O Scale Model Railroad Tornado: 16 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:43

Jag är säker på att varje person har sett en Tornado i videor. Men har du sett en som fungerar i full animation på en O Scale Model Railroad? Tja, vi har inte installerat det på järnvägen ännu, eftersom det är en del av ett komplett ljud- och animationssystem. Men när det är klart bör det vara en attraktion.

Detta projekt tar dig igenom stegen för att bygga en driftanimation från CNC -hårdvara, motordrivningar och Arduino -kontroller

Steg 1: Hur kommer den här animationen att se ut?

För att förstå vad vi bygger skapades en 3D -modell och en simulering togs fram.

Steg 2: Bygg grundpanelen

Detta projekt består av en Z -axelpanel, en X -axelpanel, Arduino -mikrostyrenheter, stegmotorer, H -brytare, mikrostegsenheter och själva tornado. Det första du ska göra är att samla in materialförteckningen för grundpanelen. Båda axelpanelerna är lika, så byggprocessen för en panel är densamma för den andra panelen.

BILL OF MATERIALS - Hämtat från Banggood. Com/ timmeraffär

X -axel

· (1) T8 500 mm lång matningsskruv

· (1) 12 volt 200 steg 4 tråd NEMA 17 Typ stegmotor

· (2) 500 mm stödstavar med ändfästen och reglage

(1) Gränslägesbrytare med kabel

(1) Steppmotorfäste

1/2 tum Björk plywood bas skuren till 6-1/2 x 24 tum

standard 1/8 tjocka färgrörpinnar

diverse skruvar M3, M4, M5

Steg 3: Montera delarna på panelen

Stegmotorfästet är det första stycket som ska monteras på ena änden av basen 1/2 x 6-1/2 x 24 tum. Detta fäste är monterat på basens mittlinje och se till att det är fyrkantigt mot långsidan. Montera stegmotorn på denna konsol och installera drivkopplingen. Du kommer att upptäcka att steglinjemotorns mittlinje är tillräckligt hög från basen, så att matningsskruvens lagerhus måste monteras på träplankor för att få enheten att komma i nivå. En 1/2 bit av Birch -plywooden är en bra utgångspunkt. Lägg sedan till en mellanläggsplatta som fäster mittlinjen på matningsskruvlagerhusen i linje.

Borra nu hål som matchar matningsskruvens fläns med hjälp av en färgrörspinne och montera med M3 -skruvar och låsbrickor. Att använda Locktite på dessa delar nu kommer att förhindra att de går isär senare. Trä nu denna enhet på matningsskruven. Montera ena änden av matningsskruven i lagerhuset vid stegmotoränden. Placera nu det andra lagerhuset i den andra änden av basen, installera matningsskruven och fäst huset till basen med brädplankor och mellanlägg. VAR SÄKER att denna enhet är parallell med basens kant.

Placera nu stödstängerna med ändstödshöljen på brädplankorna som används för att stödja lagerhusen. Det är viktigt att få alla dessa delar fyrkantiga och parallella. Så, montera inte delarna på basen förrän alla delar är placerade på basen. Vid denna tidpunkt målar omrörarpinnar eller 1/4 lövträsplywood fungerar bra och kan skäras till önskad bredd och borras med monteringshål för att matcha stödstångsreglagen. Montera tvärremmarna löst till skjutreglagen och skjut dem till varje ände av stödstavarna för att etablera stödstavens ändhus på plats. När dessa positioner är etablerade skruvas de på plats. Vid denna tidpunkt bör du ha inmatningsskruvens fläns med färgpinne inklämd mellan reglagen.

Det sista steget är att placera fästband för skjutreglaget. Pressa ihop skjutreglagen och smörj ihop den flänsade rörpinnen och skruvplankorna på plats. Färgrörpinnen kan nu skäras av med de remmar som just applicerats. Nu är monteringen komplett och tillåter rörelse av flänsen inom fästplankorna. Du kan testa den här enheten genom att vrida matningsskruven för hand för att se till att allt rör sig fritt utan bindning.

Steg 4: Installera gränslägesbrytare

Gränslägesbrytaren är monterad på båda panelerna nära motoränden. Den används som en homing positionssensor för att ställa in båda axlarna i ett startläge när strömmen är ansluten till kontrollpanelen. Den exakta monteringen är användarens preferenser, men vi testade 2 mönster; en som hade en paddel hängde ner från vagnen för att träffa omkopplaren, och den andra använde mässingsflänsmutterens rörpinne som kontaktpunkt. Det spelar ingen roll hur denna omkopplare är monterad, så länge omkopplaren är aktiverad INNAN vagnen når slutet av sin färd vid motoränden.

Steg 5: Z -axelpanelenhet

Z Axis -panelen är identisk med X Axis -panelen, förutom att vi bytte ut en annan matningsskruv med en 2 mm ledning för att göra rörelsen snabbare.

(1) T8 matarskruv med 2 mm bly och mässingsflänsmutter

Alla andra steg är desamma, så bygg den här panelen nu.

Steg 6: Montera X- och Z -axlar tillsammans

Monteringen av de 2 axlarna är mycket rak framåt. Först lade vi till en 6-1/2 x 5 "bit 1/2" björkplywood till X Axis Carriage-enheten. Sedan skruvade vi in Z Axis -panelen på detta kort. Z -axelns placering i förhållande till X -axeln är användarpreferens. I vår prototyp ställde vi in motoränden cirka 8 tum från mitten av X Axis -vagnen. Kontrollpanelen kommer att sitta under X -axeln när den är monterad, så det här utrymmet verkade lämpligt. Kom ihåg att X- och Z Axis -panelerna har visats platta för montering, men när de är monterade på modelljärnvägens layout är X -axeln placerad 90 grader mot järnvägens yta.

Steg 7: Bygga Tornado

Tornado design

Tornado kommer att konstrueras med en 12vdc motor, en ¼”träplugg, en flexkopplare för motor till axelanslutning, och kommer att styras av en Arduino driven L298N H bromotorstyrenhet.

Detta är motoraggregatet: 12 vdc 25 rpm växellådsmotor

Tratten är batting som finns i hantverksbutiker. Vi använde tunna vaddark från Walmart.

Tratten kommer att kräva lite konstnärligt arbete för att få det utseende du vill ha. Den viktigaste delen är att designa och bygga Z -axelvagnen för att passa motorn och kopplingen. Höjden från vagnen bestämmer trattens maximala diameter. När som helst du vill byta tratten är det bara att ta bort stången från kopplingen. Detta kan göras när som helst när systemet är installerat. Så om du vill experimentera med olika trattar är det enkelt att göra.

Men vid denna tidpunkt i byggprocessen är det bara att bestämma höjden ovanför vagnen och bygga ett motorfäste för att stödja motorn och växellådan. Det finns en kommersiellt tillverkad monteringsfäste: Motorfäste

Ledtiden för att få metallfästet var för lång, så vi bestämde oss för att bygga ett monteringsarrangemang för Tornado Rotation -drivenheten av små träbitar. På dessa foton är fästet utformat för att rensa en topp på 5 tum i trattmolnet. i händelse av att detta arrangemang är otillfredsställande monterade vi aggregatet på vagnens remmar. Om detta arrangemang av någon anledning inte passar våra behov kan enheten tas bort med bara 4 insexskruvar.

Motoranslutningarna är små och ömtåliga, så ledningarna är lödda till motorn och vi använde skruvar och brickor för att fästa ledningarna. Reseselen kommer att lödas till denna anslutning.

Steg 8: Kontrollera animationen

Nu när vi har byggt de två axlarna och monterat dem tillsammans, hur får vi den här animationen att fungera? Videon är en uppdatering från tester som utfördes under konstruktionen av prototypsystemet. Så hur gjorde vi den här animationen? Svaret är att vi använde 2 Arduino mikrokontroller för att styra åtgärden. Nästa steg kommer att beskriva kontrollpanelens konstruktion, utrustningen som används, kopplingsscheman och programmeringskoden.

Steg 9: Använda Arduino Micro Controllers för att animera rörelsen

Tornado Motion Design

För att kontrollera Tornado definierar vi först hur vi vill att den ska fungera:

1. Slå på motorn för Tornado -rotation.

2. Starta Z -axelrörelsen med en stegmotor som driver en matningsskruv vertikalt nedåt. Detta flyttar den roterande Tornado ner från sin dolda position ner till bordsytan.

3. Starta X -axelrörelsen med en stegmotor som driver en matningsskruv och plattform. Detta kommer att flytta tornado från höger till vänster hela avståndet av matningsskruven.

4. Starta Z -axelns stegmotor för att höja den roterande Tornado tillbaka till toppen ur sikte. Stäng av strömmen till stegmotorn Z -axeln.

5. Starta X -axelns stegmotor för att återgå till rätt startläge. Stäng av strömmen till stegmotorn för X -axeln.

6. Stäng av strömmen till den roterande tornado -motorn.

I huvudsak skapar vi en CNC -2 -axlig routermaskin. Tornado -rotationen är routern och de andra 2 axlarna är för horisontell och vertikal rörelse. För att uppnå detta kommer vi att behöva använda 1 Arduino MEGA (benämnd “MOVEMENT CONTROLLER”) som är programmerad för att styra (2) TB6600 Micro Stepper -drivrutiner för att styra 2 stegmotorer. Vi kommer också att använda 1 Arduino UNO (kallad "MASTER CONTROLLER") för att styra Tornado -rotationen och initiera RÖRELSESKONTROLLEN. Systemkontrollen kommer att tillhandahållas av en av/på -omkopplare för 12 volt likström för systemet. En tillfällig omkopplare kommer att placeras nära Tornado -positionen på layouten för att initiera en spärrreläkrets. Denna tillfälliga omkopplarstyrning kommer att driva systemet och MASTER CONTROLLERn startar, och den växeldrivna likströmsmotorn börjar rotera Tornado och ger sedan ström till RÖRELSESKONTROLLEN för rörelseförloppet.

Steg 10: Utrustning som krävs för kontrollpanelen

Kontrollsystem av material

(1) Arduino UNO & (1) Arduino Mega mikrokontroller

(1) L298N Modul H bridge modulkort för Tornado -enhet ·

(2) TB6600 Stepper Motor Micro Step Driver Boards for Z and X axis panel

(1) 12 volt likström

(1) Panelmonterad SPDT -omkopplare

(2) 5 volt DC -relä för Arduino ·

Diverse ledningar med grön lysdiod och motstånd

Terminalremsor

Monteringsbrädor och hårdvara

Steg 11: Montera utrustning på en kontrollpanel

Välj först ett kontrollpanelmaterial. Vi använde en 1/4 tum tjock bit hårdträsplywood. Vi började med en 2 fot vid 2 fot bit för att organisera utrustningen. Det finns ingen hemlighet med den här panelen, bara montera allt på ett ställe som möjliggör korta kabeldragningar och tillgänglighet för 12 volt effekt, motorkablar och gränslägesbrytare från Axis -panelerna.

Steg 12: Anslutning av huvudkontrollutrustning

Schemat som visas för huvudkontrollen kanske inte är helt korrekt på grund av avsaknaden av delbibliotek för L298N -modulen och det 5 volt signalkontrollerade reläet. Resten av kretsen är korrekt för anslutningar till Arduino Uno och Arduino Mega.

För korrekt kabeldragning av L298N måste vi hänvisa till bilden som visar kabelanslutningarna med terminalnummer som visas. Den andra bilden visar endast terminalerna som används i detta projekt.

För korrekt kabeldragning av 5 volt -reläet för Arduino måste vi hänvisa till bilden ovan.

Vid tvivel, hänvisa alltid till Arduino IDE för Master Controller för stiftanslutningar.

Steg 13: Anslutning av rörelsekontrollen

Arduino Mega används som rörelsekontroller. Det gränssnitt för mikrostegdrev och stegmotorer. Vin -anslutningen visas inte eftersom den visas i huvudkontrollschemat.

Steg 14: Systemets strömspärrkrets

För att styra strömmen till systemet och möjliggöra automatisk avstängning när animationen är klar, används en spärrkrets med en momentan strömbrytare över 12 volts NO -reläkontakterna. 5 -voltsreläet som styrs av Arduino -signaler låser kretsen. När signalen går LÅG stängs systemet av. En separat lysdiod används för att visa att systemet är låst.

Steg 15: Arduino -kod

Eftersom detta inte är en instruktion i hur man skriver Arduino -kod, har vi bifogat Master- och rörelsefilerna för din visning och/eller nedladdning.

Steg 16: Bygga monteringsramen

Systemstödramen är byggd av enkelt virke. Det är ett 3-benstöd som har X-Axis-panelen fäst för att fastställa rätt plats för Tornado på layoutytan. Kontrollpanelen är monterad bakom X-Axis-panelen för att möjliggöra fri rörelse för den rörliga Z-Axis-panelen. Hela enheten kan fästas på väggen eller lämnas fristående för enkel borttagning vid behov.