MEKATRONİK ÇIKRIK TASARIMI

Bugün Arduino Kart ile ilgili ilk tecrübemden bahsedeceğim. Aynı yolun yolcusu olduğumuz Mansur kardeşimle gerçekleştirdiğimiz bu projede asıl amacımız bir step motor kontrol etmek. 

Biz bu projeyi biraz eğlenceli bir hale getirmek istedik. Ne yapabiliriz diye düşündük. " Basit en iyidir." diyerek bir çıkrık yapmaya karar verdik. 

Öncelikle Solidworks programında sistemimizi 3 boyutlu olarak tasarladık. Alınan rendırlar ( render ) aşağıdaki gibidir :

Rendır 1

Rendır 2

 

Rendır 3

Tasarımımızı çok detaylı olmamakla beraber gerçek ölçülere çok yakın bir şekilde gerçekleştirdik.

Daha sonra yeni bir aşamaya geçtik. Bu aşama malzemelerin listelenmesi ve tedariğiydi.

Hemen bir malzeme listesi oluşturduk : 

  - 1 Step Motor KH4234 - B95101 ( 1.8degree/step )

  - 1 Arduino Uno kart

  - 1 Arduino Motor Shield kart

  - 2 Buton

  - 1 Pot. ( B 10K )

  - 1 Makara ( İpi üzerinde sarılı )

  - 1 Kova ( Şişe Kapağı )

  - 1 140x100 Mika ( mm )

  - 1 155x90x32 İçi boş şeffaf kap

Listeyi oluşturduktan sonra malzemeleri tedarik etmeye başladık. Açıkçası step motoru emaneten temin ettik. Bize maliyeti olan sadece Arduino kartlar oldu. 

Malzemeleri tedarik ettikten sonra montaja başladık. Kısa bir sürede montaj işlemini de tamamladık. 

Montaj 1

Aşağıda görüldüğü gibi tasarımda gücü dizüstü bilgisayardan temin etmeyi uygun bulduk.

Montaj 2

Sistemin çalışması çok basit. Kullandığımız 2 adet butondan biri kovayı aşağıya indirmek , diğeri ise yukarı çıkarmak içindir.

Potansiyometre ise bu iniş-çıkış hızını ayarlayabilmek içindir.

Test aşamasında hiçte düşünmediğimiz bir şey ortaya çıktı. Çıkrığı kova aşağı yönde gidecek şekilde çevirdiğimizde suyun kaldırma kuvvetinden dolayı kova bardağın içine batmıyor. Ancak kovanın içine biraz ağırlık koyarak bu sorunu da çözdük.

Sonunda bir kaç matematiksel hesaplamayla projemizi sonlandırdık. 

 > Motorun gücü                 --> P=I.V=1,1.3,41 = 3,751 watt

 > Motorun 1 adımı 1,8˚dir. Dolayısıyla motor :

                            360/1,8 = 200 adımdır

 > Makaranın yarıçapı           --> rm = 11mm = 0,011 m

 > Kovanın boş ağırlığı         --> m1 = 20g = 0,02 kg

 > Kovanın su ile dolu ağırlığı --> m2 = 26g = 0,026 kg

 > Holding Tork ya da Max. Tork --> Tmax. = 35 oz-in = 0,25 N.m

 > Detent Tork ( Yüksüz ve Enerjisiz Tutma Torku) -->  

                             1,7oz-in = 0,012 N.m

  > G = m.g

    G = 0,026.9,8

    G = 0,2548 N

    Sistem sabit makara olduğundan ;

    G = F dir.

  * Sürtünme dikkate alınmayacaktır.

  > h = n.2.π.r  ( n = 3,5 devir )

    h = 3,5.2. π.11 = 241,78 mm = 0,24178 m

  > x = v.t   --> h = v.t

> v1 = h/t1 --> v1 = 0,24178/3  

  t1 = En Hızlı Mod = 3s

  v1 = 0,08m/s

  v2 = h/t2 --> v2 = 0,24178/8  

  t2 = En Yavaş Mod = 8s

  v2 = 0,03m/s

> Açısal Hız => w = v/r

            w1 = v1/r --> 0,08/0,011 = 7,27 rad/s

            w2 = v2/r --> 0,03/0,011 = 2,72 rad /s

 > Açısal Hızların Sağlaması :

 > wrad/s = wrpm.(π/30)

   wrpm1 = (3,5*60)/3 = 70 rpm  w1=70*( π/30) = 7,33 rad/s

   wrpm2 = (3,5*60)/8 = 26,25 rpm  w2=26,25*(π/30)= 2,74 rad/s

 > Tork ( Döndürme Momenti ) :

   T = F.r --> T = 0,2548.0,011 = 2,8028.10-3N.m

 > 2,8028.10-3 N.m torkunu sürmek için ihtiyaç duyulan güç :

   P =t.w

> Hızlı Mod için :

             7,33.2,8028.10-3 = 0,02 watt

> Yavaş Mod için :

             2,74.2,8028.10-3 = 7,68.10-3watt

Projemizin çalışması aşağıdaki gibidir :