উল্টানো দুল: নিয়ন্ত্রণ তত্ত্ব এবং গতিশীলতা: 17 টি ধাপ (ছবি সহ)

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 08:00

ইনভার্টেড পেন্ডুলাম হল গতিবিদ্যা এবং নিয়ন্ত্রণ তত্ত্বের একটি ক্লাসিক সমস্যা যা সাধারণত উচ্চ বিদ্যালয় এবং স্নাতক পদার্থবিজ্ঞান বা গণিত কোর্সে বিস্তারিতভাবে বর্ণনা করা হয়। আমি নিজে গণিত এবং বিজ্ঞানের প্রতি উৎসাহী হওয়ায়, আমি একটি উল্টো দুল তৈরির জন্য আমার ক্লাসের সময় যে ধারণাগুলি শিখেছি তা চেষ্টা করার এবং বাস্তবায়নের সিদ্ধান্ত নিয়েছি। বাস্তব জীবনে এই ধরনের ধারণাগুলি প্রয়োগ করা কেবল আপনার ধারণার বোঝাপড়া জোরদার করতে সাহায্য করে না বরং আপনাকে সমস্যা এবং চ্যালেঞ্জগুলির একটি সম্পূর্ণ নতুন মাত্রায় উন্মোচন করে যা ব্যবহারিকতা এবং বাস্তব জীবনের পরিস্থিতিগুলির সাথে মোকাবিলা করে যা তত্ত্ব শ্রেণীতে কখনও সম্মুখীন হতে পারে না।

এই নির্দেশনায়, আমি প্রথমে ইনভার্টেড পেন্ডুলাম সমস্যা চালু করবো, তারপর সমস্যাটির তত্ত্বের দিকটি আবরণ করব এবং তারপরে এই ধারণাটি জীবনে আনতে প্রয়োজনীয় হার্ডওয়্যার এবং সফ্টওয়্যার নিয়ে আলোচনা করব।

আমি পরামর্শ দিচ্ছি যে আপনি নির্দেশনা দিয়ে যাওয়ার সময় উপরে সংযুক্ত ভিডিওটি দেখুন যা আপনাকে আরও ভাল ধারণা দেবে।

এবং পরিশেষে, অনুগ্রহ করে 'ক্লাসরুম বিজ্ঞান প্রতিযোগিতায়' একটি ভোট দিতে ভুলবেন না যদি আপনি এই প্রকল্পটি পছন্দ করেন এবং নিচের মন্তব্য বিভাগে কোন প্রশ্ন নির্দ্বিধায় ছেড়ে দিন। সুখী করা!:)

ধাপ 1: সমস্যা

উল্টানো পেন্ডুলাম সমস্যাটি আপনার হাতের তালুতে একটি ঝাড়ু বা লম্বা খুঁটির ভারসাম্য বজায় রাখার অনুরূপ, যা আমরা বেশিরভাগই ছোটবেলায় চেষ্টা করেছি। যখন আমাদের চোখ মেরুটিকে একটি নির্দিষ্ট দিকে পতিত হতে দেখে, তখন তারা এই তথ্য মস্তিষ্কে পাঠায় যা নির্দিষ্ট গণনা করে এবং তারপর আপনার বাহুকে নির্দেশ দেয় একটি নির্দিষ্ট গতিতে একটি নির্দিষ্ট অবস্থানে যেতে যাতে মেরুর গতিবিধি মোকাবেলা করতে পারে, যা আশা করি উল্লম্ব পর্যন্ত মেরু ফিরে। এই প্রক্রিয়াটি সেকেন্ডে কয়েকশ বার পুনরাবৃত্তি হয় যা মেরুকে সম্পূর্ণ আপনার নিয়ন্ত্রণে রাখে। উল্টানো দুল একইভাবে কাজ করে। উদ্দেশ্য হল একটি প্যান্ডুলামকে উল্টো করে একটি কার্টে ভারসাম্য বজায় রাখা যাকে চলাচলের অনুমতি দেওয়া হয়। চোখের পরিবর্তে, পেন্ডুলামের অবস্থান সনাক্ত করতে একটি সেন্সর ব্যবহার করা হয় যা কম্পিউটারে তথ্য প্রেরণ করে যা কিছু গণনা করে এবং অ্যাকচুয়েটরদের নির্দেশ দেয় যাতে কার্টটি আবার পেন্ডুলাম উল্লম্ব করতে পারে।

পদক্ষেপ 2: সমাধান

একটি পেন্ডুলামকে ভারসাম্যপূর্ণ করার এই সমস্যাটির জন্য এই সিস্টেমে চলাচল এবং শক্তিগুলির অন্তর্দৃষ্টি প্রয়োজন। অবশেষে, এই অন্তর্দৃষ্টি আমাদেরকে সিস্টেমের "গতির সমীকরণ" নিয়ে আসতে অনুমতি দেবে যা অ্যাকচুয়েটরে যাওয়া আউটপুট এবং সেন্সর থেকে আসা ইনপুটগুলির মধ্যে সম্পর্ক গণনা করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

আপনার স্তরের উপর নির্ভর করে গতির সমীকরণ দুটি উপায়ে উদ্ভূত হতে পারে। এগুলি হয় নিউটনের মৌলিক আইন এবং কিছু উচ্চ বিদ্যালয় স্তরের গণিত ব্যবহার করে বা লেগ্রাঞ্জিয়ান মেকানিক্স ব্যবহার করে যা সাধারণত স্নাতক পদার্থবিজ্ঞান কোর্সে চালু করা হয়। (দ্রষ্টব্য: নিউটনের আইন ব্যবহার করে গতির সমীকরণগুলি বের করা সহজ কিন্তু ক্লান্তিকর, যদিও লেগ্রাঞ্জিয়ান মেকানিক্স ব্যবহার করা অনেক বেশি মার্জিত কিন্তু লেগ্রাঞ্জিয়ান মেকানিক্সের বোঝার প্রয়োজন যদিও উভয় পন্থা অবশেষে একই সমাধানের দিকে নিয়ে যায়)।

উভয় পদ্ধতি এবং তাদের আনুষ্ঠানিক উদ্ভবগুলি সাধারণত গণিত বা পদার্থবিজ্ঞানের উচ্চ বিদ্যালয় বা স্নাতক শ্রেণীতে আচ্ছাদিত হয়, যদিও তারা সহজেই একটি সহজ গুগল অনুসন্ধান ব্যবহার করে বা এই লিঙ্কটিতে গিয়ে পাওয়া যেতে পারে। গতির চূড়ান্ত সমীকরণগুলি পর্যবেক্ষণ করে আমরা চারটি পরিমাণের মধ্যে একটি সম্পর্ক লক্ষ্য করি:

• উল্লম্বের দোলকের কোণ
• পেন্ডুলামের কৌণিক বেগ
• পেন্ডুলামের কৌণিক ত্বরণ
• কার্টের রৈখিক ত্বরণ

যেখানে প্রথম তিনটি হল এমন পরিমাণ যা সেন্সর দ্বারা পরিমাপ করা হবে এবং শেষ পরিমাণটি সঞ্চালনের জন্য অ্যাকচুয়েটরের কাছে পাঠানো হবে।

ধাপ 3: নিয়ন্ত্রণ তত্ত্ব

কন্ট্রোল থিওরি হল গণিতের একটি সাবফিল্ড যা ইঞ্জিনিয়ারড প্রসেস এবং মেশিনে ডায়নামিক্যাল সিস্টেম নিয়ন্ত্রণ ও পরিচালনা করে। উদ্দেশ্য হল সাধারণভাবে স্থিতিশীলতা অর্জনের জন্য একটি নিয়ন্ত্রণ মডেল বা একটি নিয়ন্ত্রণ লুপ তৈরি করা। আমাদের ক্ষেত্রে, উল্টো দুল ভারসাম্য বজায় রাখুন।

দুটি প্রধান ধরণের নিয়ন্ত্রণ লুপ রয়েছে: খোলা লুপ নিয়ন্ত্রণ এবং বন্ধ লুপ নিয়ন্ত্রণ। ওপেন লুপ কন্ট্রোল বাস্তবায়নের সময়, কন্ট্রোল অ্যাকশন বা কন্ট্রোলারের কমান্ড সিস্টেমের আউটপুট থেকে স্বাধীন। এর একটি ভাল উদাহরণ হল একটি চুল্লি, যেখানে চুল্লিটি যে পরিমাণ সময় থাকে তা সম্পূর্ণরূপে টাইমারের উপর নির্ভর করে।

যদিও একটি বন্ধ লুপ সিস্টেমে, নিয়ন্ত্রকের কমান্ড সিস্টেমের অবস্থা থেকে প্রতিক্রিয়া উপর নির্ভর করে। আমাদের ক্ষেত্রে, ফিডব্যাক হল স্বাভাবিকের রেফারেন্সের সাথে দোলকের কোণ যা কার্টের গতি এবং অবস্থান নির্ধারণ করে, অতএব এই সিস্টেমটি একটি বন্ধ লুপ সিস্টেম তৈরি করে। উপরে সংযুক্ত একটি বন্ধ লুপ সিস্টেমের একটি ব্লক ডায়াগ্রাম আকারে একটি চাক্ষুষ উপস্থাপনা।

বেশ কয়েকটি প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়া কৌশল রয়েছে তবে সর্বাধিক ব্যবহৃত একটি হল আনুপাতিক – অবিচ্ছেদ্য -ডেরিভেটিভ কন্ট্রোলার (পিআইডি নিয়ামক), যা আমরা ব্যবহার করতে যাচ্ছি।

দ্রষ্টব্য: এই ধরনের নিয়ামকদের কাজকর্ম বোঝা একটি সফল নিয়ামক তৈরিতে খুবই উপকারী যদিও এই ধরনের নিয়ন্ত্রকের ক্রিয়াকলাপ ব্যাখ্যা করা এই নির্দেশের আওতার বাইরে। যদি আপনার কোর্সে এই ধরণের কন্ট্রোলার না আসে তবে অনলাইনে অনেক উপকরণ রয়েছে এবং একটি সহজ গুগল অনুসন্ধান বা একটি অনলাইন কোর্স সাহায্য করবে।

ধাপ 4: আপনার শ্রেণীকক্ষে এই প্রকল্পটি বাস্তবায়ন করা

বয়স গ্রুপ: এই প্রকল্পটি প্রাথমিকভাবে উচ্চ বিদ্যালয় বা স্নাতক শিক্ষার্থীদের জন্য, কিন্তু ছোট শিশুদের কাছে ধারণার একটি সংক্ষিপ্ত বিবরণ দিয়ে কেবল একটি প্রদর্শনী হিসাবে উপস্থাপন করা যেতে পারে।

ধারণাগুলি আচ্ছাদিত: এই প্রকল্পের আওতাভুক্ত প্রধান ধারণাগুলি হল গতিবিদ্যা এবং নিয়ন্ত্রণ তত্ত্ব।

সময় প্রয়োজন: একবার সমস্ত অংশ একত্রিত এবং গড়া হয়, একত্রিত করতে 10 থেকে 15 মিনিট সময় লাগে। কন্ট্রোল মডেল তৈরি করতে আরো কিছু সময় প্রয়োজন, এর জন্য শিক্ষার্থীদের 2 থেকে 3 দিন সময় দেওয়া যেতে পারে। একবার প্রতিটি পৃথক ছাত্র (বা ছাত্রদের গ্রুপ) তাদের নিজ নিজ নিয়ন্ত্রণ মডেল তৈরি করে, অন্য দিনটি ব্যক্তি বা দলকে প্রদর্শনের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে।

এই প্রকল্পটি আপনার শ্রেণীকক্ষে বাস্তবায়নের একটি উপায় হল সিস্টেমটি তৈরি করা (নিম্নলিখিত ধাপে বর্ণিত), যখন ব্যাচ গতিবিদ্যা সম্পর্কিত পদার্থবিজ্ঞানের সাবটপিক্সে কাজ করছে বা যখন তারা গণিত ক্লাসে নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা অধ্যয়ন করছে। এইভাবে, ক্লাসের সময় তারা যে ধারণা এবং ধারণাগুলি জুড়ে আসে তা সরাসরি তাদের বাস্তব ধারণার বাস্তব বাস্তব প্রয়োগে প্রয়োগ করা যেতে পারে কারণ তাদের ধারণাগুলি আরও স্পষ্ট করে তোলে কারণ বাস্তব জীবনে এটি বাস্তবায়নের চেয়ে নতুন ধারণা শেখার আর কোন ভাল উপায় নেই।

একটি একক সিস্টেম তৈরি করা যেতে পারে, একসাথে একটি ক্লাস হিসাবে এবং তারপর ক্লাসটি দলে বিভক্ত করা যেতে পারে, প্রতিটি বিল্ডিং শুরু থেকে একটি নিয়ন্ত্রণ মডেল। প্রতিটি দল তার প্রতিযোগিতার বিন্যাসে তাদের কাজ প্রদর্শন করতে পারে, যেখানে সবচেয়ে ভালো নিয়ন্ত্রণের মডেলটি হল যেটি দীর্ঘতম ভারসাম্য বজায় রাখতে পারে এবং নজড় সহ্য করতে পারে এবং জোরালোভাবে ধাক্কা দিতে পারে।

আপনার ক্লাসরুমে এই প্রকল্পটি বাস্তবায়নের আরেকটি উপায় হল বড় বাচ্চাদের (উচ্চ বিদ্যালয় স্তর বা তার বেশি) তৈরি করা, এই প্রকল্পটি বিকাশ করা এবং ছোট বাচ্চাদের গতিশীলতা এবং নিয়ন্ত্রণের একটি ওভারভিউ দেওয়ার সময় এটি প্রদর্শন করা। এটি কেবল ছোট বাচ্চাদের জন্য পদার্থবিজ্ঞান এবং গণিতের প্রতি আগ্রহ জাগাতে পারে না বরং বয়স্ক শিক্ষার্থীদের তাদের তত্ত্বের ধারণাগুলি স্ফটিক করতে সহায়তা করবে কারণ আপনার ধারণাগুলিকে শক্তিশালী করার অন্যতম সেরা উপায় এটি অন্যদের, বিশেষ করে ছোট বাচ্চাদের এটির প্রয়োজন অনুসারে ব্যাখ্যা করা। আপনি একটি খুব সহজ এবং স্পষ্ট পদ্ধতিতে আপনার ধারনা প্রণয়ন করতে।

ধাপ 5: যন্ত্রাংশ এবং সরবরাহ

কার্টটিকে একক ডিগ্রী স্বাধীনতা দিয়ে রেলের একটি সেটে অবাধে চলাচলের অনুমতি দেওয়া হবে। এখানে দুল এবং কার্ট এবং রেল সিস্টেম তৈরির জন্য প্রয়োজনীয় যন্ত্রাংশ এবং সরবরাহ রয়েছে:

ইলেকট্রনিক্স:

• একটি Arduino সামঞ্জস্যপূর্ণ বোর্ড, যে কোন কাজ করবে। যদি আপনি ইলেকট্রনিক্সের সাথে খুব বেশি অভিজ্ঞ না হন তবে আমি একটি ইউনো সুপারিশ করি কারণ এটি অনুসরণ করা সহজ হবে।
• একটি নেমা 17 স্টেপার মোটর, যা কার্টের জন্য অ্যাকচুয়েটর হিসাবে কাজ করবে।
• একজন স্টেপার মোটর ড্রাইভার, আবার কিছু কাজ করবে, কিন্তু আমি A4988 স্টেপার মোটর চালকের পরামর্শ দিচ্ছি কারণ এটি অনুসরণ করা সহজ হবে।
• একটি MPU-6050 সিক্স-অ্যাক্সিস (Gyro + Accelerometer), যা বিভিন্ন প্যারামিটার যেমন পেন্ডুলামের কোণ এবং কৌণিক বেগ সনাক্ত করবে।
• একটি 12v 10A পাওয়ার সাপ্লাই, 10A আসলে এই নির্দিষ্ট প্রজেক্টের জন্য সামান্য ওভারকিল, 3A এর উপরে যেকোনো কিছু কাজ করবে, কিন্তু অতিরিক্ত কারেন্ট আঁকার সম্ভাবনা থাকলে ভবিষ্যতে উন্নয়নের সুযোগ পাওয়া যায় যেখানে আরও বেশি বিদ্যুতের প্রয়োজন হতে পারে।

হার্ডওয়্যার:

• 16 এক্স বিয়ারিং, আমি স্কেটবোর্ড বিয়ারিং ব্যবহার করেছি এবং তারা দুর্দান্ত কাজ করেছে
• 2 x GT2 pulleys এবং বেল্ট
• 1.5 ইঞ্চি পিভিসি পাইপের প্রায় 2.4 মিটার
• 4 মিমি বাদাম এবং বোল্টের গুচ্ছ

এই প্রজেক্টে ব্যবহৃত কিছু অংশ 3D প্রিন্টেড ছিল, তাই 3D প্রিন্টার থাকা খুবই উপকারী হবে, যদিও স্থানীয় বা অনলাইন 3D প্রিন্টিং সুবিধা সাধারণত পাওয়া যায়।

সমস্ত যন্ত্রাংশের মোট খরচ 50 ডলারের একটু কম (3D প্রিন্টার বাদে)

ধাপ 6: 3D মুদ্রিত অংশ

কার্ট এবং রেল সিস্টেমের কিছু অংশ কাস্টম তৈরি করতে হয়েছিল, তাই আমি ক্যাড ফাইলগুলি মডেল করতে এবং 3D প্রিন্টারে 3D মুদ্রণ করার জন্য Fusion360 ব্যবহার করার জন্য Autodesk এর বিনামূল্যে ব্যবহার করেছি।

কিছু অংশ যা সম্পূর্ণরূপে 2 ডি আকারের ছিল, যেমন দুল এবং গ্যান্ট্রি বিছানা, লেজার-কাটা ছিল কারণ এটি অনেক দ্রুত ছিল। সমস্ত STL ফাইলগুলি জিপ করা ফোল্ডারে নীচে সংযুক্ত রয়েছে। এখানে সমস্ত অংশগুলির একটি সম্পূর্ণ তালিকা রয়েছে:

• 2 x গ্যান্ট্রি রোলার
• 4 x শেষ ক্যাপস
• 1 এক্স স্টেপার বন্ধনী
• 2 এক্স অলস পুলি বিয়ারিং হোল্ডার
• 1 x পেন্ডুলাম হোল্ডার
• 2 x বেল্ট সংযুক্তি
• 1 x দুল বহনকারী ধারক (a)
• 1 x দুল বহনকারী ধারক (খ)
• 1 এক্স পুলি হোল স্পেসার
• 4 x বিয়ারিং হোল স্পেসার
• 1 এক্স গ্যান্ট্রি প্লেট
• 1 এক্স স্টেপার হোল্ডার প্লেট
• 1 এক্স অলস পুলি হোল্ডার প্লেট
• 1 x দুল (ক)
• 1 x পেন্ডুলাম (খ)

মোট 24 টি অংশ আছে, যা মুদ্রণ করতে খুব বেশি সময় নেয় না কারণ অংশগুলি ছোট এবং একসাথে মুদ্রিত হতে পারে। এই নির্দেশের সময়, আমি এই তালিকার নামের উপর ভিত্তি করে অংশগুলি উল্লেখ করব।

ধাপ 7: গ্যান্ট্রি রোলার্স একত্রিত করা

গ্যান্ট্রি রোলারগুলি কার্টের চাকার মতো। এগুলি পিভিসি ট্র্যাক বরাবর ঘুরবে যা কার্টকে ন্যূনতম ঘর্ষণের সাথে মসৃণভাবে চলতে দেবে। এই পদক্ষেপের জন্য, দুটি 3D মুদ্রিত গ্যান্ট্রি রোলার, 12 টি বিয়ারিং এবং একগুচ্ছ বাদাম এবং বোল্ট নিন। আপনি প্রতি বেলন 6 বিয়ারিং প্রয়োজন হবে। বাদাম এবং বোল্ট ব্যবহার করে রোলারের সাথে বিয়ারিং সংযুক্ত করুন (রেফারেন্স হিসাবে ছবিগুলি ব্যবহার করুন)। একবার প্রতিটি রোলার তৈরি হয়ে গেলে সেগুলিকে পিভিসি পাইপের দিকে স্লাইড করুন।

ধাপ 8: ড্রাইভ সিস্টেম একত্রিত করা (স্টেপার মোটর)

কার্টটি একটি আদর্শ নেমা 17 স্টেপার মোটর দ্বারা চালিত হতে চলেছে। স্টেপার দিয়ে সেট হিসাবে আসা উচিত এমন স্ক্রু ব্যবহার করে মোটরটিকে স্টেপার বন্ধনীতে আটকে দিন। তারপরে স্টেপার হোল্ডার প্লেটে বন্ধনীটি স্ক্রু করুন, ব্র্যাকেটের 4 টি গর্তকে প্লেটে 4 এর সাথে সারিবদ্ধ করুন এবং বাদাম এবং বোল্টগুলি একসাথে সুরক্ষিত করুন। পরবর্তীতে, মোটরের শ্যাফ্টে GT2 পুলি মাউন্ট করুন এবং আরও বাদাম এবং বোল্ট ব্যবহার করে নীচে থেকে স্টেপার হোল্ডার প্লেটে 2 টি এন্ডক্যাপ সংযুক্ত করুন। একবার হয়ে গেলে, আপনি পাইপগুলিতে এন্ডক্যাপগুলি স্লাইড করতে পারেন। যদি পাইপগুলিতে এন্ডক্যাপগুলি জোর করার পরিবর্তে ফিট খুব সঠিক হয়, আমি 3D মুদ্রিত এন্ডক্যাপের অভ্যন্তরীণ পৃষ্ঠকে স্যান্ড করার সুপারিশ করি যতক্ষণ না ফিটটি স্ন্যাগ হয়।

ধাপ 9: ড্রাইভ সিস্টেম একত্রিত করা (নিষ্ক্রিয় পুলি)

আমি যে বাদাম এবং বোল্টগুলি ব্যবহার করছিলাম তা ছিল 4 মিমি ব্যাসের যদিও পুলি এবং বিয়ারিংয়ের ছিদ্র 6 মিমি ছিল, এজন্য আমাকে 3 ডি প্রিন্ট অ্যাডাপ্টার করতে হয়েছিল এবং সেগুলিকে পুলি এবং বিয়ারিংয়ের গর্তে ধাক্কা দিতে হয়েছিল যাতে তারা তা না করে বোল্ট উপর wobble। আপনার যদি সঠিক আকারের বাদাম এবং বোল্ট থাকে তবে আপনার এই পদক্ষেপের প্রয়োজন হবে না।

অলস পুলি ভারবহন ধারক মধ্যে bearings ফিট। আবার যদি ফিট খুব টাইট হয়, নিষ্ক্রিয় পুলি বহনকারী ধারকের অভ্যন্তরীণ দেয়ালকে হালকাভাবে বালি করতে স্যান্ডপেপার ব্যবহার করুন। একটি বিয়ারিংয়ের মধ্য দিয়ে একটি বোল্ট পাস করুন, তারপর বোল্টের উপর একটি পুলি স্লিপ করুন এবং দ্বিতীয় ভারবহন এবং নিষ্ক্রিয় পুলি বিয়ারিং হোল্ডার সেট দিয়ে অন্য প্রান্তটি বন্ধ করুন।

একবার এটি হয়ে গেলে নিষ্ক্রিয় পুলি হোল্ডার জোড়াকে নিষ্ক্রিয় পুলি হোল্ডার প্লেটে সংযুক্ত করুন এবং পূর্ববর্তী ধাপের অনুরূপ এই প্লেটের নিচের দিকে এন্ডক্যাপ সংযুক্ত করুন। অবশেষে, এই এন্ডক্যাপগুলি ব্যবহার করে দুটি পিভিসি পাইপের বিপরীত প্রান্তটি ক্যাপ করুন। এর সাথে আপনার কার্টের জন্য রেলগুলি সম্পূর্ণ।

ধাপ 10: গ্যান্ট্রি একত্রিত করা

পরবর্তী ধাপ হল কার্ট তৈরি করা। গ্যান্ট্রি প্লেট এবং 4 টি বাদাম এবং বোল্ট ব্যবহার করে দুটি রোলার একসাথে সংযুক্ত করুন। গ্যান্ট্রি প্লেটগুলিতে স্লট রয়েছে যাতে আপনি সামান্য সমন্বয়ের জন্য প্লেটের অবস্থান সামঞ্জস্য করতে পারেন।

এরপরে, গ্যান্ট্রি প্লেটের উভয় পাশে দুটি বেল্ট সংযুক্তি মাউন্ট করুন। এগুলি নিচ থেকে সংযুক্ত করতে ভুলবেন না অন্যথায় বেল্টটি একই স্তরে থাকবে না। নীচে থেকে বোল্টগুলি প্রবেশ করতে ভুলবেন না, কারণ অন্যথায়, যদি বোল্টগুলি খুব দীর্ঘ হয় তবে তারা বেল্টের জন্য বাধা সৃষ্টি করতে পারে।

সবশেষে, বাদাম এবং বোল্ট ব্যবহার করে কার্টের সামনের দিকে দুল ধারক সংযুক্ত করুন।

ধাপ 11: পেন্ডুলাম একত্রিত করা

পেন্ডুলাম দুটি টুকরো করে তৈরি করা হয়েছিল কেবল উপাদান সংরক্ষণের জন্য। আপনি দাঁতগুলিকে সারিবদ্ধ করে এবং তাদের সুপারগ্লুইং করে দুটি টুকরা একসাথে আটকে রাখতে পারেন। আবার বিয়ারিং হোল স্পেসারগুলিকে দুইটি বিয়ারিং -এ ধাক্কা দিন যাতে ছোট বোল্ট ব্যাসের ক্ষতিপূরণ হয় এবং তারপর বিয়ারিংগুলিকে দুটি পেন্ডুলাম বিয়ারিং হোল্ডার টুকরোর ভারবহন গর্তে ধাক্কা দিন। পেন্ডুলামের নিচের প্রান্তের প্রতিটি পাশে দুটি থ্রিডি প্রিন্টেড পার্টস বেঁধে নিন এবং পেন্ডুলাম বিয়ারিং হোল্ডারের মধ্য দিয়ে যাওয়া nut টি বাদাম এবং বোল্ট ব্যবহার করে together টি একসাথে সুরক্ষিত করুন। দুটি বিয়ারিংয়ের মধ্য দিয়ে একটি বোল্ট পাস করুন এবং সংশ্লিষ্ট বাদাম দিয়ে অন্য প্রান্তটি সুরক্ষিত করুন।

এর পরে, আপনার MPU6050 ধরুন এবং মাউন্ট স্ক্রু ব্যবহার করে দুলটির বিপরীত প্রান্তে এটি সংযুক্ত করুন।

ধাপ 12: পেন্ডুলাম এবং বেল্ট মাউন্ট করা

চূড়ান্ত পদক্ষেপ হল কার্টের উপর দুল মাউন্ট করা। আপনি আগে দুটি পেন্ডুলাম বিয়ারিংয়ের মধ্য দিয়ে যে বোল্টটি পাস করেছিলেন তা দিয়ে এটি করুন, কার্টের সামনের অংশে লাগানো পেন্ডুলাম হোল্ডারের ছিদ্রের মাধ্যমে এবং কার্টে দুল সুরক্ষিত করতে অন্য প্রান্তে বাদাম ব্যবহার করুন।

অবশেষে, আপনার GT2 বেল্টটি ধরুন এবং প্রথমে কার্টের উপর আটকে থাকা বেল্ট সংযুক্তিগুলির এক প্রান্তকে সুরক্ষিত করুন। এর জন্য, আমি একটি ঝরঝরে 3D মুদ্রণযোগ্য বেল্ট ক্লিপ ব্যবহার করেছি যা বেল্টের শেষের দিকে ক্লিপ করে এবং এটি সরু স্লটের মধ্য দিয়ে পিছলে যাওয়া থেকে বাধা দেয়। এই লিঙ্কটি ব্যবহার করে থিংভার্সে এই টুকরাটির স্টল পাওয়া যাবে। স্টেপার পুলি এবং অলস পুলির চারপাশে বেল্টটি মোড়ানো এবং বেল্টের অন্য প্রান্তটিকে কার্টের বিপরীত প্রান্তে বেল্ট সংযুক্তি টুকরাতে সুরক্ষিত করুন। বেল্টকে টেনশন করার সময় নিশ্চিত করুন যে খুব বেশি শক্ত করবেন না বা খুব বেশি হারাবেন না এবং এর সাথে আপনার দুল এবং কার্ট সম্পূর্ণ!

ধাপ 13: তারের এবং ইলেকট্রনিক্স

তারের মধ্যে MPU6050 আরডুইনো এবং ড্রাইভ সিস্টেমের তারের সাথে সংযুক্ত থাকে। প্রতিটি উপাদানকে সংযুক্ত করতে উপরের সংযুক্ত তারের চিত্রটি অনুসরণ করুন।

MPU6050 থেকে Arduino:

• GND থেকে GND
• +5v থেকে +5v
• এসডিএ থেকে এ 4
• এসসিএল থেকে এ 5
• Int থেকে D2

স্টেপার চালক থেকে স্টেপার মোটর:

• কুণ্ডলী 1 (ক) থেকে 1 এ
• কয়েল 1 (খ) থেকে 1 বি
• কুণ্ডলী 2 (a) থেকে 2A
• কুণ্ডলী 2 (খ) থেকে 2 বি

আরডুইনোতে স্টেপার ড্রাইভার:

• GND থেকে GND
• VDD থেকে +5v
• ST3 থেকে D3
• DIR থেকে D2
• বিদ্যুৎ সরবরাহের ইতিবাচক টার্মিনালে ভিএমওটি
• GND থেকে পাওয়ার সাপ্লাই এর গ্রাউন্ড টার্মিনাল

স্টেপার ড্রাইভারের স্লিপ এবং রিসেট পিনগুলিকে একটি জাম্পারের সাথে সংযুক্ত করা দরকার। এবং পরিশেষে, বিদ্যুৎ সরবরাহের ধনাত্মক এবং স্থল টার্মিনালের সাথে সমান্তরালভাবে প্রায় 100 ইউএফের একটি ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরের সংযোগ করা একটি ভাল ধারণা।

ধাপ 14: সিস্টেম নিয়ন্ত্রণ (আনুপাতিক নিয়ন্ত্রণ)

প্রাথমিকভাবে, আমি একটি মৌলিক আনুপাতিক নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা চেষ্টা করার সিদ্ধান্ত নিয়েছি, অর্থাৎ, কার্টের বেগ একটি নির্দিষ্ট ফ্যাক্টর দ্বারা পেন্ডুলাম উল্লম্বের সাথে যে কোণটি তৈরি করে তার সমানুপাতিক। সব অংশ সঠিকভাবে কাজ করেছে তা নিশ্চিত করার জন্য এটি কেবল একটি পরীক্ষা ছিল। যদিও, এই মৌলিক আনুপাতিক ব্যবস্থা যথেষ্ট শক্তিশালী ছিল দুলটি ইতিমধ্যেই ভারসাম্য বজায় রাখার জন্য। দুল এমনকি মৃদু ধাক্কা এবং nudges বেশ শক্তভাবে প্রতিহত করতে পারে। যদিও এই নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থাটি অসাধারণভাবে কাজ করেছে, এটিতে এখনও কিছু সমস্যা ছিল। যদি কেউ নির্দিষ্ট সময়ে আইএমইউ রিডিংয়ের গ্রাফটি দেখে নেয়, আমরা স্পষ্টভাবে সেন্সর রিডিংয়ে দোলনা লক্ষ্য করতে পারি। এটি বোঝায় যে যখনই নিয়ামক একটি সংশোধন করার চেষ্টা করে, এটি সর্বদা একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ দ্বারা overshooting হয়, যা আসলে, একটি আনুপাতিক নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার খুব প্রকৃতি। এই সামান্য ত্রুটিটি একটি ভিন্ন ধরণের নিয়ামক প্রয়োগ করে সংশোধন করা যেতে পারে যা এই সমস্ত বিষয় বিবেচনা করে।

আনুপাতিক নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার কোড নিচে সংযুক্ত করা হয়েছে। কোডটির জন্য কয়েকটি অতিরিক্ত লাইব্রেরির সমর্থন প্রয়োজন যা MPU6050 লাইব্রেরি, পিআইডি লাইব্রেরি এবং অ্যাকসেলস্টেপার লাইব্রেরি। এগুলি Arduino IDE- এর ইন্টিগ্রেটেড লাইব্রেরি ম্যানেজার ব্যবহার করে ডাউনলোড করা যায়। শুধু স্কেচে যান >> লাইব্রেরি অন্তর্ভুক্ত করুন >> লাইব্রেরি পরিচালনা করুন, এবং তারপর সার্চ বারে শুধু PID, MPU6050 এবং AccelStepper অনুসন্ধান করুন এবং ইনস্টল বোতামে ক্লিক করে সেগুলি ইনস্টল করুন।

যদিও, আপনারা যারা বিজ্ঞান এবং গণিতের প্রতি উৎসাহী তাদের জন্য আমার পরামর্শ, শুরু থেকে এই ধরণের একটি নিয়ামক তৈরি করার চেষ্টা করুন। এটি কেবল গতিশীলতা এবং নিয়ন্ত্রণ তত্ত্ব সম্পর্কে আপনার ধারণাগুলিকে শক্তিশালী করবে না বরং বাস্তব জীবনের অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে আপনার জ্ঞান বাস্তবায়নের সুযোগ দেবে।

ধাপ 15: সিস্টেম নিয়ন্ত্রণ (পিআইডি নিয়ন্ত্রণ)

সাধারণত, বাস্তব জীবনে, একবার একটি নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা তার প্রয়োগের জন্য যথেষ্ট শক্তিশালী প্রমাণিত হলে, প্রকৌশলীরা সাধারণত আরো জটিল নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা ব্যবহার করে পরিস্থিতিগুলিকে জটিল করে তোলার পরিবর্তে প্রকল্পটি সম্পূর্ণ করেন। কিন্তু আমাদের ক্ষেত্রে, আমরা এই বিপরীত দুলটি সম্পূর্ণরূপে শিক্ষাগত উদ্দেশ্যে তৈরি করছি। অতএব আমরা আরও জটিল নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা যেমন পিআইডি নিয়ন্ত্রণের দিকে অগ্রসর হওয়ার চেষ্টা করতে পারি, যা মৌলিক আনুপাতিক নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার চেয়ে অনেক বেশি শক্তিশালী বলে প্রমাণিত হতে পারে।

যদিও পিআইডি নিয়ন্ত্রণ বাস্তবায়নের জন্য অনেক বেশি জটিল ছিল, একবার সঠিকভাবে প্রয়োগ করা হয়েছিল এবং নিখুঁত টিউনিং প্যারামিটারগুলি খুঁজে পাওয়া গেলে, দুল উল্লেখযোগ্যভাবে ভালভাবে ভারসাম্যপূর্ণ ছিল। এই সময়ে, এটি হালকা ঝাঁকুনি মোকাবেলা করতে পারে। একটি নির্দিষ্ট সময়ে (উপরে সংযুক্ত) আইএমইউ থেকে রিডিংগুলিও প্রমাণ করে যে রিডিংগুলি কখনই পছন্দসই সেটপয়েন্টের জন্য খুব বেশি দূরে যায় না, অর্থাৎ উল্লম্ব, প্রমাণ করে যে এই নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা মৌলিক আনুপাতিক নিয়ন্ত্রণের চেয়ে অনেক বেশি কার্যকর এবং শক্তিশালী ।

আবারও, আমার বিজ্ঞান এবং গণিত উত্সাহীদের জন্য আমার পরামর্শ, নীচে সংযুক্ত কোডটি ব্যবহার করার আগে শুরু থেকে একটি পিআইডি নিয়ামক তৈরি করার চেষ্টা করুন। এটি একটি চ্যালেঞ্জ হিসাবে গ্রহণ করা যেতে পারে, এবং কেউ জানে না, কেউ এমন একটি নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা নিয়ে আসতে পারে যা এখন পর্যন্ত চেষ্টা করা হয়েছে তার চেয়ে অনেক বেশি শক্তিশালী।যদিও একটি শক্তিশালী পিআইডি লাইব্রেরি ইতিমধ্যেই আরডুইনোর জন্য উপলব্ধ যা ব্রেট বিউয়ারগার্ড দ্বারা তৈরি করা হয়েছে যা লাইব্রেরি ম্যানেজার থেকে আরডুইনো আইডিইতে ইনস্টল করা যায়।

দ্রষ্টব্য: প্রতিটি নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা এবং এর ফলাফল ভিডিওতে প্রদর্শিত হয় যা প্রথম ধাপে সংযুক্ত করা হয়।

ধাপ 16: আরও উন্নতি

আমি যে জিনিসগুলি চেষ্টা করতে চেয়েছিলাম তার মধ্যে একটি হল "সুইং-আপ" ফাংশন, যেখানে পেন্ডুলাম প্রাথমিকভাবে কার্টের নিচে ঝুলছে এবং কার্টটি ট্র্যাক বরাবর কয়েকটি দ্রুত এবং নিচে নড়াচড়া করে একটি ঝুলন্ত থেকে দুল দোলানোর জন্য একটি উল্টানো অবস্থানে অবস্থান। কিন্তু বর্তমান কনফিগারেশনের সাথে এটি করা সম্ভব ছিল না কারণ একটি দীর্ঘ তারের অন্তর্নিহিত পরিমাপ ইউনিটকে Arduino এর সাথে সংযুক্ত করতে হয়েছিল, তাই দুল দ্বারা সম্পন্ন একটি সম্পূর্ণ বৃত্ত তারের মোচড় এবং ছিনতাইয়ের কারণ হতে পারে। পেন্ডুলামের পিভটের সাথে সংযুক্ত একটি ঘূর্ণমান এনকোডার ব্যবহার করে এই সমস্যাটি মোকাবেলা করা যেতে পারে, এর একেবারে ডগায় একটি জড় মাপকাঠি ইউনিটের পরিবর্তে। একটি এনকোডারের সাহায্যে, এর শাখা হল একমাত্র জিনিস যা দুল দিয়ে ঘুরছে, যখন শরীর স্থির থাকে যার অর্থ তারগুলি মোচড়াবে না।

একটি দ্বিতীয় বৈশিষ্ট্য যা আমি চেষ্টা করতে চেয়েছিলাম, তা হল কার্টে একটি ডবল দুল ভারসাম্যপূর্ণ করা। এই ব্যবস্থায় একের পর এক সংযুক্ত দুটি পেন্ডুলাম রয়েছে। যদিও এই ধরনের সিস্টেমের গতিশীলতা অনেক বেশি জটিল এবং অনেক বেশি গবেষণার প্রয়োজন।

ধাপ 17: চূড়ান্ত ফলাফল

এই ধরনের একটি পরীক্ষা একটি শ্রেণীর মেজাজকে ইতিবাচকভাবে বদলে দিতে পারে। সাধারণত, অধিকাংশ মানুষ ধারণা এবং ধারণাগুলোকে স্ফটিক করার জন্য প্রয়োগ করতে পছন্দ করে, অন্যথায়, ধারণাগুলি "বাতাসে" থাকে যা মানুষকে আরও দ্রুত ভুলে যাওয়ার প্রবণতা তৈরি করে। ক্লাসের সময় শেখা কিছু ধারণা বাস্তব জগতে প্রয়োগ করার ক্ষেত্রে এটি একটি উদাহরণ মাত্র, যদিও এটি অবশ্যই শিক্ষার্থীদের মধ্যে তত্ত্বগুলি পরীক্ষা করার জন্য তাদের নিজস্ব পরীক্ষা-নিরীক্ষার চেষ্টা করার জন্য উত্সাহ জাগিয়ে তুলবে, যা তাদের ভবিষ্যতের ক্লাসগুলিকে অনেক বেশি করে তুলবে প্রাণবন্ত, যা তাদের আরও শিখতে আগ্রহী করবে, যা তাদের নতুন নতুন পরীক্ষা -নিরীক্ষার সাথে যুক্ত করবে এবং এই ইতিবাচক চক্রটি অব্যাহত থাকবে যতক্ষণ না ভবিষ্যতের ক্লাসরুমগুলি এইরকম মজাদার এবং উপভোগ্য পরীক্ষা -নিরীক্ষা এবং প্রকল্পে পূর্ণ হবে।

আমি আশা করি এটি আরও অনেক পরীক্ষা এবং প্রকল্পের সূচনা হবে! যদি আপনি এই নির্দেশযোগ্যটি পছন্দ করেন এবং এটি সহায়ক বলে মনে করেন, অনুগ্রহ করে "ক্লাসরুম বিজ্ঞান প্রতিযোগিতায়" নীচে একটি ভোট দিন এবং কোন মন্তব্য বা পরামর্শ স্বাগত! ধন্যবাদ!:)

ক্লাসরুম বিজ্ঞান প্রতিযোগিতায় রানার আপ