung dari kereta untuk menekan sakelar, dan yang lainnya menggunakan tongkat pengaduk mur flensa kuningan sebagai titik kontak. Tidak masalah bagaimana sakelar ini dipasang, selama sakelar diaktifkan SEBELUM kereta mencapai akhir perjalanannya di ujung motor.

Langkah 5: Perakitan Panel Sumbu Z

Panel Z Axis identik dengan panel X Axis, kecuali kami mengganti feed screw yang berbeda dengan lead 2mm untuk membuat gerakan lebih cepat.

(1) Sekrup Umpan T8 dengan timah 2mm dan mur flensa kuningan

Semua langkah lainnya sama, jadi buat panel ini sekarang.

Langkah 6: Pasang Sumbu X dan Z Bersama

Perakitan 2 sumbu bersama-sama sangat lurus ke depan. Pertama kami menambahkan 6-1/2 x 5" sepotong kayu lapis Birch 1/2" ke rakitan X Axis Carriage. Kemudian kami memasang panel Z Axis ke papan ini. Lokasi sumbu Z relatif terhadap sumbu X adalah preferensi pengguna. Dalam prototipe kami, kami mengatur ujung motor sekitar 8 inci dari pusat rakitan carriage X Axis. Panel Kontrol akan duduk di bawah Sumbu X saat dipasang, sehingga ruang ini tampak sesuai. Ingat panel Sumbu X dan Z telah ditunjukkan datar untuk perakitan, tetapi ketika dipasang pada model tata letak rel, Sumbu X diposisikan 90 derajat ke permukaan rel.

Langkah 7: Membangun Tornado

Desain Tornado

Tornado akan dibangun dengan motor 12vdc, dowel kayu”, flex coupler untuk sambungan motor ke poros, dan akan dikendalikan oleh pengontrol motor jembatan L298N H yang digerakkan oleh Arduino.

Ini adalah perakitan motor: 12 vdc 25 rpm gearcase motor

Corong batting ditemukan di toko kerajinan. Kami menggunakan lembaran batting tipis dari Walmart.

Corong akan membutuhkan beberapa karya artistik untuk mendapatkan tampilan yang Anda inginkan. Bagian terpenting adalah merancang dan membangun rakitan carriage Z Axis untuk mengakomodasi motor dan kopling. Ketinggian dari kereta akan menentukan diameter maksimum corong. Kapan pun Anda ingin mengganti corong, tinggal melepas batang dowel dari kopling. Ini dapat dilakukan kapan saja setelah sistem diinstal. Jadi jika Anda ingin bereksperimen dengan berbagai corong, itu mudah dilakukan.

Tetapi pada titik ini dalam proses pembuatan, tentukan saja ketinggian di atas carriage dan buat dudukan motor untuk menopang motor dan gearbox. Ada braket pemasangan yang dibuat secara komersial: Dudukan Motor

Waktu tunggu untuk mendapatkan braket logam terlalu lama, jadi kami memutuskan untuk membuat pengaturan pemasangan untuk rakitan penggerak Rotasi Tornado dari potongan kayu kecil. Dalam foto-foto ini, dudukan dirancang untuk membersihkan bagian atas awan corong berdiameter 5 inci. jika pengaturan ini tidak memuaskan, kami memasang rakitan ke tali pengikat kereta. Jika pengaturan ini tidak sesuai dengan kebutuhan kita karena alasan tertentu, rakitan dapat dilepas hanya dengan 4 sekrup kepala Allen.

Sambungan motor kecil dan rapuh, jadi kabelnya disolder ke motor dan kami menggunakan sekrup dan ring untuk mengamankan kabelnya. Harness perjalanan akan disolder ke sambungan ini.

Langkah 8: Mengontrol Animasi

Sekarang kita telah membangun panel 2 sumbu dan memasangnya bersama-sama, bagaimana kita membuat animasi ini bekerja? Video tersebut merupakan pembaruan dari pengujian yang dilakukan selama pembuatan sistem prototipe. Jadi bagaimana kita membuat animasi ini? Jawabannya adalah kami menggunakan 2 mikrokontroler Arduino untuk mengontrol aksinya. Langkah selanjutnya akan merinci pembuatan Panel Kontrol, peralatan yang digunakan, diagram pengkabelan, dan kode pemrograman.

Langkah 9: Menggunakan Pengontrol Mikro Arduino untuk Menganimasikan Gerakan

Desain Gerak Tornado

Untuk mengontrol Tornado, pertama-tama kita tentukan cara kerjanya:

1. Nyalakan motor untuk putaran Tornado.

2. Mulai gerakan sumbu Z dengan motor stepper yang menggerakkan sekrup pengumpan secara vertikal ke bawah. Ini menggerakkan Tornado yang berputar turun dari posisi tersembunyinya ke permukaan meja.

3. Mulai gerakan sumbu X dengan motor stepper yang menggerakkan sekrup umpan dan platform. Ini akan memindahkan tornado dari kanan ke kiri dengan jarak penuh dari sekrup umpan.

4. Nyalakan motor stepper sumbu Z untuk menaikkan Tornado yang berputar kembali ke atas agar tidak terlihat. Matikan daya ke motor stepper sumbu Z.

5. Jalankan motor stepper sumbu X untuk kembali ke posisi awal yang benar. Matikan daya ke motor stepper sumbu X.

6. Matikan daya ke motor Rotating Tornado.

Pada dasarnya, kami membuat mesin router 2 sumbu CNC. Rotasi Tornado adalah router dan 2 sumbu lainnya untuk gerakan horizontal dan vertikal. Untuk mencapai hal ini kita perlu menggunakan 1 Arduino MEGA (bernama “MOVEMENT CONTROLLER”) yang diprogram untuk mengoperasikan (2) papan driver Micro Stepper TB6600 untuk mengontrol 2 motor stepper. Kami juga akan menggunakan 1 Arduino UNO (bernama “MASTER CONTROLLER”) untuk mengontrol rotasi Tornado dan memulai MOVEMENT CONTROLLER. Kontrol sistem akan disediakan oleh sakelar mati/hidup untuk daya 12 volt dc untuk sistem. Sakelar sesaat akan ditempatkan di dekat posisi Tornado pada tata letak untuk memulai rangkaian relai daya pengunci. Kontrol sakelar sesaat ini akan menghidupkan sistem dan MASTER CONTROLLER akan menyala, dan motor DC yang digerakkan oleh roda gigi akan mulai memutar Tornado, dan kemudian memberikan daya ke MOVEMENT CONTROLLER untuk urutan gerakan.

Langkah 10: Peralatan yang Diperlukan untuk Panel Kontrol

Sistem Kontrol Bill of Material

(1) Arduino UNO & (1) pengontrol mikro Arduino Mega

(1) L298N Modul H jembatan papan modular untuk Tornado drive·

(2) TB6600 Stepper Motor Micro Step Driver Boards untuk panel sumbu Z dan X

(1) catu daya 12 volt dc

(1) Sakelar sakelar SPDT yang dipasang di panel

(2) relai dc 5 volt untuk Arduino·

Kabel lain-lain dengan LED hijau dan resistor

Strip Terminal

Papan pemasangan dan perangkat keras

Langkah 11: Memasang Peralatan Ke Panel Kontrol

Pertama pilih bahan Panel Kontrol. Kami menggunakan sepotong kayu lapis kayu keras setebal 1/4 inci. Kami mulai dengan potongan 2 kaki kali 2 kaki untuk mengatur peralatan. Tidak ada rahasia untuk panel ini, cukup pasang semuanya di tempat yang membuat sambungan kabel pendek dan aksesibilitas untuk daya 12 volt, kabel motor, dan kabel sakelar batas dari panel Axis.

Langkah 12: Menghubungkan Peralatan Pengendali Utama

Skema yang ditunjukkan untuk Pengendali Utama mungkin tidak sepenuhnya akurat karena kurangnya pustaka bagian untuk modul L298N dan relai yang dikendalikan sinyal 5 volt. Sisa rangkaian akurat untuk koneksi ke Arduino Uno dan Arduino Mega.

Untuk pengkabelan L298N yang akurat, kita perlu mengacu pada gambar yang menunjukkan sambungan kabel dengan nomor terminal yang ditampilkan. Gambar kedua hanya menunjukkan terminal yang digunakan pada Proyek ini.

Untuk pengkabelan relai 5 volt yang akurat untuk Arduino, kita perlu merujuk ke gambar di atas.

Jika ragu, selalu lihat Arduino IDE untuk Master Controller untuk koneksi pin.

Langkah 13: Menghubungkan Pengontrol Gerakan

Arduino Mega digunakan sebagai Pengontrol Gerakan. Ini menghubungkan drive stepper mikro dan motor stepper. Koneksi Vin tidak ditampilkan karena ditampilkan pada skema Master Controller.

Langkah 14: Sirkuit Pengikat Daya Sistem

Untuk mengontrol daya ke sistem dan memungkinkan shutdown otomatis saat animasi selesai, sirkuit pengunci digunakan dengan sakelar sesaat melintasi kontak relai NO daya 12 volt. Relai 5 volt yang dikendalikan oleh sinyal Arduino mengunci sirkuit. Ketika sinyal menjadi RENDAH, daya sistem mati. Sebuah LED terpisah digunakan untuk menunjukkan sistem terkunci.

Langkah 15: Kode Arduino

Karena ini bukan Instruksi tentang cara menulis kode Arduino, kami telah melampirkan file Master dan Gerakan untuk Anda lihat dan/atau unduh.

Langkah 16: Membangun Bingkai Pemasangan

Kerangka pendukung sistem dibangun dari kayu sederhana. Ini adalah penyangga 3 kaki yang memiliki panel X-Axis yang terpasang untuk menetapkan lokasi yang tepat untuk Tornado di permukaan tata letak. Panel kontrol dipasang di belakang panel X-Axis untuk memungkinkan pergerakan bebas panel Z-Axis Bergerak. Seluruh rakitan dapat diamankan ke dinding atau dibiarkan berdiri bebas agar mudah dilepas jika perlu.