Ponte Móvel: 10 Passos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Somos META_XIII, vindo do Instituto Conjunto da Universidade de Michigan-Shanghai Jiao Tong University (JI). Este manual demonstrativo é feito para nosso projeto de curso VG100, uma ponte móvel controlada pelo Arduino.

A JI foi criada em conjunto em 2006 por duas universidades importantes, UM e SJTU. A JI lidera a cooperação educacional internacional na China, apresentando os estilos educacional americano e chinês. Ele está localizado no campus Minhang de SJTU, a sudoeste de Xangai, onde as empresas de tecnologia se aglomeram.

Existem dois projetos de cursos no VG100, os quais requerem análise, agendamento e cooperação. Este curso prepara os alunos para serem engenheiros com 4 qualificações que a JI aprecia, Internacionalização, Interdisciplinaridade, Inovação e Qualidade. Na competição Projeto1, cada grupo deve construir "uma ponte móvel" com materiais específicos, e o desempenho da ponte no dia do jogo faz uma grande diferença na nota do curso.

No dia do jogo, todos os 19 grupos devem ir ao laboratório no prédio JI e concluir várias partes dos testes. A primeira parte é o teste de função, onde as pontes devem ser capazes de parar os carros e depois abrir para permitir a passagem de um navio. Concluímos todo o processo com sucesso e obtivemos a nota máxima. A segunda parte dos testes são os testes de tamanho e carga. Mais pontuações serão obtidas se a ponte for mais leve e melhor no suporte de carga. Poderíamos suportar 1 kg com variáveis de forma de 2,83 mm. Ficamos em 9º lugar em Estética e em 8º no teste de peso.

Finalmente nossa ponte obteve a nota de 76,7, ocupando o 4º lugar.

Há uma versão resumida das regras mostradas abaixo:

A. Processo de teste de função

uma. Um carro A pode passar pela ponte.

b. Quando A ainda está na ponte, um grande navio C se aproxima da ponte por baixo.

c. A ponte pode detectar C e se elevar após o carro A deixar a ponte para deixar C passar por baixo.

d. Depois que C passa, a ponte pode voltar ao normal em 15s.

B. Teste de carga

Alguns pesos pequenos serão colocados na ponte 100g a mais de cada vez. Pesos são somados até 1kg ou até que a deflexão atinja 4 mm e então registra-se os dados.

C. Teste de tamanho

A massa total da ponte (incluindo a parte do circuito exceto baterias) será registrada e comparada com outros grupos.

Links de vídeo: Clique aqui para curtir nosso vídeo de bridge no jogo!

Esperamos que a introdução possa deixar uma impressão geral sobre nossa ponte.

Etapa 1: Diagrama de conceito

Etapa 2: Análise

Aqui estão algumas explicações para o nosso cálculo sobre as variáveis de forma da ponte para que pudéssemos projetar uma estrutura extremamente leve que pode suportar mais peso em teoria.

Esta parte envolve o conhecimento da análise de força e integral. Esperamos que isso possa ajudá-lo a entender o princípio e aplicá-lo a situações semelhantes ao construir sua ponte.

Etapa 3: Lista de materiais:

** O preço da cola de madeira, fios de algodão, papel de cera e outras ferramentas não está incluído.

Aqui estão alguns hiperlinks para os itens que você pode comprar no Taobao.

Arduino Uno （21,90）

Placa de ensaio （6,24）

Fios de conexão （27,61）

Placa de condução do motor L298N （10,43）

Sensores infravermelhos de 2-30cm 3,3V-5V （31,00）

Micro Servo （8,81）

Motor da engrenagem （30,00）

Placa de madeira Balsa （402,5）

Sarrafo de madeira Balsa （232,06）

Faca （38,40）

Dobradiça （12,76）

Etapa 4: Diagrama de Circuito

Acima é mostrado um breve diagrama de circuito. Os fios com cores diferentes devem ser conectados às bocas lógicas correspondentes. Todos os fios vermelhos significam fonte de alimentação de 9V. Todos os fios pretos significam o aterramento. O fio verde significa o LED verde e o fio rosa significa o LED vermelho.

Duas engrenagens, que têm 100 rotações por segundo, oferecem a força principal para levantar a ponte. Eles são acionados por um driver de motor barato, o driver de motor sem núcleo L298N.

O Micro Servo é projetado para girar um manche que impedirá um carro de passar pela ponte quando ela for levantada. Ele pode girar 90 graus e retornar ao local original.

Quatro sensores infravermelhos são essenciais para detectar o carro e o navio. Eles podem ser úteis para decidir quando a ponte deve ser elevada e baixada.

Todo o processo que atende aos requisitos dos testes de função deve ser conduzido da seguinte forma:

· O sensor 1 detecta a aproximação de um carro A. O sensor 2 detecta a aproximação de um carro C. Eles enviam os sinais para o Arduino para que o LED vermelho ilumine e o micro servo vire o manche para parar o carro B.

· O sensor 3 detecta a saída do Carro A. Em seguida, os motores de engrenagens começam a funcionar e elevar a ponte a uma altura adequada para a passagem do navio C.

· O sensor 4 detecta a partida do navio C. Eles enviam os sinais para o Arduino. Após um intervalo de 15s, os Gear Motors começam a reverter e a derrubar a ponte.

· O Micro Servo retorna à sua condição original e o LED verde emite luz para mostrar a permissão de passagem de um Carro B.

** Preste atenção que os sensores infravermelhos que usamos para construir nossa ponte não são exatamente os mesmos do diagrama mostrado acima. Escolhemos um mais barato que pode ser igualmente útil. A imagem deste tipo é mostrada na lista de materiais.

Etapa 5: fabricar baralho

uma. Corte quatro placas de 1 m * 120 mm * 3 mm em 50 cm de comprimento.

b. Desenhe vários triângulos retângulos bem espaçados com o tamanho de 4 cm de comprimento e 3 cm de largura. Reserve um espaço de 2 cm de largura para cada lado e 0,5 cm de largura entre os triângulos. Corte esses triângulos com facas. ** Tenha cuidado para não quebrar a lateral.

c. Cole cada duas placas juntas com cola de madeira. Coloque e cole um pedaço de papel de cera em ambos os lados do convés.

Etapa 6: fabricar armações

uma. Corte ripas de madeira de 3 mm em 15 cm 、 35 cm e 38 cm de comprimento. Ajuste ligeiramente suas extremidades para formas adequadas para caber na moldura sem interstício. Cole-os juntos. Em seguida, faça mais 3 triângulos idênticos.

b. Corte várias ripas de madeira de 3 mm de tamanho adequado. Cole-os com os (a) triângulos de madeira para formar vários triângulos retângulos isósceles de tamanhos diferentes. (Esta etapa é para aumentar sua estabilidade vertical e beleza.)

c. Corte e cole várias aparas de madeira de 2 mm nas peças de conexão para reforçá-las.

d. Corte várias ripas de madeira de 5 mm em 23 cm. Separe dois (c) triângulos de madeira com uma distância de 23 cm. Fure seis sarrafos entre triângulos. Certifique-se de que eles estão equidistantes. Em seguida, faça outro idêntico.

e. Passe a usar ripas de madeira de 5 mm de tamanho adequado para preencher o espaço entre (d) seis ripas com formas trigonais semelhantes. Cole-os juntos. (d, e etapa é aumentar sua estabilidade lateral, que deveria ser testada, mas cancelada devido a alguns motivos. Portanto, essa estrutura é desnecessária para os requisitos).

Etapa 7: Montagem

uma. Cole o deck com a moldura. A cúspide de um quadro deve exceder a borda da placa enquanto o outro retrai.

b. Corte uma das (a) tábuas em 35 cm de comprimento

Etapa 8: perfeição

uma. Faça quatro furos minúsculos em uma extremidade da placa de 35 cm de comprimento. Faça dois furos correspondentes em uma placa longa de 24 cm. Conecte-os com uma dobradiça e parafusos.

b. Corte quatro ripas de madeira de 8 mm em 15 cm de comprimento. Faça um furo em cada sarrafo na altura de 12 cm. Cole duas ripas em cada placa paralelamente com uma distância de 18 cm. Em seguida, corte quatro palitos de 6 cm para reforçar as “torres”.

c. Fixe uma viga nas duas ripas.

d. Faça dois furos em uma das extremidades das duas placas. Passe os fios de algodão pelos orifícios nas placas da ponte e nas ripas verticais.

e. Faça seis furos na extremidade de ambos os decks para se certificar de que podem ser fixados nos pilares com parafusos.

Etapa 9: montagem do circuito

uma. Corte dois cubos de madeira de 2 cm e cole-os na borda da plataforma articulada na última etapa. Em seguida, cole um motor de engrenagem em cada um dos cubos, respectivamente. Cole a ponta da rosca no fuso com 502.

b. Cole dois sensores infravermelhos para baixo nas duas vigas transversais (a). Cole outros dois sensores infravermelhos em ambos os lados da estrutura, ajuste-os para que sejam apropriados para detectar a nave.

c. Cole um micro servo em uma das ripas na parte móvel da ponte. Em seguida, cole um pedaço de madeira como uma barreira.

d. Corte uma pequena parte da placa de ensaio e prenda-a na outra ripa na parte móvel da ponte. Coloque um LED vermelho e um LED verde na pequena placa de ensaio.

e. Conecte todos os fios e teste repetidamente para garantir a viabilidade do código do Arduino.

Etapa 10: Visão Final do Sistema

Obrigado por consultar nosso manual!

Esperamos que ele possa lhe dar algumas inspirações ao projetar sua ponte móvel.