Etwas beunruhigt mich immer, wenn ich mir elektronische Schaltungen ansehe. Von den drei Arten von passiven Komponenten - Widerstand, Kondensator und Induktor - ist der letzte immer weit weniger vertreten als die ersten beiden. Warum?

Nach einigem Nachdenken habe ich angefangen zu spekulieren, dass die Schwierigkeit, ein schönes Induktorsymbol von Hand zu zeichnen (im Vergleich zu anderen Komponenten, für die leicht Zeichenvorlagen gefunden werden können), Elektronikingenieure dazu bringt, sie nicht in ihre Designs zu integrieren. Einige von ihnen schummeln, indem sie eine schlechte, zykloidartige Darstellung von Induktoren verwenden, die mit einer Vorlage erreicht werden

Dies sollte sich mit der Erfindung des Trochographen ändern, wodurch das Zeichnen von Trochoiden für jeden eine unglaublich einfache Aufgabe wird. Die Zeit ist gekommen für eine neue elektronische Revolution, die allen PCBs auf der Welt Harmonie bringen wird!

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Prinzip des Trochographen.

Eine Trochoid ist eine Kurve, die der Flugbahn eines Punktes einer rollenden Scheibe entspricht. Genauer gesagt, fürProlatiert(oder erweiterte) Trochoiden (die mit Schleifen), dieser Punkt istdraußenDie Scheibe, weiter vom Zentrum entfernt als der Umfang der Scheibe (der Pitchkreis).

Kurven mit Schleifen können nicht einfach mit Vorlagen gezeichnet werden, da wir eine unverbundene Vorlage benötigen würden.

Die Intuition hinter dem Trochographen besteht darin, ein Zahnrad zu verwenden, das auf einem Zahnstangen läuft, ähnlich wie ein klassischer Spirograph, der ein Zahnrad verwendet, das auf einem internen Zahnrad läuft. Dies würde funktionieren fürkurz(Kontrahierte) Trochoiden und Zahnstangen sind tatsächlich im "Super Spirograph"-Set enthalten. Für einen prolaten Trochoiden müsste die Stiftspitze jedoch außerhalb des Wälzkreises liegen, was mit einem einfachen Zahnrad nicht möglich ist.

Also anstatt dass das Zahnrad direkt auf der Zahnstange rollt, koppeln wir das Zahnrad mit einem zweiten Zahnrad, das selbst mit einem kleineren Ritzel verbunden ist, das auf der Zahnstange rollt, und bieten so einen Reduktionsfaktor. Die relativen Positionen der beiden Zahnräder werden durch ein Schiebereglerteil aufrechterhalten.

Features, Druck und Montage

Die Standardparameter (die in der bereitgestellten STL verwendet werden) geben Ihnen ein Werkzeug in Kreditkartengröße, das Trochoiden mit 3 Schleifen erzeugt, etwa 20 mm lang (einschließlich der Enden) und 5 mm breit, geeignet zum Zeichnen von Induktoren in elektronischen Schaltungen.

Dieses Modell ist nicht extrem schwer zu drucken, erfordert jedoch eine gute Druckgenauigkeit. Ich hatte gute Ergebnisse mit PETG, aber PLA funktioniert auch.

Druckeinstellungen

Alle Teile können mit einer Schichtdicke von 0,2 mm gedruckt werden (die Teildicke ist standardmäßig ein Vielfaches von 0,2 mm). Eine kleinere Schichtdicke funktioniert ebenfalls. Ich habe 2 Perimeter, 0,6 mm unten/oben und 20 % Füllung verwendet.

Eine niedrige Geschwindigkeit und eine effiziente Kühlung sind erforderlich, um die Zahnräder genau zu drucken: Ich habe 10 mm/s für die Wandgeschwindigkeit verwendet.

Die Oberfläche muss so glatt wie möglich sein, also solltest du Überextrusion vermeiden, und das Bett darf nicht zu hoch sein (vielleicht solltest du den Z-Offset etwas erhöhen). Ich habe es nicht mit Bügeln versucht. Ich habe auch "Lücken zwischen Wänden füllen" in Cura deaktiviert, was den Druck nur mit nutzlosen Bewegungen für solche Teile verschmutzt.

Anpassung der Toleranzen

Das horizontale Spiel variiert stark zwischen Druckern, Druckeinstellungen und Filamenten, so dass Sie möglicherweise einige Anpassungen vornehmen müssen, um einen reibungslosen Betrieb ohne übermäßiges Spiel zu gewährleisten.

Eine Möglichkeit, Toleranzen anzupassen, besteht darin, die Spielparameter in OpenSCAD anzupassen, insbesondere die Werte für shaft_play, teeth_play und rail_play. Die Zahnräder müssen sich frei in den entsprechenden Löchern des Schiebereglers bewegen (shaft_play) und dürfen nicht zu stark gegeneinander gedrückt werden (teeth_play). Der Nachteil dieses Ansatzes ist, dass die Spielparameter die

Eine weitere Option ist, die horizontale Expansion beim Slicing einzustellen. Obwohl dies weniger flexibel ist, kann es Ihnen ermöglichen, nur die Zahnräder erneut zu drucken (außer wenn die Passung der Schiene zu eng ist).

Versammlung

Zuerst platzieren Sie die Zahnräder im unteren Teil wie in der folgenden Abbildung:

Das Loch im Trochoid-Getriebe muss nach links ausgerichtet sein, und das Dreieck auf dem großen Getriebe muss nach unten zeigen. Beide Getriebe müssen nach links gespült werden. Fügen Sie den Schieber hinzu, ohne die Getriebe zu bewegen.

Dann setzen Sie den oberen Teil ein. Die beiden unteren Zähne des Ritzels sollten mit dem zweiten Zahn des Zahnstocks (dem ersten "vollen" Zahn) in Eingriff kommen:

Anpassung

Der Trochoidradius und das Verhältnis können angepasst werden (indirekt für letzteres), ebenso wie viele andere Dinge. Nur prolate Trochoide können gezeichnet werden, mit ausreichender Selbstüberschneidung, aufgrund von Reibungsüberlegungen.

Begründung der Gears-Parameter

Um die Reibung zu minimieren, sollte der Radius der Wellen, des kleinen Zahnrads und des Ritzels minimal sein. Daher beträgt die Anzahl der Zähne des Ritzels standardmäßig 9, was etwa der minimal möglichen Anzahl entspricht (mit einem Druckwinkel von 25°). Die Zahngröße sollte ebenfalls so klein wie möglich sein, ohne dass es zu Übersetzungsproblemen aufgrund des Spiels zwischen den Teilen kommt. Ich fand, dass 1,

Anpassungsprozess

Der Trochoidradius (der der Hälfte der "Breite" des Diagramms entspricht) kann direkt eingestellt werden. Die Anzahl der Schleifen ist ebenfalls ein Eingabeparameter.

Dann solltest du die Anzahl der Zähne des oberen Zahnrads verändern, um die gewünschte "Teilerhältnis" zwischen den Schleifen zu erhalten (der berechnete Teilerhältniswert wird vom OpenSCAD-Skript angezeigt). Die Gesamtlänge der Tropoidkurve ist gleich dem Produkt aus Teilerhältnis und Anzahl der Umdrehungen plus einer Hälfte, plus dem doppelten Radius. Dies wird ebenfalls angezeigt.

Ein weiterer nützlicher Parameter ist die Länge des Schiebereglers, die lang genug sein sollte, um übermäßiges Spiel und Reibung zu vermeiden. Die Gehäuseabmessungen werden aus anderen Werten berechnet, indem der Umrandungsbereich berücksichtigt wird.

Neuheit und verwandte Werkzeuge

DieSpirographDas Zeichenwerkzeug ist seit Jahrzehnten bekannt, und als ich nach ähnlichen Dingen suchte, entdeckte ich dasSuper SpirographDie (unter anderem) Racks hat und daher in der Lage ist, kontrahierte Trochoiden zu zeichnen. Allerdings bin ich mir nicht bewusst, ob es eine bestehende Beschreibung des hier vorgestellten Designs gibt, oder eine ähnliche Methode, erweiterte Trochoiden zu zeichnen, also betrachte ich es als neu, bis mich jemand auf eine frühere Konstruktion hinweist!