Автомат эм тараагч: 10 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:03

Бид бол Брюсселийн Инженерийн факультетийн цахилгаан механик инженерийн анхны магистрантурууд юм. Энэ бол Брюссель хотын төвд байрладаг хоёр их сургуулийн санаачлага юм: Libre de Bruxelles Université (ULB) ба Vrije Universiteit Brussel (VUB).

Хөтөлбөрийн нэг хэсэг болгон бид Мехатроникийн хичээлд зориулсан жинхэнэ ажилладаг мехатроник системийг хийх ёстой байв.

Онолын хичээлээр бид янз бүрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хэрхэн бодит хэрэглээнд нэгтгэх талаар олж мэдсэн. Үүний дараа бид Arduino микроконтроллерийн үндсэн ойлголт, мехатроникийн системийг хэрхэн удирдах талаар танилцуулга авлаа. Сургалтын зорилго нь мехатроник системийг зохион бүтээх, үйлдвэрлэх, програмчлах чадвартай байх явдал байв.

Энэ бүгдийг бүлгээр хийх ёстой. Манай групп нь хоёр хятад оюутан, хоёр Бельги оюутан, нэг Камерун оюутнаас бүрдсэн олон улсын баг байв.

Юуны өмнө бид Альберт Де Бейр, профессор Брам Вандерборгт нарын дэмжлэгт талархаж байгаагаа илэрхийлмээр байна.

Бид бүлгийн хувьд нийгмийн холбогдолтой асуудлыг шийдвэрлэхээр шийдсэн. Хүн амын хөгшрөлт дэлхий нийтийн асуудал болсноор асран хамгаалагч, сувилагчдын ажлын ачаалал хэт их болдог. Хүмүүс хөгшрөх тусам илүү их эм, витамин уух шаардлагатай болдог. Автомат эм тараагчийн тусламжтайгаар сэтгэх чадваргүй хөгшин хүмүүс энэ ажлыг бие даан даван туулах боломжтой болно. Ингэснээр асран хамгаалагч, сувилагч нар илүү хамааралтай өвчтөнд илүү их цаг зарцуулах боломжтой болно.

Заримдаа мартдаг, эмээ уухаа мартдаггүй бүх хүмүүст энэ нь маш тохиромжтой байх болно.

Мехатроник систем нь хэрэглэгчид эмээ уухыг сануулдаг, мөн эмийг тарааж өгдөг шийдлийг өгөх ёстой. Бид мөн нас шахалтаас үл хамааран хүн бүр ашиглах боломжтой болгохын тулд автомат эм тараагчийг хэрэглэгчдэд ээлтэй байхыг илүүд үздэг.

Алхам 1: Материал

Суултын яндан:

• Mdf: Дотор хайрцгийн зузаан нь 4 мм
• Mdf: 3, 6 мм зузаантай гадна талын хайрцаг

Чуулган

• Боолт ба самар (М2 ба М3)
• Жижиг бөмбөг холхивч

Микроконтроллер:

Arduino UNO [Захиалгын линк]

Цахим эд анги

• Хоосон хэлхээний самбар [Захиалгын линк]
• Жижиг Servo мотор 9 гр [Захиалгын линк]
• Жижиг DC мотор 5V [Захиалгын линк]
• Транзистор: BC 237 (NPN хоёр туйлт транзистор) [Захиалгын линк]
• Диод 1N4001 (Урвуу урвуу хүчдэл 50V) [Захиалгын линк]
• Идэвхгүй дуугаралт: Transducteur piezo
• LCD 1602

• Эсэргүүцэл:

  • 1 x 270 Ом
  • 1х330 Ом
  • 1 x 470 Ом
  • 5х10к ом
• Хэт улаан туяаны ялгаруулагч
• Хэт улаан туяаны детектор

Алхам 2: Дотоод хайрцаг

Дотоод хайрцгийг бүх дотоод механик болон электроникийг агуулсан хайрцаг гэж үзэж болно. Энэ нь 4 мм -ийн БСХС -ийн 5 хавтангаас бүрдэх бөгөөд лазераар зөв хэлбэртэй хайчилж авдаг. Нэмэх боломжтой зургаа дахь хавтан бас байдаг. Энэхүү нэмэлт зургаа дахь хэсэг нь дөрвөлжин хэлбэртэй бөгөөд таг болгон ашиглаж болно. 5 хавтан (доод ба дөрвөн тал) нь таавар хэлбэрээр бүтээгдсэн бөгөөд ингэснээр хоорондоо төгс зохицох болно. Тэдний угсралтыг эрэг ашиглан бэхжүүлж болно. Онгоцнуудад аль хэдийн бусад хэсгүүд нь багтах буюу боолтыг нь байрлуулах ёстой нүхнүүд байдаг.

Алхам 3: Дотоод механизм

ТУХАЙ МЕХАНИЗМ

Механизм

Манай эм тараах механизм дараах байдалтай байна: хэрэглэгч эмээ хайрцагны дээд хэсэгт хадгалах тасалгаанд хийнэ. Тасалгааны доод хавтанг налуу байдлаар хийснээр эм нь автоматаар эхний хоолой руу гулсаж, овоолно. Энэ хоолойн доор нэг эм нь багтах жижиг цоорхойтой цилиндр байдаг. Энэ жижиг нүх нь хоолойны яг доор байрладаг тул эм нь дээр нь овоолж, эхний эм нь цилиндрийн нүхэнд хэвтдэг. Эм уух шаардлагатай үед цилиндр (эмтэй) 120 градус эргэдэг тул цилиндр дэх эм нь хоёр дахь цилиндрт унадаг. Энэхүү хоёр дахь цилиндр нь мэдрэгч байрладаг бөгөөд эм нь цилиндрээс унасан эсэхийг шалгадаг. Энэ нь санал хүсэлтийн системийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ хоолой нь нөгөө талаасаа илүү өндөр наалдсан нэг талтай. Учир нь энэ тал нь эмийг хоёр дахь хоолойноос унахаас сэргийлж, эм нь хоолой руу унаж, мэдрэгчээр илрэх баталгаа болдог. Энэхүү хоолойны доор жижиг слайд байрладаг бөгөөд дусаах эм нь дотоод хайрцагны урд талын нүх рүү гулсдаг.

Энэхүү механизм нь хэд хэдэн хэсгээс бүрдэнэ.

• Лазер хайчлах хэсгүүд

  1. Хадгалах тасалгааны доод ташуу хавтан.
  2. Хадгалах тасалгааны хажуугийн налуу хавтан

• 3D хэвлэсэн эд анги

  1. Дээд хоолой
  2. Цилиндр
  3. Тэнхлэг
  4. Доод хоолой (доод хоолой ба мэдрэгчийн тасалгааг үзнэ үү)
  5. Слайд

• Бусад хэсгүүд

  Roll Bearing

Лазераар огтлох эсвэл 3D хэвлэхэд шаардлагатай бүх эд ангиудыг доороос олж болно.

Янз бүрийн хэсгүүд ба тэдгээрийн угсралт

Хадгалах тасалгааны хавтан

Хадгалах тасалгаа нь лазер хайчлах гурван хавтангаас бүрдэнэ. Эдгээр ялтсууд нь зарим нүх, жижиг хэсгүүд нь ялгарч байгаа тул угсарч, хоорондоо болон дотоод хайрцагт холбож болно. Ингэснээр тэд бүгд таавар шиг бие биентэйгээ таарч байна! Нүх, ялгарах хэсгүүдийг CAD файлд аль хэдийн нэмсэн бөгөөд үүнийг лазер ашиглан хайчилж болно.

Дээд хоолой

Дээд хоолой нь зөвхөн дотоод хайрцагны нэг талд холбогдсон байна. Үүнийг хавсаргасан хавтангийн тусламжтайгаар холбодог (үүнийг 3D хэвлэх CAD зурагт оруулсан болно).

Цилиндр ба өнхрөх холхивч

Цилиндр нь хайрцагны 2 талд холбогдсон байна. Нэг талаас, энэ нь эм унах шаардлагатай үед эргэх хөдөлгөөнийг өдөөдөг servo мотортой холбогддог. Нөгөө талаар, тэр

Доод хоолой ба мэдрэгчийн хэсэг

Мэдрэх нь эм тариа өгөхтэй холбоотой чухал үйлдэл юм. Бид хуваарилсан эмийг өвчтөн цаг тухайд нь авсан гэсэн баталгааг авах боломжтой байх ёстой. Энэ функцийг олж авахын тулд дизайны янз бүрийн үе шатыг анхаарч үзэх нь чухал юм.

Зөв илрүүлэх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг сонгох:

Төсөл батлагдах үеэс эхлэн бид хайрцагнаас эм дамжсан эсэхийг баталгаажуулах бүрэлдэхүүн хэсгийг хайж олох шаардлагатай болсон. Мэдэх мэдрэгчийг энэ үйл ажиллагаанд ашиглаж болох тул дизайнд тохирох төрлийг мэдэх нь гол бэрхшээл байв. Бидний олж мэдсэн анхны бүрэлдэхүүн хэсэг нь IR ялгаруулагч ба IR фототранзистор диодоос бүрдсэн фото интерпьютер юм. 25/64 инчийн оролттой PCB HS 810 фото дамжуулагч нь нийцтэй байдлаас шалтгаалан шийдэл байсан бөгөөд энэ нь өнцгийн тохиргооны асуудлаас зайлсхийх боломжийг бидэнд олгосон юм. Геометрийн хувьд үүнийг ашиглахгүй байхаар шийдсэн тул цорго хийхэд хэцүү байх болно. Холбогдох төслөөс бид бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүд багатай IR мэдрэгч бүхий IR ялгаруулагчийг мэдрэгч болгон ашиглах боломжтой болохыг олж харсан. Эдгээр IR бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг янз бүрийн хэлбэрээр олж болно.

Мэдрэгчийг цооруулдаг эмний хошууг 3D хэвлэх

Мэдрэгч болгон ашиглах үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ялгаж салгаж чаддаг байхын тулд цорго дээр хэрхэн байрлуулахыг шалгах цаг болжээ. Цорго нь эргэдэг цилиндрээс эм чөлөөтэй дамжих зориулалттай 10мм дотоод диаметртэй. Мэдрэгч элементүүдийн мэдээллийн хуудсан дээр бид бүрэлдэхүүн хэсгийн хэмжээтэй тохирч байгаа хушууны гадаргууг тойруулан нүх гаргах нь нэмэлт давуу тал болно гэдгийг ойлгосон. Эдгээр нүхийг гадаргуугийн аль ч хэсэгт байрлуулах ёстой юу? Учир нь хамгийн их илрүүлэхийн тулд өнцгийн өнцгийг үнэлэх шаардлагатай байдаг. Бид дээр дурдсан үзүүлэлтүүд дээр үндэслэн загварыг хэвлэж, илрүүлэх боломжтой эсэхийг шалгасан.

Боломжит цацрагийн өнцөг ба илрүүлэх өнцгийг үнэлэх

Мэдрэгчийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн мэдээллийн хуудаснаас харахад туяа ба илрүүлэх өнцөг нь 20 градус бөгөөд энэ нь ялгаруулагч гэрэл болон детектор хоёулаа 20 градусын өргөн хүрээтэй гэсэн үг юм. Хэдийгээр эдгээр нь үйлдвэрлэлийн тодорхойлолт боловч туршиж, баталгаажуулах нь чухал хэвээр байна. Үүнийг LED -ийн хамт DC эх үүсвэрийг нэвтрүүлэх бүрэлдэхүүн хэсгүүдээр тоглох замаар хийсэн. Дүгнэлт нь тэднийг бие биенийхээ эсрэг байрлуулах явдал байв.

Чуулган

Хоолойн 3D хэвлэлийн загвар нь 4 нүхтэй холбогдсон хавтантай. Эдгээр нүхнүүд нь боолтыг ашиглан хоолойг дотоод хайрцагт холбоход хэрэглэгддэг.

Алхам 4: Электроникийн дотоод механизм

Тараах механизм:

Том цилиндрийг эргүүлэхийн тулд жижиг сервомотор ашиглан тараах механизмыг олж авдаг.

'Reely Micro-servo 9g' servo моторын хөтөч зүү нь микроконтроллерт шууд холбогддог. Микроконтроллер Arduino Uno нь servo моторыг хянахад хялбархан ашиглагддаг. Энэ нь servo моторт үйлдлийн номын сан байдагтай холбоотой юм. Жишээлбэл, 'бичих' командын тусламжтайгаар 0 ° ба 120 ° -ийн хүссэн өнцгүүдэд хүрч болно. (Үүнийг төслийн кодонд 'servo.write (0)' ба 'servo.write (120)' ашиглан хийдэг).

Чичиргээ:

Тэнцвэргүй жижиг сойзгүй DC мотор

Энэхүү тэнцвэргүй байдлыг хөдөлгүүрийн тэнхлэгийг жижиг боолт, самартай холбосон хуванцар хавтангаар олж авдаг.

Моторыг жижиг транзистороор удирддаг тул дижитал зүү нь 40.0 мА -аас их гүйдэл дамжуулах боломжгүй тул үүнийг хийдэг. Arduino Uno микроконтроллерийн Vin зүүгээр гүйдэл дамжуулснаар хүн 200.0 мА хүртэл гүйдэлд хүрэх боломжтой. Энэ нь жижиг DC моторыг тэжээхэд хангалттай.

Моторын тэжээлийг гэнэт зогсооход моторын өөрөө индуктив байдлаас болж одоогийн оргилд хүрнэ. Микроконтроллерийг гэмтээж болзошгүй гүйдлийн урвуу урсгалаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд моторын холболт дээр диод байрлуулна.

мэдрэгчийн систем:

Хэт улаан туяаны ялгаруулагч диод (LTE-4208) болон хэт улаан туяаны мэдрэгч диод (LTR-320 8) ашиглан Arduino Uno микроконтроллертой холбогдон эм дамжуулж байгааг баталгаажуулна. Нэг эм унасан тохиолдолд хэт улаан туяаны ялгаруулагч диодын гэрлийг богино хугацаанд сүүдэрлэх болно. Arduino -ийн аналог пин ашиглан бид энэ мэдээллийг авах болно.

илрүүлэх зорилгоор:

analogRead (A0)

Алхам 5: Гадаад хайрцаг

• Хэмжээ: 200 x 110 x 210 мм

• Материал: дунд нягтралтай шилэн хавтан

  Хуудасны зузаан: 3 мм 6 мм

• Боловсруулах арга: лазер огтлох

Гадна талын хувьд лазер хайчлах алдаанаас болж бид янз бүрийн зузааныг ашигласан. Бид 3 мм ба 6 мм -ийг сонгож, бүх хуудсыг хооронд нь нягт холбож чаддаг.

Хэмжээний хувьд дотоод хайрцаг болон электрон төхөөрөмжүүдийн орон зайг харгалзан үзвэл гадна талын өргөн, өндөр нь дотроосоо том хэмжээтэй байна. Цахим төхөөрөмжид зай гаргахын тулд урт нь хамаагүй урт юм. Үүнээс гадна, эм нь хайрцгаас амархан унаж болохыг баталгаажуулахын тулд дотор болон гадна хайрцгийг маш ойрхон байлгасан.

Алхам 6: Гадаад электроник

Гадны электроникийн хувьд бид роботыг хүмүүстэй харилцах боломжийг олгох ёстой байв. Үүнийг хийхийн тулд бид LCD, дуугаралт, LED, 5 товчлуурыг бүрэлдэхүүн хэсэг болгон сонгосон. Эм тараагчийн энэ хэсэг нь сэрүүлэгтэй цаг болж ажилладаг. Хэрэв эм уух цаг нь болоогүй бол LCD дэлгэц дээр зөвхөн цаг, огноог харуулна. Өвчтөн эм уух шаардлагатай бол LED нь асаж, дуугаралт хөгжим тоглож, LCD дэлгэц дээр "Би танд эрүүл энх, аз жаргалыг хүсч байна" гэж бичнэ. Мөн бид дэлгэцийн доод хэсгийг ашиглан огноо, цагийг өөрчилж болно.

LCD -ийг идэвхжүүлэх

Бид LCD-1602-ийг ашиглан микроконтроллерт шууд холбогдож, LCD-ийг идэвхжүүлэхийн тулд LiquidCrystal lcd функцийг ашигласан.

Дуу чимээ

Бид янз бүрийн давтамжийн дууг тоглуулах идэвхгүй дуугаруулагчийг сонгосон.

"Тэнгэрийн хот", "Аз жаргалтай Акура" дуунуудыг тоглуулахын тулд бид дөрвөн массивыг тодорхойлсон. Хоёр дууны тэмдэглэлийн мэдээллийг хадгалдаг хоёр дууг "tune" гэж нэрлэдэг бөгөөд бусад хоёр массивыг "Duration" гэж нэрлэсэн. Эдгээр массивууд хэмнэлийг хадгалдаг.

Дараа нь бид хөгжим тоглодог давталтыг бүтээдэг бөгөөд үүнийг эх код дээрээс харж болно.

Хугацаа

Бид секундын, минут, цаг, огноо, сар, долоо хоног, жилийн дараалсан функцүүдийг бичсэн.

Бид цагийг тооцоолохдоо millis () функцийг ашигласан.

"Сонгох", "нэмэх", "хасах" гэсэн гурван товчлуурыг ашиглан цагийг өөрчилж болно.

Бидний мэдэж байгаагаар хэрэв бид зарим бүрэлдэхүүн хэсгийг хянахыг хүсч байвал arduino -ийн зүүг ашиглах хэрэгтэй болно.

Бидний ашигладаг тээглүүрүүд нь дараах байдалтай байв.

LCD: 8, 13, 9, 4, 5, 6, 7 зүү

Бруцер: Зүү 10

Servo мотор: Pin 11

Чичиргээний хөдөлгүүр: Pin12

Мэдрэгч: A0

Товчлуур1: A1

Товч2 (нэмэх): А2

Товч3 (хасах): A3

Товч4 (эм ууна): A4

LED: A5

Алхам 7: Нийт хурал

Эцэст нь бид дээрх зураг дээрх шиг нийт угсралтыг авдаг. Бид хангалттай нягт байгаа эсэхийг шалгахын тулд зарим газарт цавуу хэрэглэсэн. Машины дотор талын зарим хэсэгт бид үүнийг хангалттай хүчирхэг болгохын тулд соронзон хальс, эрэг ашигласан. Манай CAD зургийн. STEP файлыг энэ алхамын доод талд олж болно.

Алхам 8: Кодыг байршуулах

Алхам 9: Эпилог

Энэхүү төхөөрөмж нь хэрэглэгчийг эм уухыг анхааруулж, зохих хэмжээний эмийг хүргэж өгөх боломжтой юм. Гэсэн хэдий ч мэргэшсэн, туршлагатай эм зүйчтэй ярилцсаны дараа зарим зүйлийг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Эхний асуудал бол савны агаарт удаан хугацаагаар өртсөн эмийн бохирдол бөгөөд ингэснээр чанар, үр нөлөө буурах болно. Ихэвчлэн эмийг хөнгөн цагаан шахмалаар битүү худагт хийх ёстой. Мөн хэрэглэгч А эмийг тодорхой хугацаанд тарааж, дараа нь В эмийг өгөх шаардлагатай бол А эмэнд хортой нөлөө үзүүлэх эм байхгүй болно.

Эдгээр ажиглалтууд нь энэхүү машинаар хангаж буй шийдлийг нухацтай авч үзэх болно. Эдгээр дутагдлыг арилгахын тулд илүү их судалгаа хийх шаардлагатай байна …

Алхам 10: Ашигласан материал

[1]

[2] Вэй-Чих Ван. Оптик илрүүлэгч. Үндэсний Цин Хуа их сургуулийн Эрчим хүчний механик инженерийн тэнхим.