پل متحرک: 10 قدم

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

ما META_XIII هستیم ، از موسسه مشترک دانشگاه میشیگان-شانگهای Jiao Tong (JI) آمده ایم. این دفترچه راهنمای آموزشی برای طراحی دوره VG100 ما ساخته شده است ، یک پل متحرک که توسط آردوینو کنترل می شود.

JI به طور مشترک در سال 2006 توسط دو دانشگاه برتر UM و SJTU تاسیس شد. JI همکاری آموزشی بین المللی را در چین هدایت می کند ، که شامل هر دو سبک آموزشی آمریکایی و چینی است. این در محوطه مینهانگ SJTU ، در جنوب غربی شانگهای واقع شده است ، جایی که شرکت های فناوری در آن جمع شده اند.

دو پروژه در VG100 وجود دارد که هر دو نیاز به تجزیه و تحلیل ، زمان بندی و همکاری دارند. این دوره دانش آموزان را برای مهندس بودن با 4 مدرکی که JI قدردانی می کند ، بین المللی سازی ، بین رشته ای ، نوآوری و کیفیت آماده می کند. در مسابقه Project1 ، هر گروه باید "یک پل متحرک" با مواد مشخص ایجاد کند ، و عملکرد پل در روز بازی تفاوت زیادی در نمره دوره ایجاد می کند.

در روز بازی ، هر 19 گروه باید به آزمایشگاه ساختمان JI بیایند و چندین قسمت از آزمایش را انجام دهند. قسمت اول آزمایش عملکرد است ، جایی که پل ها باید بتوانند ماشین ها را متوقف کرده و سپس باز شوند تا کشتی عبور کند. ما کل مراحل را با موفقیت انجام دادیم و نمره کامل را کسب کردیم. بخش دوم آزمایشات اندازه و بار است. اگر پل سبک تر و در تحمل بار بهتر باشد نمرات بیشتری به دست می آید. ما می توانیم 1 کیلوگرم را در متغیرهای شکل 2.83 میلی متر تحمل کنیم. ما از نظر زیبایی شناسی رتبه 9 و در وزن وزن رتبه 8 را کسب کردیم.

سرانجام پل ما نمره 76.7 را کسب کرد و در رتبه چهارم قرار گرفت.

یک نسخه کوتاه از قوانین در زیر نشان داده شده است:

A. فرایند آزمایش عملکرد

آ. یک ماشین A می تواند از روی پل عبور کند.

ب وقتی A هنوز روی پل است ، یک کشتی بزرگ C از زیر به پل نزدیک می شود.

ج این پل می تواند C را تشخیص دهد و پس از خروج خودرو A از پل ، خود را بالا بکشد تا C از زیر عبور کند.

د پس از عبور C ، پل می تواند در 15 ثانیه به حالت عادی برگردد.

B. آزمایش بار

هر بار برخی از وزنه های کوچک 100 گرم بیشتر روی پل قرار می گیرند. وزنها تا 1 کیلوگرم یا تا زمانی که انحراف به 4 میلی متر برسد اضافه می شوند و سپس داده ها را ثبت می کنند.

ج- آزمایش اندازه

جرم کل پل (شامل قسمت مدار به جز باتری ها) ثبت و با سایر گروه ها مقایسه می شود.

پیوندهای ویدئویی: برای لذت بردن از ویدئوی پل بازی ما اینجا را کلیک کنید!

امیدواریم مقدمه بتواند تأثیر کلی در مورد پل ما بر شما بگذارد.

مرحله 1: نمودار مفهوم

مرحله 2: تجزیه و تحلیل

در اینجا توضیحاتی برای محاسبه ما در مورد متغیرهای شکل پل ارائه شده است تا بتوانیم یک ساختار بسیار سبک طراحی کنیم که از نظر تئوری می تواند وزن بیشتری را تحمل کند.

این بخش شامل دانش تجزیه و تحلیل نیرو و انتگرال است. امیدواریم این امر بتواند به شما در درک اصل و استفاده از آن در موقعیت های مشابه هنگام ساختن پل کمک کند.

مرحله 3: فهرست مواد

** قیمت چسب چوب ، سیم های پنبه ای ، کاغذ مومی و سایر ابزارها شامل نمی شود.

در اینجا چند پیوند برای مواردی که می توانید در Taobao خریداری کنید وجود دارد.

آردوینو Uno （21.90

تخته نان （6.24

سیم های اتصال (27.61)

تخته رانندگی موتور L298N （10.43

سنسورهای مادون قرمز 2-30cm 3.3V-5V （31.00）

میکرو سرو （8.81

موتور دنده （30.00

تخته چوب بالسا (402.5)

چوب بالسا خفاش （232.06

چاقو (38.40)

لولا （12.76

مرحله 4: نمودار مدار

در بالا نمودار مختصر مدار نشان داده شده است. سیمهایی با رنگهای مختلف باید به دهان منطقی مربوط متصل شوند. همه سیمهای قرمز به معنای منبع تغذیه 9 ولت است. همه سیمهای سیاه به معنی زمین است. سیم سبز به معنای LED سبز است همانطور که سیم صورتی به معنای LED قرمز است.

دو Gear Motors که 100 دور در ثانیه دارند ، نیروی اصلی را برای بلند کردن پل ارائه می دهند. آنها توسط یک راننده موتور ارزان ، راننده موتور بدون هسته L298N هدایت می شوند.

Micro Servo به گونه ای طراحی شده است که می تواند چوبی را بچرخاند که با بلند شدن پل از عبور خودرو از روی پل جلوگیری می کند. می تواند 90 درجه بچرخد و به محل اولیه بازگردد.

هنگام تشخیص خودرو و کشتی ، چهار سنسور مادون قرمز ضروری است. آنها می توانند برای تصمیم گیری در مورد بالا بردن و کنار گذاشتن پل مفید باشند.

کل فرایند مطابق با الزامات آزمایشات عملکرد باید به شرح زیر انجام شود:

· سنسور 1 نزدیک شدن یک اتومبیل را تشخیص می دهد سنسور 2 نزدیک شدن یک کشتی C. سیگنال ها را به آردوینو ارسال می کند تا LED قرمز نور را روشن کند و Micro Servo چوب را بچرخاند تا خودرو B را متوقف کند.

· سنسور 3 حرکت اتومبیل A را تشخیص می دهد و سپس Gear Motors شروع به کار می کند و پل را برای ارتفاع مناسب برای عبور کشتی C بلند می کند.

· سنسور 4 خروج کشتی C. را تشخیص می دهد. آنها سیگنال ها را به آردوینو ارسال می کنند. پس از فاصله 15 ثانیه ای ، Gear Motors شروع به حرکت می کند و پل را پایین می آورد.

· Micro Servo به حالت اولیه خود باز می گردد و LED سبز نور را نشان می دهد تا اجازه عبور خودرو B را نشان دهد.

** توجه داشته باشید که سنسورهای مادون قرمز که ما برای ساخت پل خود استفاده می کنیم با نمودار نشان داده شده در بالا یکسان نیستند. ما یک نوع ارزان تر را انتخاب می کنیم که می تواند به همان اندازه مفید باشد. تصویری از این دست در فهرست مواد نشان داده شده است.

مرحله 5: ساختن عرشه

آ. چهار تخته 1 متر*120 میلی متر*3 میلی متر را به طول 50 سانتی متر برش دهید.

ب چندین مثلث راست با فاصله 4 سانتی متر طول و 3 سانتی متر عرض بکشید. فضایی به عرض 2 سانتی متر در هر طرف و عرض 0.5 سانتی متر بین مثلث ها را ذخیره کنید. این مثلث ها را با چاقو ببرید. ** مراقب باشید که طرف را نشکنید.

ج هر دو تخته را با چسب چوب به هم بچسبانید. یک تکه کاغذ مومی را در دو طرف عرشه بگذارید و بچسبانید.

مرحله ششم: قاب بسازید

آ. تخته های چوبی 3 میلیمتری را به قطر 15 تا 35 سانتی متر و طول 38 سانتی متر برش دهید. اندکی انتهای آنها را با اشکال مناسب تنظیم کنید تا بدون فاصله در قاب قرار گیرند. آنها را به هم بچسبانید. سپس 3 مثلث یکسان دیگر بسازید.

ب چندین تخته چوبی 3 میلی متری با اندازه مناسب را ببرید. آنها را با (الف) مثلث چوبی بچسبانید تا چندین مثلث مستطیل شکل با اندازه های مختلف ایجاد شود. (این مرحله برای افزایش ثبات و زیبایی آن است.)

ج برای تقویت آنها ، چند تراشه چوب 2 میلی متری را برش داده و بچسبانید.

د چند تخته چوبی 5 میلی متری را به 23 سانتی متر برش دهید. دو مثلث (ج) چوبی را با فاصله 23 سانتی متر از هم جدا کنید. بین سه مثلث شش تخته بچسبانید. از مساوی بودن آنها اطمینان حاصل کنید. سپس یکی دیگر را درست کنید.

ه در ادامه از چوب های چوبی 5 میلی متری با اندازه مناسب برای پر کردن فضای بین (د) شش تخته با اشکال مثلثی مشابه استفاده کنید. آنها را به هم بچسبانید. (d ، e مرحله افزایش پایداری جانبی آن است ، که قرار است آزمایش شود اما به دلایلی لغو شده است. بنابراین این ساختار برای الزامات ضروری نیست.)

مرحله 7: مونتاژ

آ. عرشه را با قاب بچسبانید. لبه یک قاب باید از لبه تخته فراتر رود در حالی که قاب دیگر جمع می شود.

ب یکی از تخته (a) را به طول 35 سانتی متر برش دهید

مرحله هشتم: کمال

آ. چهار سوراخ کوچک در یک سر تخته به طول 35 سانتی متر ایجاد کنید. دو سوراخ مربوطه را روی یک تخته به طول 24 سانتی متر ایجاد کنید. آنها را با یک لولا و پیچ وصل کنید.

ب چهار تخته چوبی 8 میلی متری را به طول 15 سانتی متر برش دهید. روی هر تخته در ارتفاع 12 سانتی متری سوراخ کنید. دو تخته را به طور موازی به فاصله 18 سانتی متر به هر تخته بچسبانید. سپس چهار چوب 6 سانتی متری را بردارید تا "برجها" تقویت شوند.

ج یک تیر را روی دو چوب بچسبانید.

د دو سر را در یک سر دو تخته سوراخ کنید. سیم های پنبه ای را از سوراخ های روی تخته پل و نرده های عمودی عبور دهید.

ه در انتهای هر دو عرشه شش سوراخ ایجاد کنید تا مطمئن شوید که با پیچ بر روی تکیه گاه ها ثابت می شوند.

مرحله 9: مونتاژ مدار

آ. دو مکعب چوبی 2 سانتی متری ببرید و در آخرین مرحله آنها را به لبه عرشه لولا بچسبانید. سپس یک موتور Gear را به ترتیب به هر یک از مکعب ها بچسبانید. انتهای نخ را با 502 به دوک بچسبانید.

ب دو سنسور مادون قرمز را به سمت پایین به دو تیر متقاطع (a) بچسبانید. دو سنسور مادون قرمز دیگر را به دو طرف قاب بچسبانید و آنها را برای تشخیص کشتی مناسب کنید.

ج یک سروو میکرو را به یکی از تخته های قسمت متحرک پل بچسبانید. سپس چوب چوبی را به عنوان دروازه مانع به آن بچسبانید.

د قسمت کوچکی از تخته نان را ببرید و آن را به تخته دیگر در قسمت متحرک پل وصل کنید. روی تخته کوچک نان یک LED قرمز و یک LED سبز قرار دهید.

ه همه سیمها را وصل کرده و بارها و بارها آزمایش کنید تا از امکان پذیری کد آردوینو اطمینان حاصل کنید.

مرحله 10: نمای نهایی سیستم

از اینکه به دفترچه راهنمای ما مراجعه کردید متشکریم!

امیدواریم هنگام طراحی پل متحرک خود بتواند به شما الهام بخش باشد.