Harbour Freight Drill Hacking Fun
Давным-давно я купил буровую установку Harbour Freight, которая стоила меньше двадцати баксов. Я знал, что не стоит ожидать слишком многого от дрели, но я подумал , что двигатель, контроллер двигателя, редуктор, аккумулятор и зарядное устройство для аккумулятора — это довольно крутые вещи за такую цену. Бур не видел большого применения. В какой-то момент я взял его на работу и смастерил для него спиральный гиподиск из канцелярских принадлежностей. Так что я думаю, что это помогло мне в некоторых технических дискуссиях на работе, но в течение многих лет дрель простаивала. Несколько месяцев назад мой сын хотел, чтобы я построил генератор Ван Де Граафа. Изначально я собирался использовать двигатель переменного тока, но в моих коробках с двигателями было очень мало быстрых двигателей переменного тока. Много шаговых двигателей/серводвигателей, много двигателей постоянного тока и двигателей переменного тока с редукторами, но практически нет высокоскоростных двигателей переменного тока.
Я читал инструкции о генераторах Ван Де Граафа, в которых говорилось, что вы должны быть осторожны, чтобы не подключать чувствительную электронику к той же линии, что и генератор! Я действительно не знаю, правда ли это. Но если бы я перешел на беспроводную связь, Pioneer мог бы взять генератор в школу, и нам не пришлось бы беспокоиться о том, что электроника в доме может случайно сломаться. Я вспомнил ту старую дрель, выудил ее и зарядил аккумулятор. К моему большому удивлению, он все еще работал.
Я знал, что мне придется отказаться от шестерни, чтобы получить больше скорости, поэтому я разорвал ее на части. Я снял головку редуктора, и двигатель, казалось, все еще имел достаточную мощность, что обнадёживало. Я открыл спусковой механизм, чтобы посмотреть, что происходит внутри. Я открыл корпус, и все провода сразу выпали. Я держал провода в порядке, поэтому одной рукой я нащупал камеру, чтобы задокументировать порядок проводов. К счастью, позже я обнаружил, что уже сделал достаточно фотографий, чтобы задокументировать проводку, но это был захватывающий момент.
В контроллере используется набор зажимных разъемов, которые освобождают провода, как только корпус открывается. К счастью, триггерный узел имеет приличные метки для всех соединений.
Я не стал подробно разбирать схему, но есть очень хороший N-канальный VMOS-транзистор IRFZ44N, который выполняет все переключения, и у него даже есть собственные внутренние защитные диоды, что означает, что схема очень проста. Триггерный переключатель на самом деле довольно сложный и крутой. Он выполняет разные задачи в зависимости от своего положения. Когда спусковой крючок полностью отпущен, переключатель закорачивает двигатель для быстрой остановки. Когда спусковой крючок нажат полностью, переключатель шунтирует силовой транзистор, поэтому он не выполняет никакой работы. Когда переключатель находится в среднем диапазоне, триггер управляет стеклоочистителем линейного потенциометра, который управляет скоростью двигателя. Там есть небольшая 8-контактная микросхема, которая принимает напряжение этого потенциометра и генерирует сигнал с широтно-импульсной модуляцией, который управляет затвором силового транзистора.
В старой дрели Bosch, которую я починил, ШИМ обеспечивался реальным 555. Этот маленький 8-контактный чип не был помечен, но я немного сомневаюсь, что 555 может управлять такой емкостью затвора, как у Mosfet. Так что кто знает, но для этого проекта это не имеет значения. Я подумал: «О, я могу перевести переключатель в этот средний диапазон, а затем подключить внешний потенциометр для удобного управления скоростью с помощью ручки». Я обрезал встроенный потенциометр с помощью отрезного диска Dremel и интерес. Затем я просверлил отверстие сбоку для выхода проводов. Мне также пришлось взять свою шлифовальную машину и приложить невероятное усилие к узлу ползункового переключателя, который удерживал стеклоочиститель, чтобы освободить место для моих больших припаянных проводов. Переключатель никогда не будет работать так, как раньше. Мне оставалось только надеяться, что это вообще сработает.
Я начал собирать и понял, что один из крошечных зажимов от механизма зажима проводов ножа отсутствует! Я потратил 10 минут на свои захламленные рабочие столы и грязный цех, но безрезультатно.
Я только что сдался, когда (выходя из гаража) наступил и услышал забавный скрип. Там, под моим ботинком, была недостающая клипса! *phew*
Проект сохранен! Будьте осторожны, чтобы не потерять этих маленьких парней. Я снова собрал спусковой механизм без спускового крючка. Первоначальный внутренний банк был около 700 тыс., поэтому я залез в банк на 1 Мб и решил попробовать. Это сработало! На нижнем уровне двигатель будет скулить и не вращаться, но я знал, что могу подключить постоянный резистор, чтобы мы могли установить минимальный рабочий цикл ШИМ, который заставит двигатель и ремень вращаться. Ручка была бы идеальным регулятором скорости. Теперь единственная проблема заключалась в том, что у меня больше не было выключателя. Я очень хотел, чтобы выключатель был встроен в кастрюлю, но когда я пошел в магазин излишков все кастрюли со встроенными переключателями, где бревно-конические кастрюли.
Я предполагаю, что это связано с тем, что большинство людей используют встроенный переключатель, когда им нужны элементы управления в стиле «выкл.
-вкл. громкость», а наше восприятие громкости звука логарифмическое. Что делать? Я не хотел специально заказывать траву только для этого хака. Поэтому я решил построить Franken-Pot (TM). Я купил потенциометр с переключателем, открыл его и заменил резистивные элементы другим линейным потенциометром на 1 мегагерц. Резервуар излишков явно имел гораздо более красивую конструкцию, чем грубый банк RadioShack на 1 мегабайт. Самая большая разница заключалась в том, что центральное контактное кольцо на лишнем горшке было приподнято, но я немного больше отогнул его щетки стеклоочистителя, и они смогли нормально соприкоснуться с центральным кольцом другого горшка. Мне пришлось немного подпилить и отшлифовать, чтобы биты плотно прилегали, но как только я загну язычки обратно, никто не сможет сказать, что это не просто кастрюля.
(Полное раскрытие: в основном, я просто хотел иметь возможность сказать “банка запасов”.)
Так что это было что-то вроде побочного приключения. Я подключил постоянный резистор, чтобы установить минимальный ШИМ, и подключил некоторые разъемы, чтобы потенциометр можно было отсоединить, когда вы откроете основание генератора.
Затем он УДАЛ МЕНЯ . Большая ошибка. У меня был один из тех «О чем я думал?» моменты. Эта штука входила в основание машины, которая должна была выбрасывать вокруг себя искры мощностью 100 кВ. Этот электронный регулятор скорости никогда не выживет там. Мне нужно было вернуться к простому выключателю, и все это приключение с управлением мотором было своего рода забавной тратой времени на два дня! *чмокнуть в лоб*
Упс. FAIL
Вот так:
Нравится Загрузка…
Анимация на флипбуке с помощью сверла – мастерская wolfCat
Когда я увидел эту работу Эдвардо Сальзане , я понял, что должен сделать свой собственный анимированный флип-бокс с нуля. Я думаю, что сделка была заключена после того, как я пошел на Maker Faire и увидел стенд Flipbookit. У них было несколько прекрасно сделанных версий своих комплектов.
Пока я работал над этим проектом, я начал публиковать видео о ходе работы, и одно из них стало очень популярным.
Я использовал дрель, чтобы проверить свою анимацию, и это захватило воображение людей. Это был оригинальный пост в Instagram:
Посмотреть этот пост в Instagram
Пост, которым поделился Федерико Тобон 🐱 (@wolfcatworkshop)
После этого поста со мной связался Окат из doodlersanonymous.com и написал замечательную статью с дополнительными вопросами по проекту. За этим последовали очень лестные посты на других веб-сайтах и в аккаунтах Instagram, включая DesignBoom, BoingBoing, Laughing Squid и Hackaday. Был даже короткий телевизионный ролик на шоу ABC. Я благодарна за внимание и наплыв подписчиков, и получила только приятные и ободряющие комментарии.
В этом посте я покажу вам процесс и включу некоторые файлы и ресурсы, но я не претендую на то, чтобы это была статья с практическими рекомендациями.
Тем не менее, если вы работаете над подобным проектом, не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужна дополнительная помощь. Если вы хотите сделать что-то подобное, но не хотите делать все самостоятельно, я настоятельно рекомендую один из этих наборов.
Анимация:
Первым делом я нарисовал 24-кадровую анимацию. Я разрезал кальку на 24 прямоугольника, которые вдвое превышали размер конечного проекта. Окончательные размеры 4″ x 3,34″, поэтому мой эскиз анимации был сделан на прямоугольниках 8″ x 6,64″. Мне хотелось чего-то простого, поэтому я нарисовал контур одного плавающего существа (позже его назвали счастливо плавающим кальмаром). Сделав это карандашом, я прошлась черной кистью-ручкой. Оглядываясь назад, я бы хотел использовать более качественную бумагу, потому что у меня было много проступлений. Вот результат: После сканирования всех кадров и присвоения им названий в последовательном порядке я использовал инструмент для создания на веб-сайте flipbookit, чтобы преобразовать их в распечатываемые разделенные кадры.
Я сделал минимальное редактирование изображений, потому что думал, что морщинистая текстура бумаги придает анимации некоторый характер.
В следующем временном промежутке вы можете увидеть кадр в сборе. Основа для каждой полурамки представляет собой кусок картона (размеры 4″ x 1,65″) с приклеенной к нему жесткой проволокой длиной 1 мм. Затем на эту жесткую подложку наклеиваются распечатанные рамки. Я беру свой провод из бортов велосипедных шин, но здесь подойдет почти любой провод.
Посмотреть этот пост в Instagram
Пост, которым поделился Федерико Тобон 🐱 (@wolfcatworkshop)
Когда все мои рамы были собраны, я нарисовал (используя fusion360) и вырезал держатель рамы на моем маленьком ЧПУ shapeOko 2.
На этом этапе я его собрал и должен был проверить дрелью. Рождение непреднамеренного интернет-хита:
Конструкция коробки:
Но, конечно, у меня были дальнейшие планы. Я хотел сделать для него коробку, поэтому сделал прототип из пенопласта вокруг существующих частей. Работать с пенопластом удобно, потому что его легко резать, он недорогой и является хорошим заменителем фанеры толщиной 1/4 дюйма. Когда это возможно, я буду делать модели вручную, прежде чем прыгать на компьютер, чтобы максимально приблизить размеры, прежде чем приступить к дизайну.
Прототип пенопластового сердечника с рукояткойВот размеры, которые я выбрал: коробка 5,5″ x 5,5″ x 3,5″ с дополнительными выступами для облегчения сборки:
После вырезания и повторной сборки коробки я перешел к добавлению мотор.
У меня есть тайник с двигателями постоянного тока, и я нашел один из дисковода компакт-дисков с удобной червячной передачей. Я сделал простой держатель двигателя и прикрепил соответствующую пластиковую шестерню к оси с помощью фанерной шайбы и двух винтов:
В моей первой попытке откалибровать скорость двигателя использовался аналоговый ШИМ-контроллер двигателя. Их можно купить за несколько долларов или сделать самостоятельно. Эта установка работала довольно хорошо, поэтому я перешел к установке программируемой музыкальной шкатулки. Я сделал шкив и установил его на ручку музыкальной шкатулки. Затем я добавил еще один шкив к основной оси и соединил их резинкой:
Неисправный шкив музыкальной шкатулки Эта установка не работала по двум причинам: во-первых, двигатель постоянного тока, который я использовал, не имел достаточной мощности на низких скоростях для перемещения всего, а во-вторых, было трудно настроить скорость анимации и скорость музыки, если они были связаны.
Я пробовал шкивы разных размеров, но в итоге остановился на втором двигателе и отдельном регуляторе скорости.
Я установил двигатель на алюминиевую опору ручной работы, чтобы он выдерживал натяжение за счет собственного веса, вот окончательная конфигурация:
Окончательная опора двигателя и шкивЭлектроника:
На этом этапе я перешел к электронике. Мне нужна была функция таймера в дополнение к управлению скоростью двигателя, поэтому я решил использовать Arduino. Я создал прототип схемы, используя Arduino UNO и макетную плату, а затем преобразовал ее в меньший корпус, используя вместо этого Attiny85. Забавно, что я могу написать это за несколько минут, но на самом деле это заняло у меня около двух дней.
Отдельные части проекта хорошо задокументированы в другом месте, и вы можете воспроизвести их с различными компонентами, вот краткое изложение и ссылки, вы также можете найти их в комментариях к моему эскизу Arduino:
- Скорость каждого двигателя контролируется с помощью широтно-импульсной модуляции, поскольку микроконтроллер имеет ограничение по току и напряжению, переключение осуществляется транзистором (см.
пример Transistor Motor Control на сайте Arduino). - Небольшой потенциометр служит физическим интерфейсом для регулировки скорости каждого двигателя (см. пример «Чтение показаний потенциометра»).
- Существует одна кнопка для запуска операции и запуска таймера, поэтому каждый раз, когда вы нажимаете кнопку, анимация воспроизводится в течение 1 минуты, а затем останавливается (см. Учебное пособие по кнопкам и Учебное пособие по отладке).
пример Transistor Motor Control на сайте Arduino).Особенности моей окончательной схемы следующие:
- Чип Attiny85 с внутренним тактовым генератором 1 МГц
- Питание от настенной розетки 12 В, 300 мА
- Мощность регулируется стабилизатором напряжения L7805 с двумя электролитическими конденсаторами
- 10 мкФ на входе
- 47 мкФ на выходе
- Каждый блок управления двигателем переключает 12 В с помощью:
- ТИП112 транзистор
- 1N4001 Диод
- Резистор 270 Ом
- Тримпоты представляют собой внешние ножки 10 кОм, подключенные к 5 В и земле, средняя ножка к контактам A1 и A2 соответственно
- Переключатель использует понижающий резистор 10 кОм, подключенный к земле, а другой конец к 5 В
Вот так это выглядит припаянным к перфорированной плате:
Я упомяну пару моментов, благодаря которым эта установка работает: аналоговые контакты в коде как A1, A2 и A3 соответственно.
Чтобы разместить электронику, выключатель питания и кнопку, я добавил в коробку дополнительный 1-дюймовый уровень. Возможно, если бы мне пришлось делать это снова, я бы построил это с самого начала. Я также хотел, чтобы кнопка имела теплый характер и приятную текстуру, поэтому я сделал ее из дерева:
Кнопка ручной работыКнопка сделана из небольшого стержня, проходящего через блок фанеры, у нее есть небольшой выступ фанеры. в качестве стопора и пружины для обеспечения обратного действия. Штифт приводит в действие небольшой концевой выключатель мгновенного действия, подключенный к Attiny:
Вот вид снизу готового проекта:
вид снизу Моя подруга Джордан написала музыку, и я думаю, что она проделала действительно замечательную работу, смотрите больше ее работ на JordanBalagot.
