Aktiv kontroll vindmølle: 5 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:20

Denne instruksen ble opprettet for å oppfylle prosjektkravet til Makecourse ved University of South Florida (www.makecourse.com)

Jeg fikk velge et prosjekt for å designe og bygge fra grunnen. Jeg bestemte meg for at jeg ville prøve å bygge en vindmølle som kjente vindretningen og aktivt møtte den, uten å trenge en ving eller hale. Ettersom fokuset mitt i dette prosjektet var på sensor- og PID -kontrollkombinasjonen, gjør vindmøllen ingenting med energien som snurrer bladene. Du er velkommen til å endre designet for å være mer nyttig! Det som følger er ikke den eneste måten å bygge dette på. Jeg måtte løse flere uforutsette problemer underveis, og det førte til at jeg brukte forskjellige materialer eller verktøy. Flere ganger nøyde jeg meg med deler på hånden eller fjernet fra gamle apparater eller teknologi. Så igjen, sikk gjerne til hvor jeg sakk. For å dokumentere dette prosjektet fullt ut, må jeg effektivt ødelegge prosjektet mitt for å gi bilder av hvert byggetrinn. Jeg er uvillig til å gjøre det. I stedet har jeg gitt 3d -modellene, materialelisten og gitt nyttige tips jeg lærte på den harde veien underveis.

Rekvisita:

Jeg har inkludert Arduino -koden og Autodesk -filene. Du trenger også følgende: Verktøy:

-Liten rørskærer-Loddejern, lodde, flux-Skrutrekkere-Bor-barberhøvel eller boksekutter eller exacto-kniv-Varm limpistol- (valgfritt) varmepistol

Materialer:

-24 tommer aluminiumsrør på.25 tommer i diameter (jeg har min fra Mcmaster-Carr) -Arduino Uno-28BYJ48 Stepper-ULN2003 trinnkontroller- (alternativ 1) Tyngdekraftmotorskjerm og hall-effektsensor fra DfRobot- (alternativ 2) andre analog rotasjonssensor-3+ blyglidning eller pannekake-ring-prosjektboks-lagre for nesemontasje-skruer-Tre for en plattform-Batterier (jeg bruker en 9v for brettet og driver stepperen med en 7,8 Li-Po) -RC plane skyvestenger (enhver stiv liten diameterstråd vil gjøre.)

Trinn 1: Modell vindmøllen

Jeg brukte Autodesk Inventor Student -utgaven til å modellere dette vindmølleprosjektet. Jeg har inkludert stl -filene i denne instruksjonsboken. Hvis jeg skulle gjøre dette igjen, ville jeg drastisk øke overflaten på bladene mine slik at de ville fungere bedre i denne skalaen. Ting du må huske på når du modellerer prosjektet ditt er størrelsen på delene dine sammenlignet med oppløsningen/toleransene til din tilgjengelige skriver. Sørg for å skalere modellen din slik at den passer til alle nødvendige sensorer eller annet utstyr ombord.

Jeg fant også ut at styrkebekymringene førte til at jeg brukte per-produserte gjenstander, som aluminiumsrøret, til konstruksjonsdeler. Jeg kjøpte lagrene mine fra Mcmaster-Carr, og de hadde en 3D-modell av dem som jeg brukte til å lage et feste som passet dem veldig godt.

Jeg fant ut at det å tegne deler før jeg prøvde å modellere dem hjalp prosessen med å gå raskere, i tillegg til å redusere mengden justeringer jeg måtte gjøre for å få delene til å fungere sammen.

Trinn 2: Monter utskriftene

Slå av eventuelle grater på lagerflater; sand dem også om nødvendig.

Jeg brukte en varme (forsiktig!) For å rette opp et par av bladene som bøyde seg mens de ble avkjølt.

Gå sakte når du setter inn maskinvare i festesporene/hullene.

Når strukturen er satt sammen, legger du til sensorer og elektronikk. Jeg limte elektronikken på plass inne i prosjektboksen og brukte loddejernet til å "sveise" sensorfestet inn i monteringssporet i kroppen.

Trinn 3: Sett sammen elektronikken

Sørg for at du har gode forbindelser til alt. Ingen eksponert ledning; ingen potensielle kortslutninger.

Sørg for at sensoren din er solid montert.

Referer til koden for å identifisere hvilke pinner som er plugget hvor. (dvs. trinnmotortrådene eller sensorens analoge ledning.)

Jeg drev motoren med en ekstern kilde i stedet for gjennom Arduino -kortet. Jeg ønsket ikke å skade brettet hvis motoren ble for sterk.

Trinn 4: Programmer Arduino

Programmet og kontrollprogrammet for lukket sløyfe er kjernen i dette prosjektet. Jeg har lagt ved Arduino -koden, og den er fullstendig kommentert. Da jeg stemte PID, fant jeg ut at jeg hadde det lettere hvis jeg gjorde følgende: 1) Sett alle PID -gevinster til null. 2) Øk P -verdien til responsen på feil er en jevn svingning. 3) Øk D -verdien til oscillasjonene løser seg. 4) Gjenta trinn 2 og 3 til du ikke kan oppnå ytterligere forbedringer.

5) Sett P og D til de siste stabile verdiene. 6) Øk I -verdien til den går tilbake til settpunktet uten steady state -feil.

På grunn av den mekaniske konstruksjonen skapte jeg en dødsonefunksjon for å kutte strømmen til motoren når vindmøllen er riktig orientert. Dette reduserer varmen i trinnmotoren drastisk. Før dette kjørte jeg den, og den ble varm nok til å vride tårnplattformen og falle ut av festet.

Bladet er ikke perfekt balansert, og det er tungt nok til å få svinget til å vingle. Wobble gir i hovedsak falsk sensorinformasjon til PID -prosessen og legger til støy som forårsaker overdreven bevegelse og dermed varme.

Trinn 5: Vær en ingeniør

Når alt er satt sammen og programmert, finn en vifte eller en tropisk storm og test skapelsen din! En del av moroa for å bygge dette var å finne ut hvordan du løser problemene som dukket opp. Denne instruksen er lett på detaljer av den grunn. I tillegg, hvis du prøver å bygge dette og finne ut bedre løsninger da jeg gjorde det, vennligst del dem. Vi kan alle lære av hverandre.