न्यूमेटिक्स रैखिक गति बनाने का एक बहुत ही कुशल तरीका है। वायवीय सिलेंडर पंजे को सक्रिय करने, गियर प्रणालियों के बीच गियर को स्थानांतरित करने और कई अन्य अनुप्रयोगों के लिए बहुत प्रभावी होते हैं। इसके अलावा, न्यूमेटिक्स आपके रोबोट में एक और ऊर्जा स्रोत जोड़ते हैं, इनके साथ काम करना बहुत मजेदार होता है, और ये न्यूमेटिक प्रणालियों का ज्ञान प्रदान करेंगे, जिनका उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
जब वायवीय सिलेंडर सक्रिय होते हैं तो वे या तो पूरी तरह से विस्तारित हो जाते हैं या पूरी तरह से पीछे हट जाते हैं।
नोट: VEX रोबोटिक्स प्रतियोगिता (VRC/VEX U/VEX AI) टीमें जो न्यूमेटिक्स का उपयोग करने की योजना बना रही हैं, उन्हें गेम मैनुअलमें न्यूमेटिक सिस्टम के बारे में रोबोट नियमों को ध्यान से पढ़ने की आवश्यकता है।
न्यूमेटिक्स कैसे काम करता है
वायवीय प्रणालियाँ वायु दाब का उपयोग करके काम करती हैं। इसे साइकिल टायर पम्प जैसी साधारण चीज से भी बनाया जा सकता है।
बुनियादी वायवीय प्रणाली में एक भंडारण टैंक का उपयोग किया जाता है जिसमें बाइक पंप के साथ वायु दबाव को पंप किया जा सकता है, उपकरणों को जोड़ने के लिए वायवीय ट्यूबिंग, दबाव की रिहाई को नियंत्रित करने के लिए एक वाल्व और एक वायवीय सिलेंडर होता है।
एक डबल एक्टिंग वायवीय सिलेंडर तब काम करता है जब एक वाल्व सिलेंडर के तल में हवा का दबाव छोड़ता है। वायु का दबाव आंतरिक पिस्टन के सतह क्षेत्र पर दबाव डालता है, जिससे पिस्टन और पिस्टन रॉड सिलेंडर से बाहर निकल जाते हैं।
जैसे ही पिस्टन/पिस्टन रॉड बाहर निकलता है, निकास हवा सिलेंडर के ऊपर से बाहर निकलती है
वाल्व को सिलेंडर के शीर्ष में वायु दबाव छोड़ने के लिए भी सेट किया जा सकता है। जब ऐसा होता है तो वायु का दबाव पिस्टन और पिस्टन रॉड को वापस सिलेंडर में धकेल देता है।
जैसे ही पिस्टन/पिस्टन रॉड अंदर की ओर जाती है, निकास हवा सिलेंडर के नीचे से बाहर निकलती है।
एकल अभिनय वायवीय सिलेंडर ज्यादातर उसी तरह काम करता है, सिवाय इसके कि एक स्प्रिंग पिस्टन/पिस्टन रॉड को वापस अंदर धकेलती है। एकल अभिनय सिलेंडर में हवा के अंदर जाने और बाहर जाने के लिए केवल एक पोर्ट/फिटिंग होती है।
V5 प्रणाली के लिए उपलब्ध वायवीय किटों के बारे में अधिक जानकारी के लिए, VEX लाइब्रेरी से V5 प्रणाली के लिए वायवीय किट का चयन लेख देखें।
वायवीय घटक
वायु भंडारण
डबल एक्टिंग सिलेंडर और सिंगल एक्टिंग सिलेंडर दोनों के लिए वायु भंडारण में अनिवार्य रूप से समान घटकों का उपयोग किया जाता है।
वायु जलाशय - जलाशय, 1-1/2" X 4", w 1/8"NPT & M5 पोर्ट - US14227-S0400
वायु भण्डार वह स्थान है जहां वायवीय प्रणाली के लिए वायु संग्रहित की जाती है।
नोट: वजन कम करने के लिए अंतिम नट को जलाशय से हटाया जा सकता है।
जलाशय में दो बंदरगाह हैं। प्रत्येक छोर पर एक. ये थ्रेडेड पोर्ट श्रेडर टायर पंप वाल्व या जलाशय फिटिंग को स्वीकार करेंगे।
जलाशय और एक संरचनात्मक टुकड़े के चारों ओर 11” ज़िप टाई लपेटकर जलाशय को रोबोट से जोड़ा जा सकता है।
जलाशय के चारों ओर एक बार लपेटकर तथा बार के दोनों किनारों के मिलने वाले छेदों में एक स्क्रू डालकर जलाशय को रोबोट से भी जोड़ा जा सकता है। स्क्रू पर एक नट लगाकर क्लैंप बनाया जा सकता है।
टायर पंप फिटिंग (श्रेडर टायर पंप वाल्व) वह जगह है जहां वायवीय प्रणाली पर दबाव डालने के लिए एक वायु पंप को जोड़ा/अलग किया जाता है।
एयर रिजर्वायर के पोर्ट में पेंच लगाने से पहले फिटिंग के धागों के चारों ओर टेफ्लॉन टेप की एक परत लपेटी जा सकती है। इससे वायुरोधी सील बनाने में मदद मिलेगी।
वायुरोधी सील बनाने के बारे में अधिक जानकारी के लिए VEX लाइब्रेरी से VEX वायवीय प्रणाली में वायु रिसाव को रोकना लेख देखें।
सिस्टम से दबाव मुक्त करने के लिए श्रेडर टायर पंप वाल्व के कोर को अंदर धकेला जा सकता है।
जलाशय के लिए फिटिंग वह स्थान है जहां वायवीय ट्यूबिंग डाली जाती है जो सिस्टम में शेष भाग को वायु दबाव प्रदान करेगी।
फिटिंग के धागे में हवा के रिसाव को कम करने के लिए पहले से ही टेफ्लॉन लगाया गया है
सभी वायवीय टयूबिंग फिटिंग्स टयूबिंग को फिटिंग में तब तक डालकर स्वीकार कर लेती हैं जब तक कि वह रुक न जाए।
ट्यूबिंग को निकालने के लिए बाहरी कॉलर को फिटिंग की ओर धकेलना पड़ता है और फिर ट्यूबिंग को हटाया जा सकता है।
"टी" फिटिंग - वाल्व के लिए "टी" फिटिंग। यह "टी" फिटिंग दो वाल्वों को खिलाने के लिए वायु फ़ीड को विभाजित करने की अनुमति देगा।
नोट: फिटिंग का उपयोग एक मान के साथ दो एकल अभिनय सिलेंडरों को नियंत्रित करने के लिए भी किया जा सकता है।
दबाव नियामक - मिनी नियामक w/ 4 मिमी फिटिंग प्रणाली में नीचे की ओर बहने वाले वायु दबाव को समायोजित कर सकता है।
दबाव को स्टेम को घुमाकर, अंदर या बाहर ले जाकर समायोजित किया जाता है।
स्टेम को पूरी तरह से बाहर की ओर मोड़ने पर हवा का दबाव सबसे अधिक होगा। वायु दबाव की मात्रा यह निर्धारित करती है कि सिलेंडर कितना बल लगाएगा।
डबल एक्टिंग न्यूमेटिक्स किट एक ऑन/ऑफ स्विच - फिंगर वाल्व के साथ आता है।
इससे आप सिस्टम के लिए हवा चालू कर सकेंगे और सिस्टम से हवा का दबाव हटा सकेंगे।
सुनिश्चित करें कि वाल्व पर उभरे हुए तीर वायु जलाशय से दूर तथा सिस्टम की ओर इंगित कर रहे हों। दूसरे शब्दों में, तीर को उस दिशा में इंगित किया जाना चाहिए जिस दिशा में हवा यात्रा करेगी।
जब घुंडी ट्यूबिंग के अनुरूप होती है तो सिस्टम में हवा चालू हो जाती है।
जब घुंडी को ट्यूबिंग के साथ स्थायी रूप से संरेखित किया जाता है तो हवा बंद हो जाती है और यह सिस्टम में ऊपर की ओर से हवा के दबाव को मुक्त कर देती है।
हवा में नियंत्रण करना
डबल एक्टिंग एयर कंट्रोल
सोलेनॉइड, एफडब्ल्यूडी, रिवर्स - 5/2 सिंगल सोलेनॉइड वाल्व डबल एक्टिंग सिलेंडरों के लिए वायु प्रवाह को नियंत्रित करता है।
वाल्व के लिए फिटिंग, इन्हें सोलेनोइड वाल्व के पोर्ट में पेंच किया जाता है।
ध्यान रखें कि फिटिंग्स को पोर्ट में पेंच करते समय उनके धागे एक दूसरे से न टकराएं।
वाल्व के शीर्ष पर पोर्ट ए और पोर्ट बी दोनों में फिटिंग पेंच करें।
P लेबल वाले पोर्ट में एक फिटिंग पेंच करें जहां से वायु का दबाव वाल्व में डाला जाएगा।
निकास वायु को बाहर निकलने देने के लिए R लेबल वाले दो पोर्ट को खुला छोड़ दें।
डिफ़ॉल्ट सेटअप में, पोर्ट A डबल एक्टिंग सिलेंडर के निचले पोर्ट को फीड करेगा और पोर्ट B ऊपरी पोर्ट को फीड करेगा। इससे सिलेंडर की शुरुआत रॉड के पीछे हटने से होगी।
हालाँकि, यदि ऐसी स्थिति हो जहाँ सिलेंडर की रॉड को बढ़ाकर शुरू करना लाभदायक हो तो दोनों पोर्ट को बदला जा सकता है।
सोलेनोइड वाल्व को ज़िप टाई का उपयोग करके रोबोट से जोड़ा जा सकता है। नोट: सोलनॉइड के निकास पोर्ट को ज़िप टाई से न ढकें। यदि ऐसा होता है तो सिलेंडर नहीं हिलेगा।
वाल्व के शीर्ष पर एक छोटा नीला बटन होता है जिसे स्टार ड्राइव कुंजी या पेन जैसे छोटे उपकरण का उपयोग करके दबाया जा सकता है। इस बटन को दबाने से सिलेंडर में वायु प्रवाह का परीक्षण करने के लिए मान मैन्युअल रूप से खुल जाएगा।
सोलेनोइड ड्राइवर - केबल w/ड्राइव, एक छोर पर डबल एक्टिंग सोलेनोइड वाल्व में प्लग करता है और दूसरे छोर पर V5 रोबोट ब्रेन पर 3-वायर पोर्ट से कनेक्शन प्रदान करता है।
यदि अधिक लंबाई की आवश्यकता हो तो सोलेनोइड ड्राइवर और V5 रोबोट ब्रेन के बीच एक्सटेंशन केबल उपयोग किया जा सकता है।
एकल अभिनय वायु नियंत्रण
सोलेनोइड, ऑन/ऑफ - 3/2 सोलेनोइड वाल्व एकल अभिनय सिलेंडरों को नियंत्रित करता है।
वाल्व के लिए एक ही प्रकार की फिटिंग सोलेनोइड वाल्व पर बंदरगाहों में पेंच होती है।
पुनः, ध्यान रखें कि फिटिंग्स को पोर्ट में पेंच करते समय उनके धागे को क्रॉस न करें।
वाल्व के शीर्ष पर पोर्ट ए में एक फिटिंग पेंच करें।
P लेबल वाले पोर्ट में एक फिटिंग पेंच करें जहां से वायु का दबाव वाल्व में डाला जाएगा। निकास वायु को बाहर निकलने देने के लिए R लेबल वाले पोर्ट को खुला छोड़ दें।
पोर्ट A, एकल अभिनय सिलेंडर के निचले पोर्ट को फीड करेगा।
सोलेनोइड वाल्व को ज़िप टाई का उपयोग करके रोबोट से जोड़ा जा सकता है।
नोट: सोलनॉइड के निकास पोर्ट को ज़िप टाई से न ढकें। यदि ऐसा होता है तो सिलेंडर नहीं हिलेगा।
वाल्व के शीर्ष पर एक छोटा नारंगी बटन होता है जिसे स्टार ड्राइव कुंजी या पेन जैसे छोटे उपकरण का उपयोग करके दबाया जा सकता है। इस बटन को दबाने से सिलेंडर में वायु प्रवाह का परीक्षण करने के लिए मान मैन्युअल रूप से खुल जाएगा।
सोलेनोइड ड्राइवर - केबल w/ड्राइव, एक छोर पर एकल अभिनय सोलेनोइड वाल्व में प्लग करता है और दूसरे छोर पर V5 रोबोट ब्रेन पर 3-वायर पोर्ट से कनेक्शन प्रदान करता है।
यदि अधिक लंबाई आवश्यक हो तो सोलेनोइड ड्राइवर और V5 रोबोट ब्रेन के बीच एक्सटेंशन केबल उपयोग किया जा सकता है
डबल एक्टिंग सोलेनोइड और सिंगल एक्टिंग सोलेनोइड दोनों को कस्टम VEXcode V5 प्रोजेक्ट के भीतर डिजिटल आउट डिवाइस का उपयोग करके नियंत्रित किया जा सकता है।
न्यूमेटिक्स प्रोग्रामिंग के बारे में अधिक जानकारी के लिए, VEX लाइब्रेरी सेअपने नियंत्रक पर बटन का उपयोग करके न्यूमेटिक्स को नियंत्रित करना लेख देखें।
वायवीय सिलेंडर
डबल एक्टिंग सिलेंडर
सिलेंडर, द्वि-दिशात्मक - डबल एक्टिंग सिलेंडर 10 मिमी बोर, के दोनों सिरों पर एक पोर्ट है।
छड़ में दो नट लगे होते हैं। इनका उपयोग सिलेंडर रॉड पिवट को जोड़ने के लिए किया जा सकता है।
सिलेंडर का अगला भाग थ्रेडेड होता है और इसे सिलेंडर को माउंट करने के लिए एक वैकल्पिक विधि के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, इसके लिए संरचना के एक टुकड़े में छेद करके, सिलेंडर को डालकर, और फिर सिलेंडर नट के साथ सुरक्षित किया जा सकता है।
यदि संलग्नक की इस विधि का उपयोग नहीं किया जा रहा है तो आपके रोबोट पर भार कम करने के लिए नट को हटाया जा सकता है।
फ्लो मीटर - एम 5 कोहनी मीटर प्रवाह नियंत्रण, सिलेंडर के शीर्ष बंदरगाह में पेंच किया जा सकता है।
प्रवाह मीटर सिलेंडर के माध्यम से वायु प्रवाह को नियंत्रित कर सकता है, जो सिलेंडर की छड़ के विस्तार और संकुचन की गति को नियंत्रित करेगा।
प्रवाह मीटर को प्रवाह बढ़ाने के लिए आंतरिक रिंग को ऊपर की ओर घुमाकर या प्रवाह कम करने के लिए नीचे की ओर घुमाकर समायोजित किया जा सकता है। अंगूठी को ब्लेड स्क्रूड्राइवर का उपयोग करके घुमाया जा सकता है।
सिलेंडर के लिए फिटिंग - सिलेंडर के लिए M5 पुरुष कनेक्टर, सिलेंडर के निचले पोर्ट में पेंच किया जा सकता है।
सभी फिटिंग्स की तरह, फिटिंग को पेंच करते समय इस बात का ध्यान रखना चाहिए कि उसमें धागा न फंस जाए।
सिलेंडर रॉड पिवट को रॉड के थ्रेडेड भाग पर दो नटों के बीच रखकर सिलेंडर रॉड से जोड़ा जा सकता है।
सिलेंडर माउंट को 1 इंच #8-32 VEX स्क्रू और एक नाइलॉक नट का उपयोग करके सिलेंडर से जोड़ा जा सकता है।
सिलेंडर माउंट को रोबोट पर संरचना के एक टुकड़े पर लगाया जा सकता है। सिलेंडर रॉड पिवट को घटक से जोड़ा जा सकता है जिसे स्क्रू या शाफ्ट का उपयोग करके स्थानांतरित किया जाएगा।
नोट: सिलेंडर को इस प्रकार न लगाएं कि सिलेंडर की छड़ पर पार्श्व बल लगे। यदि सिलेंडर की छड़ मुड़ जाए तो सिलेंडर काम नहीं करेगा।
एकल अभिनय सिलेंडर
सिलेंडर - सिंगल एक्टिंग स्प्रिंग रिटर्न सिलेंडर 10 मिमी बोर के अंत में एक पोर्ट है।
छड़ में दो नट लगे होते हैं। इनका उपयोग सिलेंडर रॉड पिवट को जोड़ने के लिए किया जा सकता है।
सिलेंडर के लिए फिटिंग - सिलेंडर के लिए M5 पुरुष कनेक्टर, सिलेंडर के निचले पोर्ट में पेंच किया जा सकता है।
सिलेंडर रॉड पिवट और सिलेंडर माउंट को एकल अभिनय सिलेंडर से उसी तरह जोड़ा जा सकता है जैसे कि वे ऊपर वर्णित दोहरे अभिनय सिलेंडर के लिए हैं।
सिलेंडर माउंट को रोबोट पर संरचना के एक टुकड़े पर लगाया जा सकता है। सिलेंडर रॉड पिवट को घटक से जोड़ा जा सकता है जिसे स्क्रू या शाफ्ट का उपयोग करके स्थानांतरित किया जाएगा।
नोट: सिलेंडर को इस प्रकार न लगाएं कि सिलेंडर की छड़ पर पार्श्व बल लगे। यदि सिलेंडर की छड़ मुड़ जाए तो सिलेंडर काम नहीं करेगा।
सभी उपकरणों को एक साथ जोड़ने के लिए वायवीय टयूबिंग का उपयोग किया जाता है।
इसे तेज कैंची की सहायता से लम्बाई में काटा जा सकता है।
न्यूमेटिक्स के लिए दो नमूना लेआउट
डबल एक्टिंग सिलेंडर के लिए एक नमूना लेआउट:
- बाइक पंप से वायु को एयर रिजर्वायर के श्रेडर वाल्व में पंप किया जाएगा।
- दबावयुक्त हवा जलाशय के दूसरे छोर पर फिटिंग से बाहर निकलकर ऑन-ऑफ स्विच में प्रवाहित होती है।
- स्विच से दबावयुक्त हवा प्रेशर रेगुलेटर को भेजी जाएगी।
- प्रेशर रेगुलेटर से हवा डबल एक्टिंग सोलेनोइड वाल्व में प्रवाहित होगी।
- सोलेनोइड वाल्व की स्थिति के आधार पर, हवा या तो पोर्ट बी से निकलकर सिलेंडर के शीर्ष भाग में प्रवाहित होगी या फिर हवा पोर्ट ए से निकलकर सिलेंडर के निचले भाग में प्रवाहित होगी तथा इसकी रॉड को फैलाएगी।
- सोलेनोइड वाल्व को V5 रोबोट ब्रेन के 3-तार पोर्ट से जुड़े सोलेनोइड ड्राइवर केबल द्वारा नियंत्रित किया जाएगा
एकल अभिनय सिलेंडर के लिए एक नमूना लेआउट:
- बाइक पंप से वायु को एयर रिजर्वायर के श्रेडर वाल्व में पंप किया जाएगा।
- दबावयुक्त हवा जलाशय के दूसरे छोर पर फिटिंग से बाहर निकलकर दबाव नियामक में प्रवाहित होती है।
- प्रेशर रेगुलेटर से हवा सिंगल एक्टिंग सोलेनोइड वाल्व में प्रवाहित होगी।
- सोलेनोइड वाल्व की स्थिति के आधार पर, हवा या तो पोर्ट ए से बाहर निकल जाएगी या फिर हवा पोर्ट ए से बाहर निकलकर सिलेंडर के नीचे की ओर प्रवाहित होगी तथा इसकी रॉड को फैलाएगी।
- सोलेनोइड वाल्व को V5 रोबोट ब्रेन के 3-तार पोर्ट से जुड़े सोलेनोइड ड्राइवर केबल द्वारा नियंत्रित किया जाएगा
सिलेंडरों के बल की गणना
किसी विशिष्ट दबाव के लिए आउटपुट बल की गणना हेतु समीकरण इस प्रकार दिया गया है:
(सिलेंडर का अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल) x (आंतरिक वायु दाब) = बल
VEX न्यूमेटिक सिलेंडरों का सिलेंडर बोर 0.39 इंच (10 मिमी) है। इससे हम वृत्त के क्षेत्रफल के समीकरण का उपयोग करके बेलन के अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल की गणना कर सकते हैं:
(व्यास / 2)² x π = क्षेत्रफल
चूँकि हमें सिलेंडर बोर (आंतरिक व्यास) दिया गया है और हम जानते हैं कि पाई ≈ 3.14, हम क्षेत्रफल की गणना इस प्रकार कर सकते हैं:
(0.39 इंच / 2)² x 3.14 = 0.12 इंच²
अब हम इस संख्या को अपने मूल समीकरण में डाल सकते हैं और सिलेंडर आउटपुट बल की गणना कर सकते हैं:
0.12 in² x 100 psi = 12 पाउंड बल (100 psi पर)
न्यूमेटिक्स के साथ काम करते समय सुरक्षा दिशानिर्देशों के लिए, VEX V5 रोबोट के साथ काम करते समय सावधानियां और सुरक्षा दिशानिर्देशदेखें।