मेककोर्स: द लोनली बोट: 11 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

यह निर्देश दक्षिण फ्लोरिडा विश्वविद्यालय (www.makecourse.com) में मेककोर्स की परियोजना की आवश्यकता को पूरा करने के लिए बनाया गया था।

Arduino, 3D-प्रिंटिंग और कंप्यूटर एडेड डिज़ाइन (CAD) में नए हैं? यह प्रोजेक्ट इन विषयों के पीछे की सभी मूल बातें सीखने का एक शानदार तरीका है और आपकी रचनात्मकता को इसे अपना बनाने के लिए जगह प्रदान करता है! इसमें नाव की संरचना के लिए बहुत सारे सीएडी मॉडलिंग, स्वायत्त प्रणालियों के लिए एक परिचय, और वॉटरप्रूफिंग 3 डी प्रिंट की अवधारणा पेश की गई है!

चरण 1: सामग्री सूची

प्रोजेक्ट शुरू करने के लिए, आपको सबसे पहले यह जानना होगा कि आप किसके साथ काम करेंगे! यहां वे सामग्रियां हैं जो आपके पास शुरू करने से पहले होनी चाहिए:

• 1x Arduino Uno R3 माइक्रोकंट्रोलर और USB केबल (अमेज़ॅन लिंक)
• 1x L298N मोटर नियंत्रक (अमेज़ॅन लिंक)
• 4x (2 बैकअप हैं) DC मोटर्स 3-6V (अमेज़न लिंक)
• 2x 28BYJ-48 स्टेपर मोटर्स और ULN2003 मॉड्यूल (अमेज़ॅन लिंक)
• पावर के लिए 1x पोर्टेबल फोन चार्जर (यहां मैंने इस्तेमाल किया है, हालांकि यह थोड़ा बड़ा है। आप चाहें तो दूसरे का उपयोग कर सकते हैं: Amazon Link)
• 1x अल्ट्रासोनिक HCSR04 सेंसर (इस लिंक में कुछ जम्पर तारों के साथ कुछ अतिरिक्त फेंके गए हैं: Amazon Link)
• जम्पर तारों के 3x पैक (पुरुष-महिला, पुरुष-पुरुष, महिला-महिला। अमेज़न लिंक)
• फ्लेक्स सील का 1x कैन (16-ऑउंस, अमेज़न लिंक)
• 1x पेंटर का टेप (अमेज़ॅन लिंक)
• 1x फाइन ग्रिट सैंडपेपर (लगभग 300 अच्छा है)
• फ्लेक्स सील लगाने के लिए कुछ पॉप्सिकल स्टिक और ब्रश

• 3डी-प्रिंटिंग तक पहुंच। (यहाँ एक अपेक्षाकृत सस्ता और प्रभावी 3D-प्रिंटर है - Amazon Link)

  • ३डी-प्रिंटिंग के लिए रेड फिलामेंट (अमेज़ॅन लिंक
  • 3डी-प्रिंटिंग के लिए ब्लैक फिलामेंट (अमेज़ॅन लिंक)

परियोजना के अपने संस्करण के लिए आपके पास आने वाली कोई भी सामग्री जोड़ने के लिए स्वतंत्र महसूस करें!

चरण 2: 3D-मुद्रित भाग और डिज़ाइन

इस परियोजना का पहला भाग इसमें काम करने के लिए एक यांत्रिक प्रणाली बना रहा है। इसमें पतवार, ढक्कन, पैडल, मोटर के लिए पैडल के लिए धुरी, सेंसर के लिए एक माउंट, और धुरी सहित कई भाग शामिल होंगे। सेंसर माउंट बैठता है।

घटकों को सॉलिडवर्क्स में डिज़ाइन किया गया है और एक असेंबली में एक साथ रखा गया है। सभी पार्ट फाइल्स और असेंबली को एक जिप फाइल में डाल दिया गया है, जो इस स्टेप के अंत में पाई जा सकती है। ध्यान दें कि सॉलिडवर्क्स एकमात्र CAD सॉफ्टवेयर नहीं है जिसका आप उपयोग कर सकते हैं, क्योंकि CAD के लिए Inventor और Fusion360 जैसे कई प्रोग्राम का उपयोग किया जा सकता है। आप उनमें सॉलिडवर्क्स के पुर्जे आयात कर सकते हैं।

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि पैडल को पकड़ने वाली धुरी धुरी को झुकने से रोकने और इसे सीधे नाव से बाहर जाने से रोकने के लिए पतवार पर छेद के साथ केंद्रित होती है।

इस परियोजना पर सब कुछ 3 डी प्रिंटेड (विद्युत घटकों को छोड़कर) है, इसलिए आयाम महत्वपूर्ण हैं। मैंने भागों पर लगभग 0.01 इंच की सहनशीलता दी, यह सुनिश्चित करने के लिए कि सब कुछ एक साथ फिट बैठता है (थोड़े ढीले फिट की तरह)। मोटर में जाने वाले धुरों के लिए कम सहनशीलता थी ताकि वे आराम से फिट हो सकें। पैडल को एक्सल पर कसकर फिट किया जाता है ताकि जब मोटरें चालू हों, तो पैडल आगे बढ़ें और नाव को आगे बढ़ाएँ।

सीएडी देखते समय, आप विद्युत घटकों के लिए प्लेटफॉर्म देखेंगे। यह घटकों के लिए उनके प्लेटफ़ॉर्म में "पॉप" करने के लिए है ताकि उन्हें इधर-उधर जाने से रोका जा सके।

सबसे बड़े प्रिंट पतवार और ढक्कन हैं, इसलिए डिजाइन करते समय इसे ध्यान में रखना सुनिश्चित करें। आपको इसे भागों में विभाजित करना पड़ सकता है, क्योंकि यह एक बार में प्रिंट करने के लिए बहुत बड़ा होगा।

चरण 3: नियंत्रण सर्किट

यहां हम नाव को नियंत्रित करने वाले विद्युत परिपथ पर चर्चा करेंगे। मेरे पास फ्रिटिंग से एक योजनाबद्ध है, जो एक सहायक सॉफ्टवेयर है जिसे आप यहां डाउनलोड कर सकते हैं। यह विद्युत योजनाबद्ध बनाने में मदद करता है।

इस परियोजना में उपयोग किए गए सभी घटक फ़्रिट्ज़िंग में नहीं हैं, इसलिए उन्हें बदल दिया गया है। ब्लैक फोटोसेंसर HCSR04 सेंसर का प्रतिनिधित्व करता है और छोटा आधा ब्रिज L298N मोटर कंट्रोलर है।

HCSR04 और L298N ब्रेडबोर्ड पर पावर रेल से जुड़े होते हैं, जो बदले में Arduino (5V और ग्राउंड पिन पर) के पावर साइड से जुड़े होते हैं। HCSR04 के इको और ट्रिगर पिन क्रमशः Arduino पर 12 और 13 पिन पर जाते हैं।

L298 के लिए सक्षम पिन (वह नियंत्रण गति) पिन 10 और 11 (ए/मोटर ए सक्षम करें) और 5 और 6 (ईएनबी/मोटर बी) से जुड़े हैं। मोटर्स के लिए शक्ति और आधार तब L298N पर बंदरगाहों से जुड़े होते हैं।

Arduino निश्चित रूप से हमारे पोर्टेबल फोन चार्जर से बिजली प्राप्त कर रहा होगा। जब सर्किट चालू होता है, तो मोटर्स को हमारे निकटता सेंसर द्वारा निर्धारित दिशा में अधिकतम गति पर सेट किया जाता है। इसे कोडिंग भाग में शामिल किया जाएगा। इससे नाव हिल जाएगी।

चरण 4: Arduino कोड

अब हम इस परियोजना के काम करने के तरीके के बारे में जानकारी प्राप्त करते हैं: कोड! मैंने इस परियोजना के लिए कोड वाली एक ज़िप फ़ाइल संलग्न की है, जो इस चरण के अंत में पाई जा सकती है। आपके द्वारा देखने के लिए यह पूरी तरह से टिप्पणी की गई है!

- Arduino के लिए लिखा गया कोड Arduino इंटीग्रेटेड डेवलपमेंट एनवायरनमेंट (IDE) नामक प्रोग्राम में लिखा जाता है। यह कुछ ऐसा है जिसे आपको Arduino की आधिकारिक वेबसाइट से डाउनलोड करना चाहिए, जो यहां पाया जा सकता है। IDE को C/C++ प्रोग्रामिंग भाषाओं में लिखा जाता है।

आईडीई के माध्यम से लिखे और सहेजे गए कोड को स्केच के रूप में जाना जाता है। रेखाचित्रों और कक्षा फ़ाइलों और पुस्तकालयों में शामिल हैं जिन्हें आप ऑनलाइन से शामिल कर सकते हैं या जिन्हें आपने स्वयं बनाया है। इनकी विस्तृत व्याख्या और Arduino में प्रोग्राम कैसे करें यहाँ पाया जा सकता है।

- जैसा कि इस चरण की शुरुआत में देखा गया है, मेरे पास प्रोजेक्ट के मुख्य स्केच पर एक YouTube वीडियो है, आप इसे यहां देख सकते हैं! यह मुख्य स्केच और उसके कार्यों पर जाएगा।

- अब मैं निकटता सेंसर को नियंत्रित करने के लिए बनाई गई लाइब्रेरी पर संक्षेप में जाऊंगा। पुस्तकालय मेरे मुख्य स्केच में कोड की कम पंक्तियों वाले सेंसर से डेटा प्राप्त करना आसान बनाता है।

.h फ़ाइल (HCSR04.h) वह है जो उन कार्यों और चरों को सूचीबद्ध करती है जिनका उपयोग हम इस पुस्तकालय में करेंगे और परिभाषित करेंगे कि उन्हें कौन एक्सेस कर सकता है। हम एक कंस्ट्रक्टर के साथ शुरू करते हैं, जो कोड की एक पंक्ति है जो एक ऑब्जेक्ट को परिभाषित करता है (हमारे मामले में, "HCSR04ProxSensor" जिसका हम उपयोग कर रहे हैं) जो कि कोष्ठक में हमारे द्वारा इनपुट किए गए मान रखता है। ये मान हमारे द्वारा उपयोग किए जा रहे इको और ट्रिगर पिन होंगे, जो हमारे द्वारा बनाए गए सेंसर ऑब्जेक्ट से जुड़े होंगे (जिसे "HCSR04ProxSensor NameOfOurObject" शामिल करके हम जो चाहें नाम दे सकते हैं)। "सार्वजनिक" परिभाषा के भीतर चीजों को पुस्तकालय के भीतर और बाहर (हमारे मुख्य स्केच की तरह) दोनों के द्वारा एक्सेस किया जा सकता है। यह वह जगह है जहां हम अपने कार्यों को सूचीबद्ध करेंगे जिन्हें हम मुख्य स्केच में कहते हैं। "निजी" में हम उन चरों को संग्रहीत करते हैं जो पुस्तकालय को चलाते हैं। ये वेरिएबल्स केवल हमारे पुस्तकालय के कार्यों द्वारा प्रयोग योग्य हैं। यह मूल रूप से हमारे कार्यों का ट्रैक रखने का एक तरीका है कि हमारे द्वारा बनाए गए प्रत्येक सेंसर ऑब्जेक्ट से कौन से चर और मूल्य जुड़े हुए हैं।

अब हम "HCSR04.cpp" फ़ाइल की ओर बढ़ते हैं। यह वह जगह है जहां हम वास्तव में अपने कार्यों और चर को परिभाषित करते हैं और वे कैसे काम करते हैं। यह वैसा ही है जैसे आप अपने मुख्य स्केच में कोड लिख रहे थे। ध्यान दें कि कार्यों को उनके द्वारा लौटाए जाने के लिए निर्दिष्ट किया जाना चाहिए। "रीडसेंसर ()" के लिए, यह एक नंबर (फ्लोट के रूप में) लौटाएगा, इसलिए हम फ़ंक्शन को "फ्लोट HCSR04ProxSensor:: readSensor ()" के साथ चिह्नित करते हैं। ध्यान दें कि हमें "HCSR04ProxSensor::" इस फ़ंक्शन से जुड़े ऑब्जेक्ट का नाम शामिल करना चाहिए। हम अपने कंस्ट्रक्टर का उपयोग करके अपने पिन को परिभाषित करते हैं, "readSensor ()" फ़ंक्शन का उपयोग करके किसी ऑब्जेक्ट की दूरी का पता लगाते हैं, और "getLastValue ()" फ़ंक्शन के साथ अपना अंतिम रीड वैल्यू प्राप्त करते हैं।

चरण 5: 3D- सभी भागों और असेंबली को प्रिंट करें

एक बार पतवार के दो टुकड़े मुद्रित हो जाने के बाद, आप उन्हें पेंटर्स टेप के साथ एक साथ टेप कर सकते हैं। यह इसे एक साथ रखना चाहिए। फिर आप हमारे सीएडी डिज़ाइन के आधार पर अन्य सभी भागों को सामान्य रूप से असेंबली कर सकते हैं।

3D-प्रिंटर g-कोड पर चलते हैं, जिसे आप प्रिंटर के साथ आने वाले स्लाइसर सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके प्राप्त कर सकते हैं। यह सॉफ़्टवेयर एक.stl फ़ाइल (सीएडी में आपके द्वारा बनाए गए हिस्से की) लेगा और इसे प्रिंटर के पढ़ने के लिए कोड में परिवर्तित करेगा (इस फ़ाइल का एक्सटेंशन प्रिंटर के बीच भिन्न होता है)। लोकप्रिय 3D-प्रिंटिंग स्लाइसर में Cura, FlashPrint, और बहुत कुछ शामिल हैं!

3डी-प्रिंटिंग करते समय, यह जानना महत्वपूर्ण है कि इसमें बहुत समय लगता है, इसलिए तदनुसार योजना बनाना सुनिश्चित करें। लंबे प्रिंट समय और भारी भागों से बचने के लिए, आप लगभग 10% के इंफिल के साथ प्रिंट कर सकते हैं। ध्यान दें कि एक उच्च इंफिल प्रिंट में घुसपैठ करने वाले पानी के खिलाफ मदद करेगा, क्योंकि कम छिद्र होंगे, लेकिन यह भागों को भारी बना देगा और अधिक समय लेगा।

लगभग सभी 3D-प्रिंट पानी के लिए उपयुक्त नहीं हैं, इसलिए हमें उन्हें वाटरप्रूफ़ करने की आवश्यकता है। इस परियोजना में, मैंने फ्लेक्स सील लगाना चुना, क्योंकि यह बहुत आसान है और पानी को प्रिंट से बाहर रखने के लिए बहुत अच्छी तरह से काम करता है।

चरण 6: प्रिंट को वॉटरप्रूफ करना

इस प्रिंट को वॉटरप्रूफ करना महत्वपूर्ण है, क्योंकि आप नहीं चाहते कि आपके महंगे इलेक्ट्रॉनिक्स खराब हों!

शुरू करने के लिए, हम पतवार के बाहर और नीचे रेत करेंगे। यह बेहतर सुरक्षा प्रदान करते हुए, फ्लेक्स सील में रिसने के लिए खांचे बनाने के लिए है। आप कुछ हाई ग्रिट/फाइन सैंडपेपर का उपयोग कर सकते हैं। सावधान रहें कि बहुत ज्यादा रेत न डालें, कुछ स्ट्रोक ठीक होने चाहिए।

चरण 7: हल को सैंड करना

जब आप देखेंगे कि सफेद रेखाएँ दिखाई देने लगी हैं तो आपको पता चल जाएगा कि कब रुकना है।

चरण 8: फ्लेक्स सील लागू करें

फ्लेक्स सील लगाने के लिए आप पॉप्सिकल स्टिक या ब्रश का उपयोग कर सकते हैं। सुनिश्चित करें कि किसी भी स्पॉट को याद न करें और पूरी तरह से रहें। आप बस अपने उपकरण को खुले कैन में डुबो सकते हैं और इसे पतवार पर रगड़ सकते हैं।

चरण 9: फ्लेक्स सील को बैठने दें

अब हम प्रतीक्षा करें! आम तौर पर फ्लेक्स सील को थोड़ा सूखने में लगभग 3 घंटे लगते हैं, लेकिन मैं इसे सुनिश्चित करने के लिए 24 घंटे बैठने दूंगा। पतवार को और भी अधिक सुरक्षित रखने के लिए सूखने के बाद आप फ्लेक्स सील का एक और कोट लगा सकते हैं, लेकिन यह थोड़ा अधिक है (मेरे लिए 1 परत ने बहुत अच्छा काम किया)।

चरण 10: विधानसभा और परीक्षण

अब जब फ्लेक्स सील सूखना समाप्त हो गया है, तो मैं बिजली के घटकों को जोड़ने से पहले पानी में पतवार का परीक्षण करने की सलाह दूंगा (यदि पतवार जलरोधक नहीं है, जो आपके Arduino के लिए परेशानी पैदा कर सकता है!) बस इसे अपने सिंक या पूल में ले जाएं और देखें कि क्या नाव बिना किसी रिसाव के 5 मिनट से अधिक समय तक तैर सकती है।

एक बार जब हम सुनिश्चित कर लें कि हमारा पतवार जलरोधक है, तो हम अपने सभी भागों को जोड़ना शुरू कर सकते हैं! Arduino, L298N, और बाकी घटकों को उनके उचित पिन पर सही ढंग से तार करना सुनिश्चित करें।

डीसी मोटर्स में तारों को फिट करने के लिए, मैंने यह सुनिश्चित करने के लिए कि वे बने रहें, मोटर पर लीड की ओर जाने वाले पुरुष को मिलाप किया। सोल्डरिंग यह सुनिश्चित करने के लिए भी उपयोगी है कि आपके सभी कनेक्शन सुरक्षित हैं या यदि आपको एक लंबा तार बनाने की आवश्यकता है। यदि आपने पहले कभी सोल्डर नहीं किया है, तो आप इसके बारे में यहाँ और जान सकते हैं!

एक बार सब कुछ एक साथ हो जाने पर, सभी घटकों को पतवार में रखें और कुछ परीक्षण करें! आप सीरियल मॉनिटर पर दूरी के मूल्यों को पढ़कर सेंसर के कामों की जांच करना चाहते हैं, चेक मोटर्स सही ढंग से घूम रहे हैं, जैसी चीजें।

चरण 11: अंतिम उत्पाद

और अब आपका काम हो गया! टेस्ट ड्राइव में किसी भी त्रुटि के लिए जाँच करें (इलेक्ट्रॉनिक्स को लागू करने से पहले नाव और पतवार का परीक्षण करें) और आप तैयार हैं!