Pojďme programovat elektroniku | Arduino

Programování elektroniky: Motorizovaný talíř pro efektní video a fotogrammetrické 3D skenování

  • Dnes oživíme krokový motor NEMA 17 pro 3D tiskárny
  • Postavíme nad ním otočnou platformu s nosností několika kilogramů
  • Může sloužit třeba pro 3D skener a produktové video

Chcete si natočit plynule se otáčející předmět? Anebo chcete vyzkoušet 3D skenování pomocí fotogrammetrické metody? Na začátku budete potřebovat motorizovanou platformu, která se bude otáčet podle zadání. A přesně tu si dnes postavíme

Na jaře jsme se v našem seriálu o programování elektroniky podívali na některé základní součástky, ze kterých se skládá každá domácí 3D tiskárna. Tou nejdůležitější je vedle trysky a topného tělíska samozřejmě krokový motor – v anglické hantýrce stručně stepper.

Tentokrát se k němu vrátíme a postavíme si nad ním základní prototyp přesného otočného zařízení. Česky řečeno, postavíme si motorový otočný talířek.

Podívejte se na video, co si dneska společně postavíme:

Otočný talířek z 3D tiskárny

Co k tomu budeme potřebovat? Jelikož ne každý má doma ve sklepě průmyslový soustruh, o všechny díly se postará běžná domácí 3D tiskárna. Dohromady budeme muset vytisknout tři díly. Tím největším bude válcová nádoba s průměrem 154 mm, uvnitř které bude přišroubovaný krokový motor.

Klepněte pro větší obrázek
Červené ozubené kolečko bude na hřídeli motoru, prstenec pak zacvaknutý v nádobě. Jelikož se skládá ze dvou kusů, které po sobě kloužou jako ložiska, může se otáčet

Na hřídeli motoru bude připevněné první ozubené kolečko s průměrem 20 mm a s 12 zuby. Kolečko bude konečně otáčet prstencem zacvaknutým v horní části nádoby. Prstenec s průměrem 148 mm a 84 zuby bude zároveň sloužit jako ložisko, skládá se totiž ze dvou částí, které tiskárna vyrobí v jednom kusu.

Klepněte pro větší obrázek
Kompletní sestavená otočná platforma. K tisku jsem použil běžnou hmotu PLA, která pro experimenty bohatě stačí. Pro produkční verzi by se hodil odolnější PETG nebo třeba ASA

Jelikož nepoužijeme žádná kuličková ložiska a mazivo, právě tření těchto dvou částí prstence bude limitovat nosnost našeho talířku. Na stranu druhou, 3D motor pro tiskárny si hravě poradí i se zátěží několika kilogramů!

Model pro 3D tisk najdete na mém Tinkercadu. Vycházím z tohoto komplexnějšího projektu na Thingiverse:

Převodní matematika

Ještě jednou, ozubené kolečko na hřídeli motoru bude mít 12 zubů a prstenec, kterým bude otáčet, 84 zubů. Naše primitivní převodovka proto bude disponovat poměrem 7:1. Hřídel krokového motoru se bude muset 7× otočit o 360°, aby se o celých 360° otočil i talíř. A jelikož otáčení našeho krokového motoru můžeme řídit – jak už název napovídá – po jednotlivých krocích, přičemž každý z nich bude odpovídat 1,8° (200 kroků na 360°), získáme poměrně slušnou teoretickou přesnost.

Klepněte pro větší obrázek
Hřídel má proti prstenci převodní poměr 7:1

Pokud se v tom už trošku ztrácíte, tak nabídnu několik převodních příkladů. Jelikož pracujeme s převodem 7:1, platí:

  • Jedno celé otočení hřídele o 360° odpovídá 51,4° otočení talířku
  • Otočení hřídele o 90° odpovídá 12,9°otočení talířku
  • Otočení hřídele o 1 krok (1,8°) odpovídá 0,25714° otočení talířku
  • K otočení talířku o 1° proto potřebujeme 3,88888 kroků motoru

Nutno ale podotknout, že toto je pouze teorie, která předpokládá matematicky dokonalé konstrukční díly. Jelikož si ale všechny vyrobíme na běžné 3D tiskárně s 0,4mm tryskou, takže zuby o sebe budou více drhnout, a stejně tak ložiska prstence, cílem experimentu bude hlavně řízení samotného otáčení a určitě ne laboratorní přesnost na úhlové sekundy.

Pokračování článku patří k prémiovému obsahu

Získejte neomezený přístup a Živě bez reklam už za 41 Kč měsíčně

Témata článku: Programování, Pojďme programovat elektroniku, Raspberry Pi, Arduino, Toshiba, C++, ASA, VMOT, Define, Otáčení, Tiskárna, Stupno, Dirigent, Texas, GPIO, Puls, Arduino Nano, Output, GND, Serial, Low, Koeficient, HIGH, Nemo, Prstenec



Sex manželských párů? Jen výjimečně. Ložnice ovládnou roboti s umělou inteligencí

Sex manželských párů? Jen výjimečně. Ložnice ovládnou roboti s umělou inteligencí

** Sex manželských párů jen při zvláštních příležitostech. ** Ložnice ovládnou sexuální roboti s umělou inteligencí. ** I to je jeden ze závěrů Mezinárodní robotické konference.

Filip KůželJiří Liebreich
RobotiSexUmělá inteligence
Jak poznat, že máte možná hacknutý telefon? Toto je devět symptomů, které můžete pozorovat

Jak poznat, že máte možná hacknutý telefon? Toto je devět symptomů, které můžete pozorovat

** Jak poznat, že je váš smartphone hacknutý? ** Hledejte známky po nestandardním chování telefonu ** Stačí když telefon vydrží méně nebo topí i v klidovém režimu...

Martin Chroust
Jak...Malware
Kurvítka v základní výbavě, výrobci mají umělé zastarávání v malíku. Začalo to bateriemi, pokračuje softwarem

Kurvítka v základní výbavě, výrobci mají umělé zastarávání v malíku. Začalo to bateriemi, pokračuje softwarem

** Nejen mobilní výrobci jsou naučeni rok od roku prodávat stále více telefonů ** Tento trend se však zákonitě musí někdy zastavit ** Jenže, co naplat, když jsou starší zařízení „uměle“ nepoužitelná?

Martin Chroust
Prasklý displejBaterieAktualizace softwaru
Izraelský obrněnec ROBUST autonomně bojuje proti pěchotě i tankům

Izraelský obrněnec ROBUST autonomně bojuje proti pěchotě i tankům

** Izraelský zbrojní gigant Elbit Systems nedávno představil střední obrněné vozidlo ROBUST ** To je určeno pro pokročilý autonomní boj proti pěchotě i obrněným vozidlům ** Nový obrněnec by měl operovat s vysokou mírou autonomie, za každého počasí a prakticky v každém terénu

Stanislav Mihulka
IzraelVojenstvíRoboti
Nastal pravý čas na výměnu telefonu. Jak poznat, že ten váš už dosluhuje?

Nastal pravý čas na výměnu telefonu. Jak poznat, že ten váš už dosluhuje?

** Jak poznat, že váš telefon má nejlepší dny za sebou? ** Vypadá potlučeně, má pavučinu nebo nedostává aktualizace? ** Ukážeme si, kdy má smysl jeho oprava, a kdy už jen koupě nového

Martin Chroust
Prasklý displejVysloužilý mobilSmartphony