Carillon

11.05.2025

Progetto di un carillon motorizzato e controllato da una scheda elettronica per la velocità di rotazione del motorino.

1. Concettualizzazione e Progettazione:

Idea del Carillon:
- Tema: Decidi il tema del carillon. Sarà un carillon natalizio, un carillon con animali, un carillon basato su una storia, ecc.? Il tema guiderà il design degli omini e della base.
- Movimento e Azione: Come si muoveranno gli omini? Ruoteranno semplicemente? Saliranno e scenderanno? Avranno movimenti più complessi? Se scegli movimenti complessi, dovrai progettarli con cura per la stampa 3D.
- Dimensioni: Stabilisci le dimensioni approssimative del carillon. Questo influenzerà la scelta del motore, della scheda Arduino e la complessità del design.
Componenti Principali:
- Base: La base fornirà supporto a tutti gli altri componenti. Dovrà essere robusta e stabile.
- Ingranaggi: Gli ingranaggi trasmetteranno il movimento dal motore agli omini. Dovrai calcolare i rapporti di trasmissione per ottenere la velocità di rotazione desiderata.
- Albero Rotante: L'albero rotante sarà collegato all'ingranaggio principale e supporterà gli omini.
- Omini: Gli omini saranno la parte più caratteristica del carillon. Progetta i loro movimenti tenendo conto delle limitazioni della stampa 3D (sbalzi, supporti, ecc.).
- Motore: Un piccolo motore DC sarà utilizzato per far girare gli ingranaggi.
- Elettronica:
  - Arduino: Una scheda Arduino (es. Arduino Uno, Nano) controllerà il motore.
  - Driver Motore: Un driver motore (es. L298N) sarà necessario per controllare la velocità e la direzione del motore.
  - Alimentazione: Una fonte di alimentazione (es. batteria, alimentatore USB) alimenterà l'Arduino e il motore.
Software di Modellazione 3D:
- Software: Tinkercad (per principianti), Fusion 360 (più professionale), FreeCAD (open source) sono opzioni valide.
- Progettazione Modulare: Progetta ogni componente separatamente. Questo semplificherà la modifica e la sostituzione.

2. Progettazione Dettagliata (Esempi Specifici):

Base:
- Design: Progetta una base solida con fori per il montaggio del motore e dell'albero rotante.
- Considerazioni: Assicurati che la base sia abbastanza pesante da non far ribaltare il carillon.
Ingranaggi:
- Design: Usa un generatore di ingranaggi online (es. GearGenerator) per creare i file STL degli ingranaggi con il numero di denti e il modulo desiderati.
- Calcolo Rapporti: Calcola i rapporti di trasmissione per ottenere la velocità di rotazione desiderata per gli omini. Ad esempio, se il motore gira a 100 RPM e vuoi che gli omini girino a 10 RPM, avrai bisogno di un rapporto di riduzione di 10:1. Puoi ottenere questo con una combinazione di ingranaggi.
- Considerazioni: Assicurati che gli ingranaggi si incastrino perfettamente. Stampa un piccolo test per verificare.
Albero Rotante:
- Design: Progetta un albero rotante robusto con fori o scanalature per fissare gli omini.
- Considerazioni: Assicurati che l'albero sia ben supportato per evitare vibrazioni. Potresti aver bisogno di cuscinetti.
Omini:
- Design: Progetta gli omini con dettagli accattivanti.
- Fissaggio: Progetta un sistema di fissaggio semplice ma sicuro per collegare gli omini all'albero rotante (es. incastri a pressione, viti).
- Considerazioni: Evita sbalzi eccessivi che richiedano supporti complessi. Orienta gli omini in modo da minimizzare la necessità di supporti.
Montaggio Motore:
- Design: Crea un supporto per il motore che lo fissi saldamente alla base.
- Considerazioni: Assicurati che il motore sia allineato correttamente con l'ingranaggio principale.

3. Stampa 3D:

Impostazioni di Stampa: Utilizza impostazioni di stampa appropriate per il tuo materiale (PLA è una buona opzione per iniziare).
- Altezza Strato: 0.1-0.2 mm per una buona qualità.
- Riempimento: 20-30% per la maggior parte dei componenti. Aumenta il riempimento per gli ingranaggi e l'albero rotante.
- Supporti: Usa supporti solo dove strettamente necessario.
- Adesione Piatto: Usa un bordo o una zattera per migliorare l'adesione al piatto.
Materiali: PLA è un buon punto di partenza. PETG è più resistente al calore.

4. Elettronica e Programmazione Arduino:

Schema Elettrico: Collega l'Arduino, il driver motore e il motore secondo uno schema elettrico standard.
Pin Digitale 9 (PWM) -> ENA
Pin Digitale 8 -> IN1
Pin Digitale 7 -> IN2
GND -> GND
5V -> VCC del Driver (se richiesto)
Alimentazione Motore -> VCC del Motore (sul driver)
GND -> GND dell'alimentazione del motore
Regolazione della Velocità: Sperimenta con diversi valori in analogWrite per trovare la velocità desiderata. Potresti anche aggiungere un potenziometro per controllare manualmente la velocità.

5. Montaggio e Rifinitura:

Assemblaggio: Assembla tutti i componenti. Assicurati che gli ingranaggi si incastrino senza intoppi e che gli omini siano fissati saldamente all'albero rotante.
Lubrificazione: Lubrifica gli ingranaggi con un po' di grasso al silicone per ridurre l'attrito.
Test: Testa il carillon per assicurarti che funzioni correttamente.
Rifinitura: Rimuovi eventuali imperfezioni di stampa, leviga le superfici e dipingi il carillon se lo desideri.

Galleria immagini

Video

Video 2

Codice Arduino

// Pin di controllo del motore

int enA = 9; // Pin PWM per la velocità

int in1 = 8;

int in2 = 7;

void setup() {

// Imposta i pin come output

pinMode(enA, OUTPUT);

pinMode(in1, OUTPUT);

pinMode(in2, OUTPUT);

}

void loop() { // Gira in senso orario a velocità variabile (0-255)

digitalWrite(in1, HIGH);

digitalWrite(in2, LOW); analogWrite(enA, 150);

// Velocità del motore (0-255) delay(5000);

// gira per 5 secondi

// Ferma il motore

digitalWrite(in1, LOW);

digitalWrite(in2, LOW);

delay(2000); // si ferma per 2 secondi

// Gira in senso antiorario

digitalWrite(in1, LOW);

digitalWrite(in2, HIGH);

analogWrite(enA, 150);

delay(5000);

// Ferma il motore

digitalWrite(in1, LOW);

digitalWrite(in2, LOW);

delay(2000);

}