Schiacciapatate automatico: 5 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Progetti Fusion 360 »

Una volta ho provato a bollire e schiacciare delle patate. Non avevo utensili adeguati per il lavoro, quindi ho usato un colino…. non è finita bene. Quindi, ho pensato tra me e me, "qual è il modo più semplice per schiacciare le patate senza uno schiacciapatate adeguato?" Ovviamente, prendi il tuo Arduino e un servomotore di riserva e allestisci una macchina per schiacciare patate automatizzata epicamente fantastica (ma altamente impraticabile)!

Forniture

Elettronica:

• Arduino Uno (o simile)
• DS3218 Servo digitale 20kg (o simile)
• Alimentazione 5V
• Cavi Dupont
• cavo USB

Varie Hardware:

• 4 viti M2x6
• 4 x M2 dadi
• 4 viti M3x8
• 4 dadi quadrati M3
• 2 x 3x8x4 mm cuscinetti

Parti stampate in 3D:

• Mascella superiore del trituratore + supporto motore
• Mascella di schiacciamento inferiore
• Piatto schiacciapatate inferiore
• Ingranaggio cilindrico a 15 denti (driver)
• Ingranaggio cilindrico allungato a 10 denti (azionato)
• Staffa sinistra
• Staffa destra

Parti organiche:

1 x patata bollita

Passaggio 1: prototipo iniziale

Utilizzando un design a cremagliera e pignone, siamo in grado di convertire facilmente il movimento rotatorio in movimento lineare. Oppure, in altre parole, convertire la coppia erogata dal motore in una forza diretta perpendicolarmente alla superficie della piastra di schiacciamento. La modellazione 3D è stata eseguita in Fusion 360, il che ha consentito una prototipazione rapida e sporca prima di stabilire un progetto "funzionante" finale.

Tuttavia, come può essere nel video qui sopra, l'operazione nel mondo reale non era così ideale. Poiché i componenti sono tutti stampati in 3D, esiste una grande quantità di attrito tra i giunti (in particolare i due giunti scorrevoli progettati per stabilizzare le ganasce). Invece di scorrere dolcemente su e giù all'interno dei canali, i due giunti fungono da punto di articolazione. E, poiché stiamo applicando una forza non eccentrica, contrassegnata in rosa (cioè non viene applicata attraverso il centro del corpo), otteniamo una rotazione di quella mascella superiore attorno ai due punti di contatto (contrassegnati da un punto arancione, con il momento generato contrassegnato da una freccia arancione).

Era quindi necessaria una riprogettazione. Mi piaceva ancora l'idea della cremagliera e del pignone come il metodo più semplice per generare il movimento lineare dal movimento rotatorio, ma era chiaro che avevamo bisogno di forze da applicare in più punti, in modo da annullare questa rotazione della mascella superiore.

E così è nata la versione 2 dello schiacciapatate…

Passaggio 2: versione 2 - Seconda volta fortunata

Tornando a Fusion 360, il primo passo è stato spostare il motore in una posizione più centrale, posizionandolo al centro della mascella superiore. Successivamente, è stato progettato un ingranaggio cilindrico allungato e ingranato con l'ingranaggio conduttore del motore. Questo secondo ingranaggio cilindrico fungerebbe da pignone e ora guiderebbe una configurazione a doppia cremagliera. Come si può vedere nel diagramma sopra, questo ci permetterebbe di generare le forze simmetriche necessarie (rappresentate come frecce dritte rosa) per muovere la mascella superiore, senza generare una rotazione significativa della mascella superiore nel suo complesso.

Alcune altre implementazioni di design per questa nuova versione:

• Cuscinetti utilizzati per montare l'ingranaggio cilindrico allungato su ciascuna delle staffe che scorrono lungo le cremagliere.
• Il piatto fondo schiacciapatate, raffigurato in rosso, è stato progettato in modo da poter essere facilmente removibile per il lavaggio.
• Piatto schiacciapatate grattugiato per facilitare la perforazione e la frantumazione della patata.

Passaggio 3: stampa 3D, assemblaggio e programmazione

Con i progetti finalizzati, era ora di iniziare la costruzione! La stampa è stata eseguita su una stampante 3D Artillery Genius, con PLA rosso e nero. Nota: il filamento in PLA NON è considerato di livello del piede. Se hai intenzione di costruire e utilizzare questo schiacciapatate per la preparazione di un pasto, considera la stampa in PETG o altro filamento per alimenti.

Il servo è stato montato sulla ganascia superiore utilizzando le viti e i dadi M3. La piastra di schiacciamento superiore è stata fissata ai rack utilizzando le due staffe (sinistra e destra) e fissata in posizione con le viti ei dadi M2. Per alimentare il servomotore è stata utilizzata un'alimentazione esterna da 5 V. Un'altra nota: non dovresti tentare di alimentare il servomotore usando il pin 5V su Arduino. Questo pin non può fornire abbastanza corrente per soddisfare i requisiti di potenza relativamente grandi del servo. Ciò potrebbe causare l'espulsione di fumo magico dal tuo Arduino (cioè danni irreparabili). Presta attenzione a questo avvertimento!

L'Arduino, il servo e l'alimentazione sono stati cablati secondo lo schema sopra. I terminali +ve e -ve dell'alimentazione sono stati collegati a +ve e GND del motore, mentre il filo di segnale del motore è stato collegato al pin 9 di Arduino. Ancora un'altra nota: non dimenticare di collegare il GND del motore anche al GND di Arduino. Questa connessione fornirà la tensione di riferimento di terra necessaria per il cavo di segnale (tutti i componenti condivideranno ora un riferimento di terra comune). Senza questo, il tuo motore non si muoverà probabilmente quando vengono inviati i comandi.

Il codice Arduino per questo progetto utilizza la libreria open source servo.h ed è una modifica del codice di esempio di sweep da detta libreria. A causa della mia mancanza di accesso ai pulsanti al momento della scrittura, sono stato costretto a utilizzare la comunicazione seriale e il terminale seriale Arduino, come mezzo per trasmettere comandi all'Arduino e al servomotore. Le istruzioni "Sposta motore su" e "Sposta motore giù" possono essere inviate al servo inviando un "1" e un "2", rispettivamente, nel terminale seriale di un computer. Nelle versioni future, questi comandi possono essere facilmente sostituiti con comandi a pulsante, eliminando la necessità per il computer di interfacciarsi con Arduino.

Passaggio 4: successo

Ora, la cosa più importante: bollire la patata! Ecco i passaggi per bollire una patata schmick:

1. Metti una pentola media sul fuoco, a fuoco medio-alto.
2. Una volta che bolle, aggiungi le patate nella pentola.
3. Far bollire fino a quando non si infilza facilmente con una forchetta, un coltello esatto o qualsiasi altro oggetto appuntito. 10-15 minuti di solito lo fanno
4. Una volta pronte, filtrare l'acqua e inserire le patate, una alla volta, nello schiacciapatate automatico e premere play.
5. Raschiare il purè di patate nel piatto e buon appetito!

Et voilà! Abbiamo del delizioso purè di patate!!

Roma potrebbe non essere stata costruita in un giorno, ma oggi abbiamo dimostrato che gli schiacciapatate possono esserlo!

Passaggio 5: miglioramenti futuri

Sebbene questa versione dello schiacciapatate si sia rivelata un'ottima prova di concetto, ci sono alcuni perfezionamenti che potrebbero essere preziose aggiunte alla versione successiva. Sono i seguenti:

• Pulsanti per il controllo della direzione del motore. Ovviamente, ci sono evidenti limitazioni all'utilizzo del monitor seriale per la comunicazione
• Potrebbe essere ideato un alloggiamento, che potrebbe essere montato sulla ganascia superiore. Questo ospiterebbe l'Arduino e forse una batteria da 5-7 V, per rendere l'intero design più portatile.
• Il materiale PETG, o un filamento simile per uso alimentare, sarebbe un must per qualsiasi versione di questo prodotto che verrebbe utilizzata in uno scenario reale.
• Ingranamento più stretto dell'ingranaggio cilindrico allungato con l'ingranaggio cilindrico motore. C'era un po' di flessibilità nel design generale, probabilmente dovuto ad alcuni fragili componenti stampati in 3D. Ciò significa che gli ingranaggi possono macinare invece di ingranare bene, quando lo schiacciapatate viene presentato con patate più grandi (e quindi coppie più grandi).