Aktiv kontrol vindmølle: 5 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

Denne instruerbare blev oprettet for at opfylde projektkravet fra Makecourse ved University of South Florida (www.makecourse.com)

Jeg kom til at vælge et projekt, der skulle designes og bygges fra bunden. Jeg besluttede, at jeg ville prøve at bygge en vindmølle, der mærkede vindretningen og aktivt stod over for den, uden at skulle bruge en blad eller hale. Da mit fokus i dette projekt var på sensoren og PID -kontrolkombinationen, gør vindmøllen ingenting med den energi, der spinder knivene. Du er velkommen til at ændre designet for at være mere nyttigt! Det følgende er ikke den eneste måde at bygge dette på. Jeg var nødt til at løse flere uforudsete problemer undervejs, og det førte til, at jeg brugte forskellige materialer eller værktøjer. Flere gange nøjes jeg med dele ved hånden eller fjernes fra gamle apparater eller teknik. Så igen er du velkommen til at zigge, hvor jeg zagged. For fuldt ud at dokumentere dette projekt, skulle jeg effektivt ødelægge mit projekt for at give billeder af hvert byggetrin. Det er jeg uvillig til at gøre. I stedet har jeg leveret 3d -modeller, materialeliste og givet nyttige tip, jeg lærte den hårde vej undervejs.

Tilbehør:

Jeg har inkluderet Arduino -koden og Autodesk -filerne. Du skal også bruge følgende: Værktøjer:

-Lidt rørskærer-Loddejern, lodde, flux-Skruetrækkere-Bor-barbermaskine eller boxcutter eller exacto kniv-Varm limpistol- (valgfri) varmepistol

Materialer:

-24 tommer aluminiumsrør på.25 tommer i diameter (jeg fik min fra Mcmaster-Carr) -Arduino Uno-28BYJ48 Stepper-ULN2003 stepper controller- (option 1) Tyngdekraftmotorskjold og hall-effektsensor fra DfRobot- (option 2) enhver anden analog rotationssensor-3+ blyglidning eller pandekage-ring-projektkasse-lejer til næsesamlingen -skruer-Træ til en platform-Batterier (jeg bruger en 9v til tavlen og driver trinmaskinen med en 7,8 Li-Po) -RC flystangstænger (enhver stiv lille diameterstråd vil klare sig.)

Trin 1: Model vindmøllen

Jeg brugte Autodesk Inventor Student -udgave til at modellere dette vindmølleprojekt. Jeg har inkluderet stl -filerne i denne Instructable. Hvis jeg skulle gøre dette igen, ville jeg drastisk øge overfladen på mine vinger, så de ville fungere bedre i denne skala. Ting, du skal huske på, når du modellerer dit projekt, er omfanget af dine dele i forhold til opløsningen/tolerancerne for din tilgængelige printer. Sørg for at skalere din model, så den passer til alle nødvendige sensorer eller andet udstyr om bord.

Jeg fandt også ud af, at styrkebekymringerne fik mig til at bruge varer fremstillet pr. Fremstilling, f.eks. Aluminiumsslangen, til konstruktionsdele. Jeg købte mine lejer fra Mcmaster-Carr, og de havde en 3D-model af dem, som jeg brugte til at lave en holder, der passede dem meget godt.

Jeg fandt ud af, at tegning af dele, før jeg forsøgte at modellere dem, hjalp processen med at gå hurtigere samt reducerede mængden af justeringer, jeg skulle foretage for at få delene til at fungere sammen.

Trin 2: Saml udskrifterne

Slå eventuelle grater af på lejeflader; sand dem også, hvis det er nødvendigt.

Jeg brugte en varme (forsigtigt!) Til at rette et par af de knive, der bøjede sig under afkøling.

Gå langsomt, når du indsætter hardware i deres monteringsåbninger/huller.

Når strukturen er samlet, tilføj dine sensorer og elektronik. Jeg varmelegemede elektronikken på plads i projektboksen og brugte loddejernet til at "svejse" sensorholderen i dens monteringsåbning i kroppen.

Trin 3: Saml elektronikken

Sørg for, at du har gode forbindelser til alt. Ingen udsat ledning; ingen potentielle kortslutninger.

Sørg for, at din sensor er solidt monteret.

Henvisning til koden for at identificere, hvilke pins der er tilsluttet hvor. (dvs. trinmotortråde eller sensorens analoge ledning.)

Jeg drev motoren med en ekstern kilde frem for gennem Arduino -kortet. Jeg ville ikke ødelægge brættet, hvis motoren trak til meget strøm.

Trin 4: Programmer Arduino

Programmet og lukket kredsløbskontrol er kernen i dette projekt. Jeg har vedhæftet Arduino -koden, og den er fuldt ud kommenteret. Da jeg indstillede PID'en, fandt jeg ud af, at jeg havde en lettere tid, hvis jeg gjorde følgende: 1) Sæt alle PID -gevinster til nul. 2) Forøg P -værdien, indtil svaret på fejl er en konstant svingning. 3) Forøg D -værdien, indtil svingningerne løser sig. 4) Gentag trin 2 og 3, indtil du ikke kan opnå yderligere forbedringer.

5) Indstil P og D til de sidste stabile værdier. 6) Forøg I -værdien, indtil den vender tilbage til setpunktet uden steady state -fejl.

På grund af det mekaniske design skabte jeg en deadzone -funktion til at afbryde strømmen til motoren, når vindmøllen er korrekt orienteret. Dette reducerer drastisk varmen i trinmotoren. Før dette kørte jeg det, og det blev varmt nok til at krumme tårnplatformen og falde ud af dens holder.

Bladmodulet er ikke perfekt afbalanceret, og det er tungt nok til at få drejemodulet til at vingle. Wobble giver i det væsentlige falske sensoroplysninger til PID -processen og tilføjer støj, der forårsager overskydende bevægelse og dermed varme.

Trin 5: Vær en ingeniør

Når alt er samlet og programmeret, skal du finde en blæser eller en tropisk storm og teste din skabelse! En del af det sjove ved at bygge dette var at finde ud af, hvordan man løser de problemer, der dukkede op. Denne instruktør er let på detaljer af den grund. Desuden, hvis du forsøger at bygge dette og finde ud af bedre løsninger, så gjorde jeg det, del dem venligst. Vi kan alle lære af hinanden.