BEND_it: non stressarti, solo "BEND_it" fuori: 8 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

INTRODUZIONE

BEND_it è una macchina di prova rapida su piccola scala. È abbastanza bravo a piegare e rompere le cose. Potrebbe anche essere utile a volte. Potrebbe aiutare a recuperare informazioni come:

1. Forza di spinta orizzontale dovuta all'azione d'arco.
2. Variazione della sollecitazione di flessione dovuta alla modifica della geometria.
3. Rigidità del materiale

Il progetto è stato realizzato da Anand Shah e Ryan Daley come parte del corso seminario: Progettazione computazionale e fabbricazione digitale presso il programma ITECH, Università di Stoccarda, Germania.

Forniture

Il progetto è stato concepito durante i difficili tempi del COVID-19 e quindi potrebbe essere completamente realizzato a casa senza la necessità di utilizzare parti tagliate al laser/parti stampate in 3D o altri strumenti basati sull'officina.

Sistema per il meccanismo

• 1 x 900 mm x 600 mm foglio di cartone
• 1 foglio di polisterolo x 900 mm x 600 mm
• Alcuni rifiuti di cartone dalle scatole di imballaggio
• Ingranaggi e cremagliere in plastica (Amazon)

Elettronica principale

• 1 X Arduino Uno R3 (kit di avvio - ebay)
• 15 cavi jumper X (inclusi nel kit iniziale)
• 1 X tagliere (incluso nello Starter Kit)
• 1 adattatore di alimentazione da 5 V (Amazon)

Utensili

• 1 X Super Colla (1g)
• 1 X colla bianca (200 g)
• 1 X nastro isolante
• 1 X tagliacavi per elettronica
• 1 x asta di saldatura
• Cancelleria normale (forbici, tagliacarte, tappetino da taglio, penna, matita, gomma, righello)

Motori e Sensori

• 1 X motore passo-passo: 28BYJ-48, 5V, DC (incluso nel kit di avviamento)
• 1 x driver APG ULN2003 (incluso nello Starter Kit)
• 1 X 1 kg Cella di carico con sensore di pesatura HX711 (Amazon)
• 1 X ADXL345, accelerometro a 3 assi (Amazon)

TEORIA

Motore passo-passo

Il 28BYJ-48 è un motore passo-passo unipolare a 5 fili che muove internamente 32 passi per rotazione ma ha un sistema di ingranaggi che sposta l'albero di un fattore di 64. Il risultato è un motore che gira a 2048 passi per rotazione. Per controllare il motore e farlo funzionare senza intoppi, dovremmo utilizzare un Darlington Transister Array ULM 2003. Per informazioni più dettagliate, il sito Web menzionato è un'ottima risorsa:

Motori passo-passo con Arduino – Primi passi con i motori passo-passo

Cella di carico

Per il progetto stiamo utilizzando una cella di carico da 1 kg con un sensore di pesatura HX711. Le celle di carico sono parti metalliche alle quali sono fissati estensimetri. Gli estensimetri sono resistenze sensibili, la cui resistenza varia man mano che si deformano. Il microchip HX711 amplifica questa resistenza e la trasferisce alla scheda Arduino. La cella di carico deve essere calibrata inizialmente con pesi noti. qui nel nostro caso si tara il manometro in kg e poi si moltiplica il valore seriale per 9,8 per ottenere la forza in Newton. Per avere maggiori informazioni puoi guardare questo video:

Nozioni di base sull'elettronica n. 33: estensimetri/cella di carico e come usarli per misurare il peso

Accelerometro

Gli accelerometri sono dispositivi di rilevamento utili per misurare le forze statiche e dinamiche. Misurano la differenza tra l'accelerazione lineare nella fama di riferimento dell'accelerometro e il vettore del campo gravitazionale terrestre. qui in questo esperimento usiamo Pitch come output dell'accelerometro. Il passo è un valore dell'angolo in gradi che fornirebbe l'orientamento della lastra piegata rispetto all'asse y dell'accelerometro. L'immagine sottostante può essere utilizzata come riferimento per comprendere il valore del passo.

Per informazioni più dettagliate puoi visitare questo sito:

Come tenere traccia dell'orientamento con Arduino e l'accelerometro ADXL345

Passaggio 1: principale

PRINCIPALE

La macchina Bend_It aziona lateralmente un materiale con un motore passo-passo, quindi misura la risposta del materiale utilizzando la cella di carico e l'accelerometro. La cella di carico misura la forza laterale a cui il materiale sta resistendo. Gli Accelerometro sono mezzi per misurare la deformazione geometrica nel materiale. I dati raccolti vengono inviati come flusso di dati a un foglio di calcolo Excel dove possono essere confrontati su un grafico a dispersione. Ciò consente al progettista di vedere quanta forza ha impiegato il materiale per raggiungere una deformazione plastica. Il carico laterale si riduce una volta che il materiale ha raggiunto una soglia di attuazione, e si vede che il materiale non ritorna, in maniera elastica, alla sua forma originaria. Questo metodo di prova è un mezzo rapido e semplice per analizzare materiali personalizzati che forse sono troppo piccoli per essere testati utilizzando macchine di frantumazione su vasta scala.

Passaggio 2: movimento lineare con motore passo-passo

Materiali di consumo necessari: foglio di cartone, cartone di scarto, ingranaggi in plastica, rack, colla super, colla bianca, articoli fissi Reqular, Arduino Uno R3, cavi jumper, tagliere, adattatore di alimentazione 5V, motore passo-passo (28BYJ-48) Transistor ULN2003.

Passaggio 3: motore passo-passo + cella di carico (per misurare la spinta orizzontale)

Materiali di consumo necessari in aggiunta alla Fase 1: foglio di poliestere, nastro isolante, tagliacavi elettronico, asta di saldatura, cella di carico da 1 kg con sensore di pesatura HX711

Passaggio 4: motore passo-passo + cella di carico + accelerometro (per misurare l'inclinazione dell'arco)

Materiali di consumo necessari in aggiunta al passaggio 2: ADXL345 - 3 - Assi accelerometro e cavi jumper

Passaggio 5: diagramma di Fritzing

Passaggio 6: macchina assemblata

La Macchina viene infine assemblata e imballata all'interno della scatola base in cartone.

Passaggio 7: video di lavoro

Passaggio 8: codice Arduino

Si prega di utilizzare questo link per ottenere l'accesso al codice:

Bend_it.ino