Der Bieröffner und Ausgießer - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

Für dieses Projekt galt es, eine Erfindung oder ein System zu entwickeln, das bereits erfunden wurde, aber einige Verbesserungen erforderte. Wie einige vielleicht wissen, ist Belgien für sein Bier sehr beliebt. In diesem Projekt ist die Erfindung, die einige Verbesserungen erfordert, ein kombiniertes System, das mit dem Öffnen eines Bieres beginnen und dann das Bier in ein vom Kunden gewähltes geeignetes Glas gießen könnte. Diese Erfindung ist nicht sehr bekannt, da sie von einer "gesunden" Person leichter von Hand ausgeführt werden könnte als von einer Maschine, ist aber dennoch für eine andere Kategorie von Menschen sehr interessant. Leider sind einige von uns heute nicht in der Lage, dies zu tun. Genauer gesagt, Menschen mit einem schweren Arm- oder Muskelproblem, ältere Menschen oder Menschen mit einer Krankheit wie Parkinson, A. L. S. usw. sind dazu nicht in der Lage. Dank dieses Mechanismus können sie selbst ein gut serviertes Bier trinken, ohne darauf warten zu müssen, dass jemand kommt und ihnen bei diesen beiden Aufgaben hilft.

Unser System ist auch dem einfachen Verbraucher gewidmet, der allein oder mit seinen Freunden ein Bier genießen und die belgische Expertise genießen möchte. Ein gutes Bier zu servieren ist nicht jedermanns Sache und tatsächlich ist unsere Praxis international bekannt und wir teilen sie gerne mit der ganzen Welt.

Lieferungen:

Hauptbestandteile:

• Arduino UNO (20,00 Euro)
• Abwärtsspannungswandler: LM2596 (3,00 Euro)
• 10 2-polige Klemmenblöcke (insgesamt 6,50 Euro)
• 2-Pin SPST ON/Off Schalter (0,40 Euro)
• Kondensator von 47 Mikro Farad (0,40 Euro)
• Holz: MDF 3 mm und 6 mm
• PLA-Kunststoff
• 3D-Druck-Filament
• 40 Schrauben und Muttern: M4 (je 0,19 Euro)
• Linearaktuator - Nema 17: 17LS19-1684E-300G (37,02 Euro)
• Sanyo Denki Hybrid-Schrittmotor (58,02 Euro)
• 2 Stepper-Treiber: DRV8825 (je 4,95 Euro)
• 2 Tasten (je 1,00 Euro)
• 3 Mikroschalter (je 2,25 Euro)
• 5 Kugellager ABEC-9 (je 0,75 Euro)

Software und Hardware:

• Inventor aus Autodesk (CAD-Dateien)
• 3D Drucker
• Laserschneider
• Spannungsversorgung von 24 Volt

Schritt 1: Holzkonstruktion

Holzkonstruktion

Für die Konfiguration des Roboters wird eine äußere Konstruktion verwendet, um Steifigkeit bereitzustellen und den Roboter robust zu machen. Erstens ist der Öffnungsmechanismus vollständig von dieser Struktur umgeben, um ein Lager am oberen Ende der Achse hinzufügen zu können, um den Mechanismus stabil zu machen. Außerdem befindet sich unten am Turm eine Ebene, um den Schrittmotor zu montieren. An den Seiten des Turms sind Löcher vorgesehen, um ein Drehen des Öffners zu verhindern, so dass er zum Öffnen der Flasche bis zur Kapsel hinuntergeht. In den Seitenebenen befinden sich auch Löcher, um einen Halter anzubringen, um den Öffner daran zu hindern, vollständig herunterzufallen. Zweitens ist hinter dem Turm des Öffnungsmechanismus eine zusätzliche Ebene vorgesehen, um den Motor und das Getriebe des Gießmechanismus zu montieren.

An der Unterseite des Glashalters ist eine Ebene vorgesehen, die das Glas beim Herunterfallen unterstützt. Dies ist notwendig, da das Glas angehoben wurde, um den idealen Abstand zwischen Flaschenoberseite und Glasoberseite zu schaffen. In dieser Ebene ist ein Loch vorgesehen, um einen Mikroschalter als Endeffektor zu platzieren. Außerdem wurden Löcher in die Holzplanken eingebracht, um eine saubere Verdrahtung der Sensoren und Motoren zu ermöglichen. Zusätzlich wurden einige Löcher in der Bodenebene der Holzkonstruktion angebracht, um die Höhe der Flaschen im Öffnungsmechanismus auszugleichen und Platz für die seitlichen Holzstücke des Ausgießmechanismus sowie Platz für die Bolzen am Boden zu schaffen des Flaschenhalters im Ausgießmechanismus.

Puzzle-Mechanismus

Ein Beispiel für die Montagemethode wurde in den Bildern dieser Phase hinzugefügt. Es gibt einen Blick auf den Puzzle-Mechanismus und die vorgesehenen Löcher, um die Flugzeuge miteinander zu montieren.

Schritt 2: Öffnungsmechanismus

Dieses Modell besteht aus einem Flaschenöffner (der auch Dosenöffner macht, für den oberen abgerundeten Teil), einer riesigen trapezförmigen Metallstange, einem Öffnerhalter (Holzplatte mit 2 kleinen Scharnieren, durch die eine kleine Metallstange hindurchgeht), einem Greifer für der Flaschenöffner und eine Kugelumlaufspindel. Auf der Metallstange (mit einem Motor gekoppelt) befindet sich der Öffnerhalter über der Kugelumlaufspindel. Dank der vom Motor erzeugten Drehung der Metallstange kann die Kugelumlaufspindel auf und ab gehen und die Bewegung des Öffnerhalters mit dem daran befestigten Öffner mitnehmen. Die zwischen 4 Säulen eingeklemmte kleine Metallstange verhindert die Drehung des Öffnerhalters. An beiden Enden des kleinen Balkens werden zwei "Blocker" platziert. Auf diese Weise kann sich der kleine Balken nicht horizontal bewegen. Zu Beginn wird der Öffner an der Flasche festgeklemmt. Der Öffner geht nach oben und gleitet über die Flasche (dank seiner abgerundeten Seite), bis das Loch des Öffners von der Dose der Flasche gesteckt wird. An diesem Punkt wird vom Öffner ein Drehmoment aufgebracht, um die Flasche zu öffnen.

1. Großes Scharnier (1 Stück)
2. Holzplatte (1 Stück)
3. Kleiner Riegelblocker (2 Stück)
4. Kleine Metallstange (1 Stück)
5. Kleines Scharnier (2 Stück)
6. Öffner (1 Stück)
7. Lager (1 Stück)
8. Öffnerblocker (1 Stück)
9. Motor + Trapezstange + Kugelumlaufspindel (1 Stück)

Schritt 3: Ausgleichsmechanismus

Gießbalance-System

Dieses System besteht aus einem Balancesystem, das an jeder Seite ein Flaschenhaltersystem und ein Glashaltersystem hat. Und in der Mitte befindet sich ein Montagesystem zur Befestigung an der Achse.

1. Flaschenhalter

Das Design des Flaschenhalters besteht aus 5 großen Platten, die in Puzzle-Konfiguration an den Seiten des Balanciersystems befestigt sind, und unten befindet sich eine sechste Platte, die mit M3-Schrauben befestigt ist, um den Jupiler-Bären zu halten, so dass er nicht durchgehen. Die Montage an den seitlichen Holzplatten wird auch mit einer Schraube plus Mutternkonfiguration unterstützt, 4 für jede Holzplatte (2 an jeder Seite).

Es ist auch ein Flaschenhalshalter implementiert, um den oberen Teil der Flasche zu greifen. Dieses Stück wird an einem Achsenmontagesystem befestigt, das später erläutert wird.

Darüber hinaus werden 10 3D-gedruckte Zylinder durch die Baugruppe implementiert, um die Struktur zu versteifen. Die Schrauben, die durch diese Zylinder gehen, sind M4 und mit den entsprechenden Muttern.

Schließlich haben wir zwei Schaltsensoren implementiert, um die Flasche im Inneren des Halters zu erkennen. Dazu haben wir einen 3D-gedruckten Körperhalter verwendet, der an den Holzplatten darunter und darüber befestigt ist.

2. Glashalter

Das Design des Glashalters wird durch 2 Holzplatten gebildet, die genauso wie die Flaschenhalterplatten befestigt sind. Es gibt auch 5 3D-gedruckte Zylinder, um die Steifigkeit zu erhöhen. Um den Boden des Jupiler-Glases zu stützen, gibt es ein halbzylinderförmiges Stück, auf das sich das Glas stützt. Dies habe ich durch 3 Arme befestigt, die mit M4-Schrauben zusammengebaut werden.

Um die oberen Teile der Gläser zu stützen, sind zwei Teile angebracht, eines für die Oberseite des Glases, damit es beim Drehen des Ausgleichssystems nicht herunterfällt und ein anderes, das den seitlichen Teil des Glases hält.

3. Achsenmontagesystem

Es war ein System erforderlich, um das Balancesystem an der Drehachse zu befestigen. Wir haben eine Konfiguration verwendet, bei der Längsstäbe (insgesamt 4) mit M4-Schrauben und Muttern aneinander gepresst werden. Und durch diese Balken gibt es 10 3D-gedruckte Stücke, die einen etwas größeren Durchmesser der Achse haben. Um den Grip zu erhöhen, befinden sich zwischen der Achse und den 3D-gedruckten Teilen zwei Längsgummistreifen.

4. Holzplatten ausbalancieren

Es gibt 2 seitliche Holzplatten, die alle Halter darin halten und die durch das oben beschriebene Achsensystem an der Achse befestigt werden.

Übertragung

Das erläuterte Balancesystem bezieht sich auf die Bewegung der Achse, es ist eine Metallstange von 8 mm, die mit Hilfe von 3 Lagern und den entsprechenden Lagerhaltern in der Struktur montiert ist.

Um ein ausreichendes Drehmoment zu erreichen, um die Drehbewegung des Gießens auszuführen, wird ein Riemengetriebe verwendet. Für die kleine Metallriemenscheibe wurde eine Riemenscheibe mit einem Teilungsdurchmesser von 12,8 mm verwendet. Die große Riemenscheibe wurde 3D-gedruckt, um das erforderliche Verhältnis zu erreichen. Genau wie bei der Metallriemenscheibe wurde der Riemenscheibe ein zusätzliches Teil zur Verfügung gestellt, um sie an der Drehachse zu befestigen. Um den Riemen zu spannen, wird ein externes Lager an einem beweglichen Spanner verwendet, um unterschiedliche Spannungen im Inneren des Riemens zu erzeugen.

Schritt 4: Elektronik und Arduino-Code

Für die Elektronikkomponenten empfiehlt es sich, die Anforderungsliste noch einmal durchzusehen und zu sehen, wie die Kinematik dieses Systems aussehen soll. Die erste Anforderung, die unsere Systeme haben, ist die vertikale Bewegung des Öffners. Eine weitere Anforderung ist die Kraft, die auf den Arm ausgeübt werden muss, um den Flaschenverschluss zu lösen. Diese Kraft beträgt ca. 14 N. Für das Gießteil werden die Berechnungen durch Matlab gelöst und ergeben ein maximales Drehmoment von 1,7 Nm. Als letzte Anforderung wurde die Benutzerfreundlichkeit des Systems erwähnt. Daher ist die Verwendung eines Startknopfes praktisch, um den Mechanismus zu starten. In diesem Kapitel werden die einzelnen Teile ausgewählt und erklärt. Am Ende des Kapitels wird auch das gesamte Breadboard-Design dargestellt.

Der Öffnungsmechanismus

Zu Beginn wird das Öffnungssystem benötigt, um eine Flasche Bier zu öffnen. Wie bereits in der Einleitung zu diesem Kapitel erwähnt, beträgt das erforderliche Drehmoment zum Abnehmen des Flaschenverschlusses von der Flasche 1,4 Nm. Die Kraft, die auf den Öffnerarm ausgeübt wird, beträgt 14 N, wenn der Arm etwa 10 cm lang ist. Diese Kraft wird durch eine Reibungskraft erzeugt, die durch das Drehen eines Gewindes durch eine Mutter erzeugt wird. Durch Festhalten der Mutter in ihrer Drehbewegung kann sich die Mutter jetzt nur noch auf und ab bewegen. Dazu ist ein Drehmoment erforderlich, damit sich die Mutter auf und ab bewegen kann und damit auch eine Kraft von 14 N aufzubringen. Dieses Drehmoment kann mit der folgenden Formel berechnet werden. Diese Formel beschreibt das erforderliche Drehmoment, um ein Objekt mit einem bestimmten Drehmoment auf und ab zu bewegen. Das benötigte Drehmoment beträgt 1,4 Nm. Dies ist die Mindestdrehmomentanforderung für den Motor. Der nächste Schritt besteht darin, herauszufinden, welcher Motor in dieser Situation am besten geeignet ist. Der Öffner dreht eine große Anzahl von Umdrehungen und wenn man sich das benötigte Drehmoment ansieht, ist es eine gute Idee, einen Servomotor auszuwählen. Der Vorteil eines Servomotors besteht darin, dass er ein hohes Drehmoment und eine moderate Drehzahl hat. Das Problem hierbei ist, dass ein Servomotor einen bestimmten Bereich hat, weniger als eine volle Umdrehung. Eine Lösung wäre, dass der Servomotor „gehackt“werden könnte, was dazu führt, dass der Servomotor eine volle 360°-Drehung hat und sich auch weiter dreht. Sobald der Servomotor "gehackt" ist, ist es fast unmöglich, diese Aktionen rückgängig zu machen und wieder normal zu machen. Dies hat zur Folge, dass der Servomotor später nicht in anderen Projekten wiederverwendet werden kann. Eine bessere Lösung ist, dass die Wahl besser zu einem Schrittmotor geht. Diese Motoren sind zwar nicht die drehmomentstärksten, drehen sich aber im Gegensatz zu einem Gleichstrommotor kontrolliert. Ein Problem, das hier gefunden wird, ist das Preis-Drehmoment-Verhältnis. Dieses Problem kann durch die Verwendung eines Getriebes gelöst werden. Bei dieser Lösung wird die Rotationsgeschwindigkeit des Gewindes verringert, aber das Drehmoment wird in Bezug auf die Übersetzungsverhältnisse höher sein. Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines Schrittmotors in diesem Projekt besteht darin, dass der Schrittmotor anschließend für andere Projekte der nächsten Jahre wiederverwendet werden kann. Der Nachteil eines Schrittmotors mit Getriebe ist die resultierende Drehzahl, die nicht so hoch ist. Denken Sie daran, dass das System einen Linearaktuator erfordert, bei dem dies durch den Muttern-Gewinde-Mechanismus vermieden wird, der es auch langsamer macht. Daher fiel die Wahl auf einen Schrittmotor ohne Getriebe und sofort über ein Gewinde mit einer glatten Mutter verbunden.

Für dieses Projekt ist ein guter Schrittmotor für die Anwendung der Nema 17 mit einem Drehmoment von 44 Ncm und einem Preis von 32 Euro. Dieser Schrittmotor wird, wie bereits erwähnt, mit einem Gewinde und einer Mutter kombiniert. Zur Steuerung des Schrittmotors wird eine H-Brücke oder ein Schrittmotortreiber verwendet. Eine H-Brücke hat den Vorteil, dass sie zwei Signale von der Arduino-Konsole empfängt, und mit Hilfe einer externen Gleichspannungsversorgung kann die H-Brücke Niederspannungssignale in höhere Spannungen von 24 Volt umwandeln, um den Schrittmotor zu versorgen. Aus diesem Grund kann der Schrittmotor vom Arduino einfach durch Programmierung gesteuert werden. Das Programm finden Sie im Anhang. Die beiden vom Arduino kommenden Signale sind zwei digitale Signale, eines ist für die Drehrichtung verantwortlich und das andere ist ein PWM-Signal, das die Geschwindigkeit bestimmt. Der in diesem Projekt verwendete Treiber für den Ausgießmechanismus und den Öffnungsmechanismus ist ein 'Step Stick DRV8825 Driver', der PWM-Signale vom Arduino in Spannungen von 8,2 V bis 45 V umwandeln kann und jeweils etwa 5 Euro kostet. Eine weitere Idee, die Sie beachten sollten, ist die Position des Öffners in Bezug auf die Flaschenöffnung. Zur Vereinfachung des Programmierteils ist der Flaschenhalter so ausgeführt, dass sich beide Arten von Bierflaschenöffnungen auf gleicher Höhe befinden. Dadurch können nun der Öffner und indirekt der über das Gewinde verbundene Schrittmotor für beide Flaschen auf die gleiche Höhe programmiert werden. Auf diese Weise ist hier kein Sensor zur Erfassung der Flaschenhöhe erforderlich.

Der Ausgießmechanismus

Wie bereits in der Einleitung dieses Kapitels erwähnt, beträgt das erforderliche Drehmoment zum Kippen des Auswuchtsystems 1,7 Nm. Das Drehmoment wird durch Matlab berechnet, indem eine Formel für den Drehmomentausgleich in Funktion des variablen Winkels erstellt wird, in dem sich Glas und Flasche drehen. Dies geschieht, damit das maximale Drehmoment berechnet werden kann. Für den Motor in dieser Anwendung wäre ein Servomotor der bessere Typ. Der Grund dafür ist das hohe Drehmoment-Preis-Verhältnis. Wie im vorherigen Absatz des Öffnungsmechanismus erwähnt, hat ein Servomotor einen bestimmten Bereich, in dem er sich drehen kann. Ein kleines Problem, das gelöst werden kann, ist seine Rotationsgeschwindigkeit. Die Drehzahl eines Servomotors ist höher als erforderlich. Die erste Lösung für dieses Problem besteht darin, ein Getriebe hinzuzufügen, bei dem das Drehmoment verbessert und die Drehzahl verringert wird. Problematisch bei dieser Lösung ist, dass durch das Getriebe auch die Reichweite des Stellmotors abnimmt. Diese Verringerung führt dazu, dass das Auswuchtsystem seine 135°-Drehung nicht drehen kann. Dies könnte durch erneutes "Hacken" des Servomotors gelöst werden, was jedoch zur Unbrauchbarkeit des Servomotors führen würde, was bereits im vorherigen Abschnitt "Der Öffnungsmechanismus" erläutert wurde. Die andere Lösung für seine hohe Drehzahl liegt eher in der Arbeit eines Servomotors. Der Servomotor wird durch eine Spannung von 9 Volt gespeist und von der Arduino-Konsole über ein PWM-Signal angesteuert. Dieses PWM-Signal gibt ein Signal mit dem gewünschten Winkel des Servomotors. Durch kleine Schritte beim Ändern des Winkels kann die Drehzahl des Servomotors verringert werden. Auch wenn diese Lösung vielversprechend erscheint, kann ein Schrittmotor mit Getriebe oder Riemengetriebe dasselbe tun. Hier muss das vom Schrittmotor kommende Drehmoment höher sein, während die Geschwindigkeit reduziert werden muss. Hierfür wird die Anwendung eines Riemengetriebes verwendet, da bei dieser Getriebeart kein Spiel vorhanden ist. Dieses Getriebe hat den Vorteil, dass es gegenüber einem Getriebe flexibel ist, bei dem beide Achsen beliebig platziert werden können, solange der Riemen gespannt ist. Diese Spannung ist für den Griff an beiden Riemenscheiben notwendig, damit das Getriebe nicht durch Rutschen auf den Riemenscheiben Energie verliert. Die Übersetzung des Getriebes wurde mit einem gewissen Spielraum gewählt, um unbeabsichtigte, nicht berücksichtigte Probleme auszugleichen. An der Welle des Schrittmotors wurde eine Riemenscheibe mit einem Teilungsdurchmesser von 12,8 mm gewählt. Um den Spielraum für das Drehmoment zu realisieren, wurde eine Riemenscheibe mit einem Teilungsdurchmesser von 61,35 mm gewählt. Daraus ergibt sich eine Drehzahlreduzierung von 1/4,8 und damit ein erhöhtes Drehmoment von 2,4 Nm. Diese Ergebnisse wurden ohne Berücksichtigung eines Übertragungswirkungsgrades erzielt, da nicht alle Spezifikationen des t2,5-Riemens bekannt waren. Um eine bessere Übertragung zu gewährleisten, wird eine externe Riemenscheibe hinzugefügt, um den Kontaktwinkel mit der kleinsten Riemenscheibe zu erhöhen und die Spannung im Riemen zu erhöhen.

Andere elektronische Teile

Die anderen in diesem Design vorhandenen Teile sind drei Mikroschalter und zwei Startknöpfe. Die letzten beiden Knöpfe sprechen für sich und werden verwendet, um das Öffnen des Bieres einzuleiten, während der andere den Ausgießmechanismus startet. Nachdem das Gießsystem gestartet wurde, ist diese Taste bis zum Ende nicht mehr nützlich. Am Ende des Vorgangs kann der Taster erneut gedrückt werden und stellt so sicher, dass das Ausgussteil wieder in seinen Ausgangszustand gebracht werden kann. Die drei Mikroschalter dienen als Sensoren zur Erkennung der beiden Arten von Bierflaschen und auf der anderen Seite der Glasflasche, wenn das Ausgießsystem seine Endposition erreicht. Hier kosten die verwendeten Taster jeweils rund 1 Euro und die Mikroschalter jeweils 2,95 Euro.

Zur Stromversorgung des Arduino wird eine externe Spannungsversorgung benötigt. Daher wird ein Spannungsregler verwendet. Dies ist ein LM2596 Step-Down-Schaltregler, der es ermöglicht, eine Spannung von 24 V auf 7,5 V umzuwandeln. Diese 7,5 V werden verwendet, um den Arduino zu versorgen, so dass kein Computer verwendet wird. Das Datenblatt wurde auch überprüft für den Strom, der bereitgestellt wird oder bereitgestellt werden kann. Der maximale Strom beträgt 3 A.

Das Design für die Elektronik

In diesem Abschnitt werden die Einstellungen für die Elektronik vorgenommen. Hier wird auf der Steckbrettfigur das Layout oder Design gezeigt. Der beste Weg, um hier zu beginnen, ist, von der in der unteren rechten Ecke vorhandenen Spannungsversorgung zum Arduino und den Subsystemen zu gehen. Wie in der Abbildung zu sehen ist, ist das erste, was sich auf dem Weg zwischen der Spannungsversorgung und dem Steckbrett befindet, ein manueller Schalter, der hinzugefügt wird, sodass alles sofort mit einem Schalter mit Strom versorgt werden kann. Danach wird ein Kondensator von 47 Mikrofarad platziert. Dieser Kondensator ist aufgrund der Verwendung einer Spannungsversorgung und seiner Eigenschaft, sofort den erforderlichen Strom zu liefern, nicht zwingend erforderlich, was bei anderen Versorgungsmodellen manchmal nicht der Fall ist. Links neben den Kondensatoren befinden sich zwei LM2596-Treiber (nicht die gleiche Optik, aber das gleiche Setup) zur Steuerung des Schrittmotors. Das letzte, was an den 24-V-Stromkreis angeschlossen wird, ist der Spannungsregler. Dies wird in dieser Abbildung durch das dunkelblaue Quadrat dargestellt. Seine Eingänge sind die Masse und die 24 V, seine Ausgänge sind 7,5 V und die Masse, die mit der Masse des 24 V-Eingangs verbunden ist. Der Ausgang bzw. die 7,5 V des Spannungsreglers wird dann mit dem Vin der Arduino-Konsole verbunden. Der Arduino wird dann mit Strom versorgt und kann eine Spannung von 5 V liefern. Diese 5 V Spannung wird an die 3 Mikroschalter gesendet, die durch die Tasten auf der linken Seite dargestellt werden. Diese haben den gleichen Aufbau wie Schaltflächen, von denen zwei in der Mitte platziert sind. Falls die Taste oder der Schalter gedrückt wird, wird eine Spannung von 5V an die Arduino-Konsole gesendet. Falls die Sensoren oder Tasten nicht im Boden gedrückt werden und der Arduino-Eingang miteinander verknüpft ist, würde das einen niedrigen Eingangswert darstellen. Die letzten Subsysteme sind die beiden Stepper-Treiber. Diese sind mit dem Hochspannungskreis von 24 V verbunden, müssen aber auch mit den 5 V des Arduino verbunden werden. Auf der Abbildung des Steckbretts ist auch ein blauer und ein grüner Draht zu sehen, die blauen Drähte sind für ein PWM-Signal, das die Geschwindigkeit des Schrittmotors regelt und festlegt. Die grünen Drähte legen die Richtung fest, in die sich der Schrittmotor drehen muss.

In der zweiten Abbildung, der Abbildung mit dem Schrittmotortreiber, ist der Anschluss der Schrittmotortreiber dargestellt. Hier sieht man, dass es drei Anschlüsse gibt, M0, M1 und M2 sind nicht verbunden. Diese entscheiden, wie jeder Schritt ausgeführt werden soll. So wie es jetzt aufgebaut ist, sind alle drei über einen Innenwiderstand von 100 Kiloohm mit Masse verbunden. Wenn alle drei Eingänge auf Low gesetzt werden, wird bei jedem PWM-Impuls ein Vollschritt erzeugt. Das Einstellen aller Verbindungen auf High bei jedem PWM-Impuls führt zu 1/32 eines Schritts. In diesem Projekt wird die Vollschrittkonfiguration gewählt, für zukünftige Projekte kann dies nützlich sein, wenn die Geschwindigkeit verringert wird.

Schritt 5: Testen des Systems

Der letzte Schritt besteht darin, die Mechanismen zu testen und zu sehen, ob sie tatsächlich funktionieren. Daher wird die externe Spannungsversorgung mit dem Hochspannungskreis der Maschine verbunden und gleichzeitig die Masse verbunden. Wie in den ersten beiden Videos zu sehen scheinen beide Schrittmotoren zu funktionieren, aber sobald alles in der Struktur irgendwo in unserer Schaltung miteinander verbunden ist, scheint ein Kurzschluss zu passieren. Wegen der schlechten Designwahl, einen kleinen Raum zwischen den Ebenen zu haben, ist der Debugging-Teil sehr schwierig. Beim dritten Video gab es auch einige Probleme mit der Geschwindigkeit des Motors. Die Lösung dafür war, die Verzögerung im Programm zu erhöhen, aber sobald die Verzögerung zu groß ist, scheint der Schrittmotor zu vibrieren.

Schritt 6: Tipps und Tricks

Für diesen Teil möchten wir einige Punkte abschließen, die wir bei der Erstellung dieses Projekts gelernt haben. Hier werden Tipps und Tricks zum Einstieg in die Fertigung und zur Lösung kleinerer Probleme erklärt. Von der Bestückung bis zur Erstellung des gesamten Designs auf einer Leiterplatte.

Tipps und Tricks:

Montage:

• Beim 3D-Druck kann man mit der Funktion Live-Anpassung bei Prusa 3D-Druckern den Abstand zwischen Düse und Druckbett einstellen.
• Wie in unserem Projekt zu sehen ist, haben wir versucht, eine Struktur mit so viel Holz wie möglich zu wählen, da dies am schnellsten mit einem Laserschneider möglich ist. Sollten Teile defekt sein, können diese leicht ausgetauscht werden.
• Versuchen Sie beim 3D-Druck, Ihr Objekt so klein wie möglich zu machen und dennoch die mechanischen Eigenschaften zu haben, die es haben muss. Im Falle eines fehlgeschlagenen Drucks benötigen Sie nicht so viel Zeit für den erneuten Druck.

Elektronik:

• Bevor Sie mit Ihrem Projekt beginnen, beginnen Sie mit der Suche nach allen Datenblättern jeder Komponente. Dies wird am Anfang einige Zeit dauern, wird sich aber auf lange Sicht lohnen.
• Stellen Sie bei der Herstellung Ihrer Leiterplatte sicher, dass Sie ein Schema der Leiterplatte mit der gesamten Schaltung erhalten haben. Ein Steckbrett-Schema könnte helfen, aber die Transformation zwischen beiden kann manchmal etwas schwieriger sein.
• Die Arbeit mit Elektronik kann manchmal ganz einfach beginnen und sich schnell komplex entwickeln. Versuchen Sie daher, auf Ihrer Leiterplatte eine Farbe zu verwenden, wobei jede Farbe einer bestimmten Bedeutung entspricht. Auf diese Weise kann dies im Falle eines Problems möglicherweise einfacher gelöst werden
• Arbeiten Sie auf einer ausreichend großen Platine, um Überkreuzungsdrähte zu vermeiden und den Überblick über den Stromkreis zu behalten. Dies kann die Möglichkeit eines Kurzschlusses verringern.
• Bei Problemen mit der Schaltung oder einem Kurzschluss auf der Platine versuchen Sie, alles in seiner einfachsten Form zu debuggen. Auf diese Weise können Ihr Problem oder Ihre Probleme möglicherweise einfacher gelöst werden.
• Unser letzter Tipp ist, an einem sauberen Schreibtisch zu arbeiten. Unsere Gruppe hatte überall auf unserem Schreibtisch kurze Drähte, die einen Kurzschluss in unserem oberen Spannungskreis verursachten. Einer dieser kleinen Drähte war die Ursache und brach einen der Schrittmotortreiber.

Schritt 7: Zugängliche Quellen

Alle CAD-Dateien, Arduino-Code und Videos zu diesem Projekt finden Sie in folgendem Dropbox-Link:

Darüber hinaus sind auch die folgenden Quellen eine Überprüfung wert:

- OpenSCAD: Parametrische Riemenscheibe - viele Zahnprofile von droftarts - Thingiverse

- Grabcad: Dies ist eine großartige Community, um CAD-Dateien mit anderen zu teilen: GrabCAD: Design Community, CAD Library, 3D Printing Software

- So steuern Sie einen Schrittmotor mit einem Schritttreiber: