BEND_it: Mach dir keinen Stress, nur "BEND_it" raus - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

EINLEITUNG

BEND_it ist eine kleine Schnelltestmaschine. Es ist ziemlich gut darin, Dinge zu biegen und zu brechen. Es kann auch manchmal nützlich sein. Es könnte einem helfen, Informationen abzurufen wie:

1. Horizontale Schubkraft durch Wölbung.
2. Änderung der Biegespannung aufgrund von Geometrieänderungen.
3. Materialsteifigkeit

Das Projekt wurde von Anand Shah und Ryan Daley im Rahmen des Seminarkurses: Computational Design and Digital Fabrication am ITECH-Programm der Universität Stuttgart durchgeführt.

Lieferungen

Das Projekt wurde während der herausfordernden COVID-19-Zeiten konzipiert und konnte daher vollständig zu Hause durchgeführt werden, ohne dass lasergeschnittene Teile / 3D-gedruckte Teile oder andere werkstattbasierte Werkzeuge verwendet werden müssen.

System für Mechanismus

• 1 x 900 mm x 600 mm Pappbogen
• 1 x 900 mm x 600 mm Polyesterfolie
• Etwas Abfallkarton aus Verpackungskartons
• Zahnräder und Zahnstangen aus Kunststoff (Amazon)

Hauptelektronik

• 1 X Arduino Uno R3 (Starter-Kit - ebay)
• 15 X Überbrückungsdrähte (im Starter-Kit enthalten)
• 1 X Steckbrett (im Starter Kit enthalten)
• 1 X 5V Netzteil (Amazon)

Werkzeuge

• 1 X Sekundenkleber (1g)
• 1 X Weißkleber (200g)
• 1 X Isolierband
• 1 X Elektronikkabelschneider
• 1 X Lötstab
• Normales Schreibpapier (Schere, Papierschneider, Schneidematte, Kugelschreiber, Bleistift, Radiergummi, Lineal)

Motoren und Sensoren

• 1 X Schrittmotor: 28BYJ-48, 5V, DC (im Starter-Kit enthalten)
• 1 X ULN2003 APG-Treiber (im Starter-Kit enthalten)
• 1 x 1 kg Wägezelle mit Wägesensor HX711 (Amazon)
• 1 X ADXL345, 3-Achsen-Beschleunigungsmesser (Amazon)

THEORIE

Schrittmotor

Der 28BYJ-48 ist ein unipolarer 5-Draht-Schrittmotor, der intern 32 Schritte pro Umdrehung bewegt, aber über ein Getriebesystem verfügt, das die Welle um den Faktor 64 bewegt. Das Ergebnis ist ein Motor, der sich mit 2048 Schritten pro Umdrehung dreht. Um den Motor zu steuern und reibungslos laufen zu lassen, würden wir ein ULM 2003 Darlington Transister Array verwenden. Für detailliertere Informationen ist die erwähnte Website eine großartige Ressource:

Schrittmotoren mit Arduino – Erste Schritte mit Schrittmotoren

Wägezelle

Für das Projekt verwenden wir eine 1 kg Wägezelle mit einem HX711 Wägesensor. Wägezellen sind Metallteile, an denen Dehnungsmessstreifen angebracht sind. Dehnungsmessstreifen sind empfindliche Widerstände, deren Widerstand bei Verformung variiert. Der HX711-Mikrochip verstärkt diesen Widerstand und überträgt ihn auf das Arduino Board. Die Wägezelle muss zunächst mit bekannten Gewichten kalibriert werden. Hier in unserem Fall wird das Messgerät in kg kalibriert und dann wird der Serienwert mit 9,8 multipliziert, um die Kraft in Newton zu erhalten. Um weitere Informationen zu erhalten, können Sie sich dieses Video ansehen:

Elektronische Grundlagen #33: Dehnungsmessstreifen/Wägezelle und ihre Verwendung zur Gewichtsmessung

Beschleunigungsmesser

Beschleunigungsmesser sind Sensorgeräte, die zum Messen statischer und dynamischer Kräfte nützlich sind. Sie messen den Unterschied zwischen der linearen Beschleunigung im Referenzrahmen des Beschleunigungsmessers und dem Erdgravitationsfeldvektor. Hier in diesem Experiment verwenden wir Pitch als Ausgabe von Accelerometer. Die Steigung ist ein Winkelwert in Grad, der die Ausrichtung der gebogenen Platte in Bezug auf die y-Achse des Beschleunigungsmessers liefert. Das folgende Bild kann als Referenz verwendet werden, um den Tonhöhenwert zu verstehen.

Für nähere Informationen können Sie diese Website besuchen:

So verfolgen Sie die Ausrichtung mit Arduino und ADXL345-Beschleunigungsmesser

Schritt 1: Prinzipal

REKTOR

Die Bend_It-Maschine betätigt ein Material seitlich mit einem Schrittmotor und misst dann die Reaktion des Materials mit Hilfe von Kraftmessdose und Beschleunigungsmesser. Die Wägezelle misst die seitliche Kraft, der das Material widersteht. Die Beschleunigungsmesser sind Mittel zur Messung der geometrischen Verformung im Material. Die gesammelten Daten werden als Datenstrom an eine Excel-Tabelle gesendet, wo sie alle in einem Streudiagramm verglichen werden können. Auf diese Weise kann der Konstrukteur sehen, wie viel Kraft das Material benötigt, um eine plastische Verformung zu erreichen. Sobald das Material eine Betätigungsschwelle erreicht hat, wird die seitliche Belastung reduziert und man sieht, dass das Material nicht elastisch in seine ursprüngliche Form zurückkehrt. Diese Testmethode ist eine schnelle und einfache Möglichkeit, kundenspezifische Materialien zu analysieren, die möglicherweise zu klein sind, um mit großen Brechmaschinen getestet zu werden.

Schritt 2: Linearbewegung mit Schrittmotor

Benötigtes Zubehör: Pappkarton, Abfallkarton, Kunststoffzahnräder, Zahnstangen, Sekundenkleber, Weißkleber, normale stationäre Artikel, Arduino Uno R3, Überbrückungskabel, Steckbrett, 5V-Netzteil, Schrittmotor (28BYJ-48) ULN2003-Transistor.

Schritt 3: Schrittmotor + Wägezelle (um den horizontalen Schub zu messen)

Zusätzlich zu Schritt 1 benötigtes Zubehör: Polysterolfolie, Isolierband, elektronischer Kabelschneider, Lötstab, 1 kg Wägezelle mit HX711 Wägesensor

Schritt 4: Schrittmotor + Wägezelle + Beschleunigungsmesser (zum Messen der Bogenneigung)

Zusätzlich zu Schritt 2 benötigtes Zubehör: ADXL345 - 3-Achsen-Beschleunigungsmesser und Überbrückungsdrähte

Schritt 5: Fritzing-Diagramm

Schritt 6: Zusammengebaute Maschine

Die Maschine wird schließlich zusammengebaut und in den Pappbodenkarton verpackt.

Schritt 7: Arbeitsvideo

Schritt 8: Arduino-Code

Bitte verwenden Sie diesen Link, um Zugang zum Code zu erhalten:

Bend_it.ino