रैखिक और रोटरी एक्ट्यूएटर: 11 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:19

यह निर्देशयोग्य है कि रोटेटेबल शाफ्ट के साथ एक रैखिक एक्ट्यूएटर कैसे बनाया जाए। इसका मतलब है कि आप किसी वस्तु को आगे और पीछे ले जा सकते हैं और उसे एक ही समय में घुमा सकते हैं। किसी वस्तु को 45 मिमी (1.8 इंच) आगे और पीछे ले जाना और 180 डिग्री घुमाना संभव है।

लागत लगभग $ 50 है। सभी पुर्जे या तो 3डी प्रिंटेड हो सकते हैं या हार्डवेयर स्टोर में खरीदे जा सकते हैं।

प्रयुक्त मोटर्स दो व्यावसायिक रूप से उपलब्ध सर्वो मोटर्स हैं। कम कीमत के अलावा सर्वो की एक उपयोगी विशेषता है: सर्वो को किसी अतिरिक्त नियंत्रण तर्क की आवश्यकता नहीं है। यदि आप एक Arduino [1] और उसकी सर्वो लाइब्रेरी [2] का उपयोग कर रहे हैं, तो 0 और 180 के बीच के मान का लेखन सीधे सर्वो मोटर की स्थिति है और हमारे मामले में एक्चुएटर की स्थिति है। मैं केवल Arduino को जानता हूं, लेकिन मुझे यकीन है कि अन्य प्लेटफार्मों पर भी सर्वो को नियंत्रित करना बहुत आसान है और इसलिए यह एक्चुएटर है।

इसे बनाने के लिए आपको एक स्टैंडिंग ड्रिल मशीन और 4.2 मिमी मेटल ड्रिल की आवश्यकता होगी। आप अपनी स्लीव बियरिंग बनने के लिए M4 नट को ड्रिल करने जा रहे हैं।

इसके अलावा आपको धातु की छड़ पर M4 धागे को काटने के लिए एक अच्छे बेंच वाइस और स्क्रू डाई की आवश्यकता होती है। छड़ों को ठीक करने के लिए M4 स्क्रू टैप की आवश्यकता होती है।

आपूर्ति

1 स्टैंडर्ड सर्वो टॉवर प्रो MG946R। सर्वो आर्म, 4 M2 माउंटिंग स्क्रू और 4 d3 पीतल के पतवार के साथ आता है

1 माइक्रो सर्वो टॉवर प्रो MG90S। सर्वो आर्म और 2 माउंटिंग स्क्रू के साथ आता है

11 M2 x l10 मिमी फ्लैट हेडेड स्क्रू

4 एम4 वॉशर

६ एम४ नट

1 स्नैप रिंग d4 मिमी

1 पेपरक्लिप d1 मिमी

1 लकड़ी का डॉवेल d6 x l120

2 स्टील या एल्यूमीनियम रॉड d4 x l166 एक छोर पर M4 x l15 धागे के साथ

1 स्टील या एल्यूमीनियम रॉड d4 x l14 स्नैप रिंग नॉच के साथ

1 स्टील या एल्यूमीनियम रॉड d4 x l12

किंवदंती: l: मिलीमीटर में लंबाई, d: मिलीमीटर में व्यास

चरण 1: 3 डी प्रिंटेड पार्ट्स

आपको या तो लेफ्ट साइडेड या राइट साइडेड पार्ट्स को प्रिंट करना होगा। इस निर्देशयोग्य में चित्र एक बाएं तरफा LnR एक्ट्यूएटर दिखाते हैं (सामने से देखते हुए, लकड़ी का डॉवेल बाईं ओर है)।

यदि आपके पास 3D प्रिंटर नहीं है, तो मेरा सुझाव है कि आस-पास एक 3D प्रिंटिंग सेवा की तलाश करें।

चरण 2: स्लाइडर बियरिंग्स

बीयरिंग के रूप में, M4 नट का उपयोग किया जाता है! उसके लिए, आप 4.2 मिमी धातु ड्रिल के साथ (M4/3.3 मिमी) छेद ड्रिल करें। ड्रिल किए गए M4 नट को स्लाइडर के उद्घाटन में दबाएं।

स्लाइडर और स्लाइडर शीर्ष पर 2 M4 वाशर गोंद करें।

चरण 3: मिर्को सर्वो और एक्सटेंशन आर्म

माइक्रो सर्वो को स्लाइडर पर माउंट करें।

दाईं ओर आप एक्सटेंशन आर्म और शेष 2 M4 नट देखते हैं। ड्रिल आउट M4 नट्स को एक्सटेंशन आर्म के ओपनिंग में दबाएं।

चरण 4: स्लाइडर और रोटेटेबल शाफ्ट

स्लाइडर, एक्सटेंशन आर्म और स्लाइडर टॉप को असेंबल करें। धुरी के रूप में छोटी 12 मिमी लंबी धातु की छड़ का प्रयोग करें।

चित्र के निचले भाग में आप माइक्रो सर्वो आर्म से जुड़ा हुआ निकला हुआ किनारा देखते हैं।

आपको लकड़ी के डॉवेल (चित्र के नीचे दाईं ओर) में 1.5 मिमी का छेद ड्रिल करने की आवश्यकता है, अन्यथा लकड़ी टूट जाएगी।

चरण 5: सर्वो संयुक्त

मानक सर्वो आर्म में 4.2 मिमी का छेद ड्रिल करें और स्नैप रिंग के लिए 14 मिमी धातु की छड़ में एक पायदान जोड़ें।

वाशर में से एक को सर्वो बांह पर गोंद दें।

इस प्रकार आप घटकों को ऊपर से नीचे तक ढेर करते हैं:

1) स्नैप रिंग को अक्ष पर माउंट करें

2) एक वॉशर जोड़ें

3) सर्वो आर्म को एक्सटेंशन आर्म के नीचे पकड़ें और इसके माध्यम से असेंबल किए गए अक्ष को दबाएं।

4) फिक्सेशन रिंग में कुछ गोंद डालें और इसे नीचे से धुरी पर दबाएं।

तस्वीर अप-टू-डेट नहीं है। दूसरी स्नैप रिंग के बजाय यह चिल्लाती है कि फिक्सेशन रिंग दिखाएं। निर्धारण की अंगूठी के साथ विचार मूल डिजाइन में वृद्धि है।

चरण 6: सर्वो माउंट

मानक सर्वो एक्चुएटर से जुड़ा होता है। उद्घाटन के माध्यम से सर्वो लाने के लिए, आपको इसकी निचली टोपी को हटाने की जरूरत है ताकि आप केबल को नीचे झुका सकें।

बढ़ते स्क्रू पहले मेसिंग हल्स में जाते हैं, फिर एक्ट्यूएटर में छेद के माध्यम से। LnR-Base के नीचे रखे गए फिक्सेशन ब्लॉक्स में स्क्रू को ड्रिल करें।

चरण 7: अनुदैर्ध्य गति

M4 स्क्रू टैप से आपने LnR-Base के बैक प्लेन के 3.3 मिमी छेद में एक धागा काट दिया।

स्लाइडर दो धातु की छड़ों पर चलता है। इन्हें एलएनआर-बेस के 4.2 मिमी फ्रंट होल के माध्यम से धक्का दिया जाता है, फिर स्लाइडर बीयरिंग के माध्यम से और एक्ट्यूएटर के बैक प्लेन में एम 4 थ्रेड के साथ फिक्स किया जाता है।

चरण 8: कवर

वह एलएनआर एक्ट्यूएटर है!

माइक्रो सर्वो केबल को ठीक करने के लिए पेपर क्लिप के एक भाग का उपयोग किया जाता है। एक्ट्यूएटर पर हुड माउंट करें और आपका काम हो गया।

चरण 9: Arduino स्केच (वैकल्पिक)

दो पोटेंशियोमीटर को Arduino इनपुट A0 और A1 से कनेक्ट करें। रोटरी के लिए सिग्नल पिन 7 और अनुदैर्ध्य गति के लिए 8 हैं।

यह महत्वपूर्ण है कि आप पोटेंशियोमीटर के लिए Arduino से 5 वोल्ट लें, न कि बाहरी 5 V बिजली की आपूर्ति से। सर्वो को चलाने के लिए आपको बाहरी बिजली की आपूर्ति का उपयोग करना होगा।

चरण 10: प्रोग्रामिंग उदाहरण से परे (वैकल्पिक)

इस प्रकार मैं एलएनआर एक्ट्यूएटर को नियंत्रित करने वाले सॉफ़्टवेयर में व्यवस्थित त्रुटियों को रद्द करता हूं। यांत्रिक परिवर्तन के कारण और यांत्रिक खेल के कारण स्थिति त्रुटि को समाप्त करके, अनुदैर्ध्य दिशा में 0.5 मिलीमीटर की स्थिति सटीकता और रोटरी गति में 1 डिग्री संभव है।

यांत्रिक परिवर्तन: Arduinos मैप फ़ंक्शन [5] को इस प्रकार लिखा जा सकता है: f(x) = a + bx। डेमो डेटा सेट [6] के लिए, अधिकतम विचलन 1.9 मिमी है। इसका मतलब है कि किसी बिंदु पर, एक्चुएटर की स्थिति मापा मूल्य से लगभग 2 मिलीमीटर दूर होती है।

3 की डिग्री वाले बहुपद के साथ, f(x) = a + bx + cx^2 + dx^3, डेमो डेटा के लिए अधिकतम विचलन 0.3 मिलीमीटर है; 6 गुना अधिक सटीक। पैरामीटर ए, बी, सी और डी निर्धारित करने के लिए, आपको कम से कम 5 बिंदुओं को मापना होगा। डेमो डेटा सेट में 5 से अधिक माप बिंदु हैं, लेकिन 5 पर्याप्त हैं।

यांत्रिक खेल: यांत्रिक खेल के कारण, यदि आप एक्चुएटर को पहले आगे और फिर पीछे की ओर ले जाते हैं, या यदि आप इसे दक्षिणावर्त और फिर वामावर्त घुमाते हैं, तो स्थिति में एक ऑफसेट होता है। अनुदैर्ध्य दिशा में, एक्ट्यूएटर के पास सर्वो आर्म और स्लाइडर के बीच दो जोड़ों में यांत्रिक खेल होता है। रोटरी गति के लिए, एक्चुएटर में स्लाइडर और शाफ्ट के बीच यांत्रिक खेल होता है। सर्वो मोटर्स में कुछ यांत्रिक खेल भी होते हैं। यांत्रिक खेल को रद्द करने के लिए, नियम हैं: ए) आगे या दक्षिणावर्त चलते समय, सूत्र है: f(x) = P(x) B) जब पीछे की ओर या वामावर्त घुमाते हैं, तो सूत्र है: f(x) = P (एक्स) + ओ (एक्स)

P(x) और O(x) बहुपद हैं। O वह ऑफसेट है जो यांत्रिक खेल के कारण जोड़ा जाता है। बहुपद मापदंडों को निर्धारित करने के लिए, एक दिशा में चलते समय 5 अंक और विपरीत दिशा में चलते समय समान 5 बिंदुओं को मापें।

यदि आप एक Arduino के साथ कई सर्वो मोटर्स को नियंत्रित करने की योजना बना रहे हैं और मैंने आपको बहुपदों का उपयोग करके सॉफ़्टवेयर अंशांकन करने के लिए आश्वस्त किया है, तो मेरी prfServo Arduino लाइब्रेरी [4] पर एक नज़र डालें।

पेंसिल लीड ड्राइव वीडियो के लिए prfServo लाइब्रेरी का उपयोग किया गया था। चार सर्वो में से प्रत्येक के लिए दोनों दिशाओं में पांच बिंदु अंशांकन किया गया था।

अन्य व्यवस्थित त्रुटियां: एक्ट्यूएटर में अतिरिक्त व्यवस्थित त्रुटियां हैं: घर्षण, विलक्षणता और प्रयुक्त सर्वो पुस्तकालय और सर्वो मोटर्स का संकल्प।

हो सकता है, एक मज़ेदार तथ्य के रूप में, एडफ्रूट सर्वो शील्ड [३] का रिज़ॉल्यूशन अनुदैर्ध्य दिशा में ०.१५ मिमी है! यहाँ क्यों है: सर्वो शील्ड PWM सिग्नल का उत्पादन करने के लिए PCA9685 चिप का उपयोग करता है। PCA9685 को 0 और 100% के बीच PWM सिग्नल बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है और इसके लिए 4096 मान हैं। लेकिन एक सर्वो के लिए, केवल 200 (880 μs) से 500 (2215 μs) के मान का उपयोग किया जाता है। 45 मिमी हब को 300 से विभाजित करके 0.15 मिमी है। यदि आप घूर्णन गति के लिए गणित करते हैं, तो 180º को 300 अंक से विभाजित करने पर 0.6º होता है।

चरण 11: संदर्भ

[१] Arduino: https://www.arduino.cc/[2] सर्वो लाइब्रेरी: https://www.arduino.cc/en/reference/servo[3] एडफ्रूट सर्वोशील्ड: https://www.adafruit। com/product/1411[4] prfServo लाइब्रेरी: https://github.com/mrstefangrimm/prfServo[5] Arduino मैप फंक्शन:

[६] उदाहरण डेटा सेट: ० ४७६५ ४२६१० ३८८१५ ३५६२० ३२५२५ ३००३० २७६३५ २५२४० २२४४५ १९४