DIY Wave Tank / Flume za pomocą Arduino i V-slot: 11 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Zbiornik falowy to zestaw laboratoryjny do obserwacji zachowania fal powierzchniowych. Typowy zbiornik falowy to pudełko wypełnione cieczą, zwykle wodą, pozostawiającą otwartą lub wypełnioną powietrzem przestrzeń na górze. Na jednym końcu zbiornika siłownik generuje fale; drugi koniec ma zwykle powierzchnię pochłaniającą fale.

Zazwyczaj te czołgi kosztują dużo pieniędzy, więc starałem się stworzyć naprawdę tanie rozwiązanie dla studentów, którzy chcą używać czołgu do testowania swoich projektów.

Krok 1: Jak to działa?

Tak więc projekt składa się z dwóch siłowników wykonanych z aluminiowych profili z rowkami typu v-slot.

Silnik krokowy jest podłączony do każdego siłownika i oba silniki są sterowane przez ten sam napęd silnika krokowego, dzięki czemu nie ma opóźnień.

Arduino służy do sterowania sterownikiem silnika. Program sterowany menu służy do wprowadzania danych do arduion podłączonego przez komputer. Płyty siłownika są zamontowane na suwnicy z rowkiem w kształcie litery V, która po uruchomieniu silników porusza się tam iz powrotem, a ten ruch płyt w przód i w tył generuje fale wewnątrz zbiornika. Wysokość i długość fali można zmienić, zmieniając prędkość silnik przez arduino.

Krok 2: Zanotuj przed rozpoczęciem

Nie omówiłem większości drobiazgów, jak używać arduino lub jak spawać, aby ten samouczek był mały i łatwy do zrozumienia. Większość brakujących rzeczy zostanie usunięta na zdjęciach i filmach. Proszę o wiadomość, jeśli pojawią się jakieś problemy lub pytania dotyczące projektu.

Krok 3: Zbierz cały materiał

1. Mikrokontroler Arduino
2. 2 * silnik krokowy (moment obrotowy 2,8 kgcm na silnik)
3. 1 * sterownik silnika krokowego
4. 2 * system suwnic szczelinowych V
5. Płyty stalowe lub żelazne na korpus zbiornika
6. L-usztywniacze wspierające ciało
7. Arkusz z włókna lub tworzywa sztucznego do wykonania płyty uruchamiającej
8. Przewody Zasilanie 48 V DC

Nie zamieściłem materiałów na suwnicę v-slot, ponieważ lista będzie bardzo duża, po prostu google v-slot dostaniesz wiele filmów dotyczących tego, jak ją złożyć. Użyłem profilu aluminiowego 2040. Pojemność silnika i moc zasilania zmienią się, jeśli chcesz przenosić większe obciążenie.

Wymiary zbiornika

Długość 5,50 m²

Szerokość 1,07 m²

Głębokość 0,50 m

Krok 4: Różne wymiary

Aby uprościć sprawę i skrócić samouczek, zrobiłem zdjęcia różnych komponentów ze skalą, dzięki czemu można zobaczyć ich rozmiary.

Krok 5: Tworzenie ciała

Korpus wykonany jest z blachy żeliwnej o grubości 3 mm.

Szerokość zbiornika wynosi 1,10 metra, długość 5 metrów, a wysokość 0,5 metra.

Korpus zbiornika wykonany jest z miękkiej stali z usztywnieniami wokół niego wszędzie tam, gdzie jest to konieczne. Blachy ze stali miękkiej zostały wygięte i pocięte na różne sekcje zgodnie z wymiarami zbiornika. Sekcje te zostały następnie wzniesione poprzez zespawanie ich ze sobą. Zespawano również usztywniacze, aby wzmocnić konstrukcję.

Pierwsza blacha została wygięta do pożądanego rozmiaru w różnych sekcjach, a następnie te sekcje zostały zespawane ze sobą, aby zbudować nadwozie. Żebra zostały dodane, ponieważ wymiary usztywnień podpory są pokazane na rysunku

Krok 6: Montaż siłownika i wykonanie płyty

Siłowniki są wykonane w systemie v-slot. Są naprawdę tanie i łatwe w budowie, możesz poszukać go online, jak złożyć jeden z nich. Użyłem śruby pociągowej zamiast napędu pasowego, aby zwiększyć nośność. Nie załączyłem samouczka montażu, ponieważ zmieni się on w zależności od obciążenia, które chcesz przewieźć. U mnie obciążenie przy maksymalnej prędkości wynosiło około 14Kg.

Płyta siłownika jest zbudowana z blachy frp, można również użyć akrylu. Rama ze stali nierdzewnej została zbudowana w celu podparcia arkusza frp.

Rama wiosła

Rama wiosła wykonana jest ze stali nierdzewnej. Stal nierdzewna jest wodoodporna, a tym samym odporna na korozję. Do ramy wiosła wykorzystano kwadratowy przekrój 2 x 2 cm. Niezbędna była solidna rama, ponieważ podczas generowania fali na wiosło będzie oddziaływać wiele cyklicznych obciążeń. Stalowa rama nie ugnie się i tym samym będzie generować regularną falę sinusoidalną.

Wykonano niestandardowy zacisk L, aby połączyć płytę uruchamiającą z płytą gantry w systemie vslot.

Krok 7: Manipulacja charakterystyk fal

Zbiornik może generować różne wysokości fal w zależności od wymagań. Aby wygenerować inną wysokość fali, RPM silnika jest regulowany. Aby uzyskać dużą wysokość fali, obroty silnika są zwiększane, co również zmniejsza długość fali. Podobnie, aby zwiększyć długość fali, zmniejsza się prędkość obrotowa silnika. RPM można regulować, wybierając z menu niestandardową opcję RPM.

Maksymalne obroty = 250

Minimalne obroty = 50

Poniżej znajduje się przykład różnej wysokości fali zarejestrowanej przez akcelerometr. Pierwszy obraz to dane zarejestrowane przy wysokich obrotach, w wyniku czego otrzymujemy dużą wysokość fali. Drugi obraz przedstawia zmniejszoną wysokość fali i zwiększoną długość fali na wykresie, który jest danymi zarejestrowanymi przez akcelerometr i przedstawia rzeczywistą charakterystykę fali generowanej.

Krok 8: Połączenia elektroniczne i program

Podczas podłączania zasilania należy uważać na polaryzację połączeń podłącz zacisk dodatni do dodatniego i ujemny do ujemnego. Wykonaj połączenia silnika i sterownika, jak pokazano na rysunku. Gdy wszystkie połączenia są prawidłowe, podłącz styki mikrokontrolera (8, 9, 10 i 11) do sterownika silnika krokowego. Podłącz mikrokontroler do komputera przez USB. Uruchom Arduino IDE > Monitor szeregowy.

Program jest zawarty w samouczku i jest zrozumiały, wykorzystuje przypadek przełącznika, a jeśli jeszcze instrukcje do działania. To naprawdę proste, uczeń szkoły średniej również może to zrozumieć.

Oto link dysku google do programu

Program sterujący Arduino

Krok 9: Sterowanie siłownikami za pomocą programu sterowanego przez menu

Po prawidłowym podłączeniu mikrokontrolera do komputera pojawi się podobne menu. Aby wybrać opcję, wpisz numer obok opcji i naciśnij enter

Przykład:-

Aby wybrać „Uruchamiaj z maksymalną częstotliwością” wpisz 1 i naciśnij enter.

Aby zatrzymać akcję, wpisz 0 i naciśnij enter.

Awaryjny postój

Aby zatrzymać siłownik wciśnij zero „0” i wejdź.

Aby wykonać zatrzymanie awaryjne, naciśnij reset na mikrokontrolerze lub odetnij zasilanie.

Krok 10: Jak obsługiwać zbiornik falowy

Ten czołg powstał w ramach mojego dużego projektu. Zbiornik został przetestowany pod kątem generowania różnych regularnych fal w stanie morza w otchłani dla przeskalowanego modelu barki. Testowanie koryta falowego zakończyło się sukcesem. Całkowity koszt rozwoju tego projektu wyniósł Rs. 81 000 (tylko osiemdziesiąt jeden tysięcy) w ciągu dwóch miesięcy.

W przypadku jakichkolwiek pytań prosimy o komentarz.

I Nagroda w Konkursie Wody