O Scale Model Railroad Tornado: 16 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Jeg er sikker på at hver person har sett en tornado i videoer. Men har du sett en operere i full animasjon på en O Scale Model Railroad? Vel, vi har ikke installert det på jernbanen ennå, fordi det er en del av et komplett lyd- og animasjonssystem. Men når den er ferdig, bør den være en attraksjon.

Dette prosjektet tar deg gjennom trinnene for å bygge en driftsanimasjon fra CNC -maskinvare, motordrev og Arduino -kontroller

Trinn 1: Hvordan vil denne animasjonen se ut?

For å forstå hva vi bygger, ble det laget en 3D -modell og en simulering produsert.

Trinn 2: Bygg grunnpanelet

Dette prosjektet består av et Z -aksepanel, et X -aksepanel, Arduino -mikrokontrollere, steppermotorer, H -brostasjoner, mikrotrinnstasjoner og selve Tornado. Det første du må gjøre er å samle materialregningen til grunnpanelet. Begge aksepanelene er like, så byggeprosessen for det ene panelet er den samme for det andre panelet.

BILL OF MATERIALS - hentet fra Banggood. Com/ tømmerbutikk

X -akse

· (1) T8 500 mm lang mateskrue

· (1) 12 volt 200 trinn 4 ledning NEMA 17 Type trinnmotor

· (2) 500 mm støttestenger med endefester og glidere

(1) Grensebryter med kabel

(1) Monteringsbrakett for trinnmotor

1/2 tommers bjørkefinerbunn kuttet til 6-1/2 x 24 tommer

standard 1/8 tykke malingrørepinner

diverse skruer M3, M4, M5

Trinn 3: Monter delene på panelet

Steppermotorbraketten er det første stykket som skal monteres på den ene enden av 1/2 x 6-1/2 x 24 tommer sokkelen. Denne braketten er montert på senterlinjen på basen, og sørg for at den er firkantet mot langsiden. Monter trinnmotoren på denne braketten og installer drivkoblingen. Du vil finne at senterlinjen til trinnmotordriften er tilstrekkelig høy fra basen, slik at mateskruens lagerhus må monteres på treplanker for å bringe enheten til nivå. Et 1/2 stykke bjørkfiner er et godt utgangspunkt. Legg deretter til et mellomleggsbrett som bringer senterlinjen til mateskruelagerhusene på linje.

Nå bruker du en malingrørepinne, borer hull som matcher mateskrueflensen og monteres med M3 -skruer og låseskiver. Hvis du bruker Locktite på disse delene nå, forhindrer de at de går fra hverandre senere. Tre denne enheten på mateskruen. Monter den ene enden av mateskruen i lagerhuset ved trinnmotorenden. Plasser nå det andre lagerhuset i den andre enden av basen, installer mateskruen og fest huset til basen med brettplankene og mellomleggene. Vær sikker på at denne enheten er parallell med kanten av basen.

Plasser nå støttestengene med endestøttehusene på brettplankene som brukes til å støtte lagerhusene. Det er kritisk å få alle disse delene firkantede og parallelle. Så ikke monter delene på basen før alle delene er plassert på basen. På dette tidspunktet maler rørepinner eller 1/4 hardtre -kryssfiner godt og kan kuttes til ønsket bredde og bores med monteringshull for å matche støttestanggliderne. Monter tverrstroppene løst til glidebryterne og skyv dem til hver ende av støttestengene for å etablere støttestavens endehus på plass. Når disse posisjonene er etablert, skru dem på plass. På dette tidspunktet bør du ha mateskrueflensen med malingspinne klemt mellom glidebryterne.

Det siste trinnet er å plassere festestropper for glidebryteren. Klem glidebryterne sammen og smør den flensede rørepinnen og skrueplankene på plass. Malingsrøret kan nå kuttes av med stroppene som nettopp er påført. Nå er monteringen fullført og tillater bevegelse av flensen inne i festeplankene. Du kan teste denne enheten ved å rotere mateskruen for hånd for å sikre at alt beveger seg fritt uten binding.

Trinn 4: Installer grensebryter

Grensebryteren er montert på begge panelene nær motorenden. Den brukes som en posisjoneringssensor for å sette begge aksene i en startposisjon når strømmen er koblet til kontrollpanelet. Den nøyaktige monteringen er brukerpreferanse, men vi testet 2 design; den ene som hadde en padle hengt ned fra vognen for å treffe bryteren, og den andre brukte messingflensemutterens rørepinne som kontaktpunkt. Det spiller ingen rolle hvordan denne bryteren er montert, så lenge bryteren er aktivert FØR vognen når slutten av kjøringen ved motorenden.

Trinn 5: Z -akse panelmontering

Z -aksepanelet er identisk med X -aksepanelet, bortsett fra at vi byttet ut en annen mateskrue med en 2 mm ledning for å gjøre bevegelsen raskere.

(1) T8 mateskrue med 2 mm bly og messingflensmutter

Alle andre trinn er de samme, så bygg dette panelet nå.

Trinn 6: Monter X- og Z -akser sammen

Montering av de 2 aksene sammen er veldig rett frem. Først la vi til et 6-1/2 x 5 "stykke 1/2" bjørk kryssfiner til X Axis Carriage-enheten. Deretter skrudde vi Z -aksepanelet på dette brettet. Plasseringen av Z -aksen i forhold til X -aksen er brukerpreferanse. I vår prototype satte vi motorenden omtrent 8 tommer fra midten av X Axis -vognenheten. Kontrollpanelet vil sitte under X -aksen når den er montert, så dette rommet virket passende. Husk at X- og Z -aksepanelene har blitt vist flate for montering, men når de er montert på modellbanen, er X -aksen plassert 90 grader i forhold til jernbaneoverflaten.

Trinn 7: Bygg Tornado

Tornado Design

Tornadoen vil bli konstruert med en 12vdc motor, en ¼”tredobbel, en fleksibel kobling for tilkobling av motor til aksel, og vil bli kontrollert av en Arduino -drevet L298N H bromotorkontroller.

Dette er motorenheten: 12 vdc 25 rpm girmotor

Trakten er batting funnet i håndverksbutikker. Vi brukte tynne batting ark fra Walmart.

Trakten vil kreve litt kunstnerisk arbeid for å få det utseendet du ønsker. Den viktigste delen er å designe og bygge Z -aksen vognenhet for å imøtekomme motoren og koblingen. Høyden fra vognen bestemmer traktens maksimale diameter. Hver gang du vil bytte trakt, er det bare å fjerne pluggen fra koblingen. Dette kan gjøres når som helst når systemet er installert. Så hvis du vil eksperimentere med forskjellige trakter, er det enkelt å gjøre.

Men på dette tidspunktet i byggeprosessen er det bare å bestemme høyden over vognen og bygge et motorfeste for å støtte motoren og girkassen. Det er en kommersielt produsert monteringsbrakett: Motorfeste

Ledetiden for å få metallbraketten var for lang, så vi bestemte oss for å bygge et monteringsarrangement for Tornado Rotation -drivenheten av små trebiter. På disse bildene er festet designet for å fjerne en topp på 5 tommer i traktskyen. i tilfelle at dette arrangementet er utilfredsstillende, monterte vi monteringen på vognens stropper. Hvis denne ordningen av en eller annen grunn ikke passer til våre behov, kan enheten fjernes med bare 4 unbrakoskruer.

Motortilkoblingene er små og skjøre, så ledningene er loddet til motoren, og vi brukte skruer og skiver for å feste ledningene. Reiseselen blir loddet til denne forbindelsen.

Trinn 8: Kontrollere animasjonen

Nå som vi har bygget panelene med 2 akser og montert dem sammen, hvordan får vi denne animasjonen til å fungere? Videoen er en oppdatering fra testing utført under byggingen av prototypesystemet. Så hvordan lagde vi denne animasjonen? Svaret er at vi brukte 2 Arduino mikrokontroller for å kontrollere handlingen. De neste trinnene vil detaljere kontrollpanelet, utstyret som brukes, koblingsskjemaene og programmeringskoden.

Trinn 9: Bruk Arduino Micro Controllers til å animere bevegelsen

Tornado Motion Design

For å kontrollere Tornado definerer vi først hvordan vi vil at den skal fungere:

1. Slå på motoren for Tornado -rotasjonen.

2. Start bevegelsen av Z -aksen med en trinnmotor som driver en mateskrue vertikalt nedover. Dette flytter den roterende Tornado ned fra sin skjulte posisjon ned til bordoverflaten.

3. Start bevegelsen av X -aksen med en trinnmotor som driver en mateskrue og plattform. Dette vil flytte tornadoen fra høyre til venstre hele avstanden til mateskruen.

4. Start trinnmotoren for Z -aksen for å heve den roterende Tornado tilbake til toppen uten syn. Slå av strømmen til trinnmotoren Z -aksen.

5. Start trinnmotoren for X -aksen for å gå tilbake til riktig startposisjon. Slå av strømmen til trinnmotoren for X -aksen.

6. Slå av strømmen til den roterende tornado -motoren.

I hovedsak lager vi en CNC 2 -akset rutermaskin. Tornado -rotasjonen er ruteren og de to andre aksene er for horisontal og vertikal bevegelse. For å oppnå dette må vi bruke 1 Arduino MEGA (kalt "MOVEMENT CONTROLLER") som er programmert til å betjene (2) TB6600 Micro Stepper driverkort for å styre 2 trinnmotorer. Vi vil også bruke 1 Arduino UNO (kalt "MASTER CONTROLLER") for å kontrollere rotasjonen av Tornado og starte BEVEGELSESKONTROLLEN. Systemkontrollen vil bli levert av en av/på -bryter for 12 volt likestrøm for systemet. En øyeblikkelig bryter vil være plassert i nærheten av Tornado -posisjonen på oppsettet for å starte en låsende effektrelékrets. Denne øyeblikkelige bryterkontrollen vil slå på systemet og MASTER CONTROLLER vil slå på, og den girdrevne likestrømsmotoren begynner å rotere Tornado, og gir deretter strøm til BEVEGELSESKONTROLLEN for bevegelsesrekkefølgen.

Trinn 10: Utstyr som kreves for kontrollpanelet

Kontrollsystem av material

(1) Arduino UNO & (1) Arduino Mega mikrokontroller

(1) L298N modul H -modulbrett for Tornado -stasjon ·

(2) TB6600 Stepper Motor Micro Step Driver Boards for Z- og X -aksepanel

(1) 12 volt likestrømforsyning

(1) Panelmontert SPDT -vippebryter

(2) 5 volt dc -relé for Arduino ·

Diverse ledninger med grønn LED og motstander

Terminal Strips

Monteringsbrett og maskinvare

Trinn 11: Monteringsutstyr på et kontrollpanel

Velg først et kontrollpanelmateriale. Vi brukte et 1/4 tommers tykt stykke hardtrefiner. Vi startet med et 2 fot ved 2 fot stykke for å organisere utstyret. Det er ingen hemmelighet for dette panelet, bare monter alt på et sted som gir korte ledninger og tilgjengelighet for 12 volt strøm, motorkabler og grensebryterledninger fra aksepanelene.

Trinn 12: Koble til hovedkontrollutstyret

Skjematikken som vises for hovedkontrolleren er kanskje ikke helt nøyaktig på grunn av mangel på delbiblioteker for L298N -modulen og det 5 volt signalstyrte reléet. Resten av kretsen er nøyaktig for tilkoblinger til Arduino Uno og Arduino Mega.

For nøyaktig kabling av L298N, må vi referere til bildet som viser ledningstilkoblinger med terminalnummer vist. Det andre bildet viser bare terminalene som ble brukt på dette prosjektet.

For nøyaktig kabling av 5 volt reléet for Arduino, må vi referere til bildet ovenfor.

Når du er i tvil, referer alltid til Arduino IDE for Master Controller for pin -tilkoblinger.

Trinn 13: Koble til bevegelseskontrolleren

Arduino Mega brukes som bevegelseskontroller. Det grensesnitt mikro stepper stasjoner og stepper motorer. Vin -tilkoblingen vises ikke siden den er vist på hovedkontrollskjemaet.

Trinn 14: System Power Latching Circuit

For å kontrollere strømmen til systemet og muliggjøre automatisk avstengning når animasjonen er fullført, brukes en låsekrets med en kortvarig bryter over 12 volt effekt -NO -relékontaktene. 5 -voltsreléet som styres av Arduino -signaler, låser kretsen. Når signalet går LAV, slås systemets strøm av. En egen LED brukes for å vise at systemet er låst.

Trinn 15: Arduino -kode

Siden dette ikke er en instruks i hvordan du skriver Arduino -kode, har vi vedlagt Master- og Movement -filene for visning og/eller nedlasting.

Trinn 16: Bygg monteringsrammen

Systemstøtterammen er bygget av enkelt tømmer. Det er en trebensstøtte som har X-Axis-panelet festet for å finne riktig plassering for Tornado på layoutoverflaten. Kontrollpanelet er montert bak X-aksepanelet for å tillate fri bevegelse av det bevegelige Z-aksepanelet. Hele enheten kan festes til veggen eller stå frittstående for enkel fjerning om nødvendig.