O Scale Model Railroad Tornado: 16 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Je suis sûr que chaque personne a vu une tornade dans des vidéos. Mais en avez-vous vu un fonctionner en animation complète sur un chemin de fer miniature à l'échelle O ? Eh bien, nous ne l'avons pas encore installé sur le chemin de fer, car il fait partie d'un système complet de son et d'animation. Mais une fois terminé, ce devrait être une attraction.

Ce projet vous guide à travers les étapes pour créer une animation de fonctionnement à partir de matériel CNC, de moteurs et de commandes Arduino

Étape 1: à quoi ressemblera cette animation ?

Afin de comprendre ce que nous construisons, un modèle 3D a été créé et une simulation réalisée.

Étape 2: Construire le panneau de base

Ce projet se compose d'un panneau d'axe Z, d'un panneau d'axe X, de microcontrôleurs Arduino, de moteurs pas à pas, d'entraînements à pont en H, de micro-entraînements pas à pas et de la tornade elle-même. La première chose à faire est de collecter la nomenclature du Panel de base. Les deux panneaux d'axe sont similaires, de sorte que le processus de construction d'un panneau est le même pour l'autre panneau.

Nomenclature - Provenant de Banggood. Com/magasin de bois

Axe X

· (1) Ensemble de vis d'alimentation T8 de 500 mm de long

· (1) Moteur pas à pas 12 volts 200 pas à 4 fils de type NEMA 17

· (2) tiges de support de 500 mm avec supports d'extrémité et curseurs

(1) interrupteur de fin de course avec câble

(1) support de montage de moteur pas à pas

Base de contreplaqué de bouleau de 1/2 pouce coupée à 6-1/2 x 24 pouces

bâtonnets de peinture standard de 1/8 d'épaisseur

vis assorties M3, M4, M5

Étape 3: Assembler les pièces sur le panneau

Le support du moteur pas à pas est la première pièce à être montée à une extrémité de la base de 1/2 x 6-1/2 x 24 pouces. Ce support est monté sur la ligne médiane de la base et assurez-vous qu'il est à l'équerre du bord long. Montez le moteur pas à pas sur ce support et installez l'accouplement d'entraînement. Vous constaterez que l'axe central de l'entraînement du moteur pas à pas est suffisamment haut à partir de la base, que les boîtiers de roulement de vis d'alimentation doivent être montés sur des planches de bois pour amener l'ensemble à niveau. Un morceau de contreplaqué de bouleau de 1/2 est un bon point de départ. Ajoutez ensuite une planche de cale qui aligne l'axe central des boîtiers de roulement de vis d'alimentation.

Maintenant, à l'aide d'un bâtonnet de peinture, percez des trous correspondant à la bride de la vis d'alimentation et montez avec des vis M3 et des rondelles de blocage. L'utilisation de Locktite sur ces pièces maintenant les empêchera de se séparer plus tard. Vissez maintenant cet ensemble sur la vis d'alimentation. Installez une extrémité de la vis d'alimentation dans le boîtier de roulement à l'extrémité du moteur pas à pas. Placez maintenant l'autre boîtier de roulement à l'autre extrémité de la base, installez la vis d'alimentation et fixez le boîtier à la base avec les planches et les cales. ASSUREZ-VOUS que cet assemblage est parallèle au bord de la base.

Disposez maintenant les tiges de support avec leurs boîtiers de support d'extrémité sur les planches utilisées pour soutenir les boîtiers de roulement. Il est essentiel que toutes ces pièces soient à l'équerre et parallèles. Donc, ne montez pas les pièces sur la base tant que toutes les pièces ne sont pas disposées sur la base. À ce stade, les bâtonnets de peinture ou le contreplaqué de 1/4 de bois dur fonctionnent bien et peuvent être coupés à la largeur souhaitée et percés avec des trous de montage pour correspondre aux curseurs de la tige de support. Assemblez les sangles croisées aux curseurs sans serrer et faites-les glisser à chaque extrémité de les tiges de support pour mettre en place les boîtiers d'extrémité de tige de support. Une fois ces positions établies, vissez-les en place. À ce stade, vous devriez avoir la bride de la vis d'alimentation avec un bâton de peinture pris en sandwich entre les curseurs.

La dernière étape consiste à placer des sangles de fixation pour les planches transversales du curseur. Pressez les curseurs ensemble en prenant en sandwich le bâtonnet à rebord et vissez les planches de support en place. Le bâtonnet de peinture peut maintenant être coupé au ras des sangles qui viennent d'être appliquées. L'assemblage est maintenant terminé et permet le mouvement de la bride à l'intérieur des planches de fixation. Vous pouvez tester cet assemblage en tournant la vis d'alimentation à la main pour vous assurer que tout se déplace librement sans se coincer.

Étape 4: Installer l'interrupteur de fin de course

L'interrupteur de fin de course est monté sur les deux panneaux près de l'extrémité du moteur. Il est utilisé comme capteur de position de référencement pour régler les deux axes sur une position de départ lorsque l'alimentation est connectée au panneau de commande. Le montage exact est la préférence de l'utilisateur, mais nous avons testé 2 conceptions; l'un avait une palette suspendue au chariot pour frapper l'interrupteur, et l'autre utilisait le bâtonnet en laiton pour écrou à bride comme point de contact. Peu importe comment cet interrupteur est monté, tant qu'il est activé AVANT que le chariot n'atteigne la fin de sa course côté moteur.

Étape 5: Assemblage du panneau de l'axe Z

Le panneau de l'axe Z est identique au panneau de l'axe X, sauf que nous avons remplacé une vis d'alimentation différente par un pas de 2 mm pour accélérer le mouvement.

(1) vis d'alimentation T8 avec pas de 2 mm et écrou à bride en laiton

Toutes les autres étapes sont les mêmes, alors construisez ce panneau maintenant.

Étape 6: Assemblez les axes X et Z ensemble

L'assemblage des 2 axes ensemble est très simple. Tout d'abord, nous avons ajouté un morceau de contreplaqué de bouleau de 6-1/2 x 5" 1/2" à l'assemblage du chariot de l'axe X. Ensuite, nous avons vissé le panneau de l'axe Z sur cette carte. L'emplacement de l'axe Z par rapport à l'axe X est la préférence de l'utilisateur. Dans notre prototype, nous avons placé l'extrémité du moteur à environ 8 pouces du centre de l'assemblage du chariot de l'axe X. Le panneau de commande se trouvera sous l'axe X lorsqu'il sera monté, cet espace semblait donc approprié. N'oubliez pas que les panneaux des axes X et Z ont été montrés à plat pour l'assemblage, mais lorsqu'ils sont montés sur la configuration du chemin de fer miniature, l'axe X est positionné à 90 degrés par rapport à la surface du chemin de fer.

Étape 7: Construire la tornade

Conception de tornade

La tornade sera construite avec un moteur 12vdc, une cheville en bois de , un coupleur flexible pour la connexion du moteur à l'arbre, et sera contrôlée par un contrôleur de moteur de pont L298N H entraîné par Arduino.

Voici l'ensemble moteur: moteur à engrenages 12 vdc 25 tr/min

L'entonnoir est en molleton trouvé dans les magasins d'artisanat. Nous avons utilisé des feuilles de frappeur minces de Walmart.

L'entonnoir nécessitera un travail artistique pour obtenir le look que vous souhaitez. La partie la plus importante est de concevoir et de construire l'ensemble de chariot de l'axe Z pour accueillir le moteur et l'accouplement. La hauteur du chariot déterminera le diamètre maximum de l'entonnoir. Chaque fois que vous souhaitez changer l'entonnoir, il suffit de retirer la tige du goujon de l'accouplement. Cela peut être fait à tout moment une fois le système installé. Donc, si vous voulez expérimenter différents entonnoirs, c'est facile à faire.

Mais à ce stade du processus de construction, déterminez simplement la hauteur au-dessus du chariot et construisez un support de moteur pour supporter le moteur et la boîte de vitesses. Il existe un support de montage fabriqué dans le commerce: Support de moteur

Le délai d'obtention du support métallique était trop long, nous avons donc décidé de créer un dispositif de montage pour l'ensemble d'entraînement Tornado Rotation à partir de petits morceaux de bois. Sur ces photos, le support est conçu pour dégager un sommet de 5 pouces de diamètre du nuage en entonnoir. dans le cas où cette disposition n'est pas satisfaisante, on monte l'ensemble sur les sangles d'attache du chariot. Si cet arrangement ne répond pas à nos besoins pour une raison quelconque, l'assemblage peut être retiré avec seulement 4 vis à tête Allen.

Les connexions du moteur sont petites et fragiles, les fils sont donc soudés au moteur et nous avons utilisé des vis et des rondelles pour fixer les fils. Le harnais de voyage sera soudé à cette connexion.

Étape 8: Contrôler l'animation

Maintenant que nous avons construit les panneaux 2 axes et les avons montés ensemble, comment faire fonctionner cette animation ? La vidéo est une mise à jour des tests effectués lors de la construction du système prototype. Alors comment avons-nous fait cette animation? La réponse est que nous avons utilisé 2 microcontrôleurs Arduino pour contrôler l'action. Les prochaines étapes détailleront la construction du panneau de commande, l'équipement utilisé, les schémas de câblage et le code de programmation.

Étape 9: Utiliser les microcontrôleurs Arduino pour animer le mouvement

Conception de mouvement de tornade

Afin de contrôler le Tornado, nous définissons d'abord comment nous voulons qu'il fonctionne:

1. Allumez le moteur pour la rotation Tornado.

2. Démarrez le mouvement de l'axe Z avec un moteur pas à pas entraînant une vis d'alimentation verticalement vers le bas. Cela déplace la tornade rotative vers le bas de sa position cachée jusqu'à la surface de la table.

3. Démarrez le mouvement de l'axe X avec un moteur pas à pas entraînant une vis d'alimentation et une plate-forme. Cela déplacera la tornade de droite à gauche sur toute la distance de la vis d'alimentation.

4. Démarrez le moteur pas à pas de l'axe Z pour remonter la tornade rotative vers le haut, hors de vue. Coupez l'alimentation du moteur pas à pas de l'axe Z.

5. Démarrez le moteur pas à pas de l'axe X pour revenir à la bonne position de départ. Coupez l'alimentation du moteur pas à pas de l'axe X.

6. Coupez l'alimentation du moteur Rotating Tornado.

Essentiellement, nous créons une machine de routeur CNC à 2 axes. La rotation Tornado est le routeur et les 2 autres axes sont pour le mouvement horizontal et vertical. Pour ce faire, nous aurons besoin d'utiliser 1 Arduino MEGA (nommé "MOVEMENT CONTROLLER") programmé pour faire fonctionner (2) cartes de commande TB6600 Micro Stepper pour contrôler 2 moteurs pas à pas. Nous utiliserons également 1 Arduino UNO (nommé « MASTER CONTROLLER ») pour contrôler la rotation du Tornado et initier le MOVEMENT CONTROLLER. Le contrôle du système sera assuré par un interrupteur marche/arrêt pour l'alimentation 12 volts cc du système. Un interrupteur momentané sera situé près de la position Tornado sur le réseau pour initier un circuit de relais de puissance à verrouillage. Cette commande de commutateur momentanée mettra le système sous tension et le CONTRLEUR MAÎTRE se mettra sous tension, et le moteur à courant continu entraîné par engrenage commencera à faire tourner le Tornado, puis alimentera le CONTRLEUR DE MOUVEMENT pour la séquence de mouvement.

Étape 10: Équipement requis pour le panneau de commande

Nomenclature du système de contrôle

(1) Arduino UNO et (1) microcontrôleurs Arduino Mega

(1) Carte modulaire L298N Module H bridge pour le variateur Tornado·

(2) Cartes de commande micro pas à pas pour moteur pas à pas TB6600 pour panneau d'axe Z et X

(1) alimentation 12 volts cc

(1) Interrupteur à bascule SPDT monté sur panneau

(2) relais 5 volts cc pour Arduino ·

Câblage divers avec une LED verte et des résistances

Borniers

Panneaux de montage et matériel

Étape 11: Montage de l'équipement sur un panneau de commande

Sélectionnez d'abord un matériau du Panneau de configuration. Nous avons utilisé un morceau de contreplaqué de bois dur de 1/4 pouce d'épaisseur. Nous avons commencé avec une pièce de 2 pieds par 2 pieds pour organiser l'équipement. Il n'y a pas de secret pour ce panneau, il suffit de tout monter dans un endroit qui permet des câbles courts et l'accessibilité pour l'alimentation 12 volts, les fils du moteur et le câblage des interrupteurs de fin de course des panneaux Axis.

Étape 12: Câblage de l'équipement du contrôleur principal

Le schéma illustré pour le contrôleur maître peut ne pas être totalement précis en raison du manque de bibliothèques de pièces pour le module L298N et le relais commandé par signal de 5 volts. Le reste du circuit est précis pour les connexions à l'Arduino Uno et à l'Arduino Mega.

Pour un câblage précis du L298N, nous devons nous référer à l'image qui montre les connexions des fils avec les numéros de bornes indiqués. La deuxième image montre uniquement les terminaux utilisés sur ce projet.

Pour un câblage précis du relais 5 volts pour Arduino, nous devons nous référer à cette image ci-dessus.

En cas de doute, reportez-vous toujours à l'IDE Arduino pour le contrôleur principal pour les connexions des broches.

Étape 13: Câblage du contrôleur de mouvement

L'Arduino Mega est utilisé comme contrôleur de mouvement. Il interface les micro variateurs pas à pas et les moteurs pas à pas. La connexion Vin n'est pas illustrée car elle est illustrée sur le schéma du contrôleur maître.

Étape 14: Circuit de verrouillage de l'alimentation du système

Pour contrôler l'alimentation du système et permettre l'arrêt automatique lorsque l'animation est terminée, un circuit de verrouillage est utilisé avec un interrupteur momentané entre les contacts du relais NO d'alimentation 12 volts. Le relais 5 volts contrôlé par les signaux Arduino verrouille le circuit. Lorsque le signal passe au niveau BAS, l'alimentation du système s'arrête. Une LED séparée est utilisée pour montrer que le système est verrouillé.

Étape 15: Code Arduino

Puisqu'il ne s'agit pas d'un Instructable sur la façon d'écrire du code Arduino, nous avons joint les fichiers Master et Movement pour votre visualisation et/ou téléchargement.

Étape 16: Construire le cadre de montage

Le cadre de support du système est construit à partir de bois simple. Il s'agit d'un support à 3 pieds auquel est attaché le panneau de l'axe X pour établir l'emplacement approprié pour le Tornado sur la surface d'implantation. Le panneau de commande est monté derrière le panneau de l'axe X pour permettre le libre mouvement du panneau de l'axe Z mobile. L'ensemble peut être fixé au mur ou laissé libre pour un retrait facile si nécessaire.