Making Things Move O'REILLY. Die Welt bewegen. Dustyn Roberts. Deutsche Übersetzung von Peter Klicman
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- Maria Fromm
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1 Making Things Move Die Welt bewegen Dustyn Roberts Deutsche Übersetzung von Peter Klicman O'REILLY Beijing. Cambridge. Farnham. Köln' Sebastopol " Tokyo
2 In haltsverzeich nis Über die Autorin Danksagungen XI XII Was dieses Buch ist Was dieses Buch nicht ist Wie man dieses Buch nutzt Ihre Ideen sind ihr größtes Plus Was Sie wissen müssen XIV XVI XVI XVII XVIII Was Sie haben müssen XIX Was Sie über die Deutsche Übersetzung wissen müssen Einführung in Mechanismen und Maschinen 1 Sechs einfache Maschinen Hebel 2 Hebel zweiten Grades Hebel dritten Grades Rollen 9 Geschlossene Systeme Offene Systeme Rad und Achse Schiefe Ebenen und Keile Geschwindigkeit Schrauben Zahnräder Getriebearten Übersetzungsverhältnis Entwurfszwänge und Freiheitsgrade Freiheitsgrade Minimal beschränktes Design Projekt 1-1: Rube-Goldberg-Frühstücksmaschine 26 Referenzen XXI
3 VI Inhaltsverzeichnis 2 Materialien: Wie man sie wählt und wo man sie findet 33 Materialien beschreiben Materialeigenschaften Materialversagen: Druck, Krümmung und Ermüdung Wie man Toleranzen toleriert Materialtypen 38 Metalle Keramik, Polymere (Kunststoffe) Verbundwerkstoffe Halbleiter Biomaterial Projekt 2-1: Verschiedene "Sprungbretter" Referenzen Schrauben oder kleben: Teile befestigen und verbinden 51 Nicht dauerhafte Verbindungen: Befestigungselemente Projekt 3-1: Loch bohren und Gewinde schneiden 55 Kopf und Kopfanschlussformen 58 Unterlegscheiben Nägel und Klammern Dübel 63 Sicherungsringe Dauerhafte Verbindungen: Kleben, Nieten und Schweißen Klebstoffe Nieten 68 Schweißen, Hartlöten und Löten Kraft, Reibung und Drehmoment (Meine Güte!) 71 Drehmoment-Berechnungen Reibung Projekt 4-1: Ermittlung des Reibungskoeffizienten 79 Reibung reduzieren Freischneiden und Graffiti-Roboter Wie man Kraft und Drehmoment misst Kraft messen Drehmoment messen Projekt 4-2: Motor-Drehmoment messen
4 Inhaltsverzeichnis VII 5 Mechanische und elektrische Leistung, Arbeit und Energie 91 Mechanische Leistung Elektrische Leistung Energie für Prototypen: Das Labornetzgerät Mobile Optionen: Batterien Steck-Optionen Alternative Energiequellen Federn und Verformungsenergie Projekt 5-1: Mausefallen-getriebenes Fahrzeug Referenzen Ene, mene, Motor: Bewegung erzeugen und steuern 119 Wie Motoren funktionieren Projekt 6-1: Motor mit Magnetdraht im Eigenbau, 120 Arten rotierender Aktuatoren Gleichstrommotoren Drehmagnete Arten linearer Aktuatoren Linearmotoren Betätigungsmagnete Motorsteuerung Grundlegende Steuerung eines Gleichstrommotors Projekt 6-2: 1x1 der Gleichstrommotor-Steuerung - die einfachste Schaltung Projekt 6-3: Einen Schaltkreis zusammenlöten 143 Projekt 6-4: Schaltung auf Steckbrett 146 Projekt 6-5: Motor kehrt marsch 149 Geschwindigkeitskontrolle durch Impulsdauermodulation Projekt 6-6: Hardware-PWM zur Geschwindigkeitsregelung... " 154 Fortgeschrittene Steuerung von Gleichstrommotoren Projekt 6-7: Software-PWM zur Geschwindigkeitsregelung 159 Steuerung von Hobby-Servos Steuerung von Standard-Hobby-Servos Projekt 6-8: Steuerung eines Standard Hobby-Servos Steuerung eines Weiterlauf-Servos Schrittmotor-Steuerung Projekt 6-9: Steuerung eines bipolaren Schrittmotors 172 Steuerung von Linearmotoren Tipps und Tricks zur Motorsteuerung
5 VIII Inhaltsverzeichnis Bewegung ohne Motor 181 Flüssigkeitsdruck, 181 Künstliche Muskeln Referenzen Die Eingeweide: Kugellager, Kupplungen, Zahnräder, Schrauben und Federn 185 Lager und Buchsen Radiallager Kombinationen und Speziallager Tipps und Tricks zur Installation von Lagern Kopplungen Mit Servomotoren arbeiten Mit anderen Motortypen arbeiten Kupplungen verwenden Bundwellen Zahnräder Projekt 7-1: Eigene Zahnräder herstellen Zwischenzahnräder Doppelgetriebe Riemenscheiben und Kettenräder, Riemen und Ketten Standardscheiben und -bänder Zahnriemenräder und Zahn riemen Kettenräder und Ketten Spindel (Power Screws) Federn 227 Druckfedern Zugfedern Torsionsfedern 230 Sprengringe Blattfedern Spiralfedern Referenzen Einfache Maschinen kombinieren 233 Mechanismen zur Umwandlung von Bewegung Gestänge, 239 Projekt 8-1: Pantograph 241 Automaten und mechanische Spielzeuge Projekt 8-2: Selbstbau-Automat - Das freundliche Schaf 249 Referenzen, 250
6 Inhaltsverzeichnis IX 9 Dinge machen und machen lassen 251 Das Making Things Move-Ökosystem " 252 Kreation Analoge Kreation Digitale Kreation Projekt 9-1: Das 3D-Modell eines Teils herunterladen und öffnen. 258 Umsetzung Analoge Umsetzung Fertigung Analoge Fertigung Projekt 9-2: Ein mittiges Loch bohren ohne Drehmaschine Digitale Fertigung Montage " 272 Verbreitung Analog Digital " 274 Referenz Projekte 275 Projekt 10-1: Die nicht so faule Susanne 275 Projekt 10-2: Windlicht Projekt 10-3: SADbot: Der "Seasonally Affected Drawing Robot". 300 Referenzen Anhang: Strom fürs Steckbrett und Arduino-Einführung 323 Strom für Ihr Steckbrett Arduino-Einführung Das Zusammenspiel von Arduino und Computer Nun lassen wir es blinken Nun lassen wir es GROSS blinken Index 333
Vorwort Kapitel 1 Elektromotoren Überblick Arten von Elektromotoren Bürstenbehaftete Gleichstrommotoren...
Inhalt Vorwort... 13 Kapitel 1 Elektromotoren... 14 1.1 Überblick...14 1.2 Arten von Elektromotoren...14 1.3 Bürstenbehaftete Gleichstrommotoren...15 1.3.1 Permanentmagnet-Gleichstrom-Motoren...17 1.3.2
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Kapitel IV: Hardware Inhalt Kapitel IV: Hardware...17 1. Hardware allgemein...18 1.1. Sensorik......18 1.1.1. Einführung......18 1.1.2. analog vs. digital......19 1.1.3. aktiv vs. passiv......20 1.1.4.
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