DIY Wave Tank/flume z uporabo Arduina in V-reže: 11 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Rezervoar za valove je laboratorijska naprava za opazovanje obnašanja površinskih valov. Tipičen rezervoar za valove je škatla, napolnjena s tekočino, običajno vodo, ki na vrhu pušča odprt ali napolnjen zrak. Na enem koncu rezervoarja pogon ustvarja valove; drugi konec ima običajno površino, ki absorbira valove.

Običajno ti rezervoarji stanejo veliko denarja, zato sem poskušal narediti resnično res poceni rešitev za študente, ki želijo rezervoar uporabiti za preizkušanje svojih projektov.

1. korak: Kako deluje odmerek

Projekt je torej sestavljen iz dveh aktuatorjev, izdelanih iz aluminijastih profilov v obliki reže.

Na vsak pogon je priključen koračni motor, oba motorja pa krmili isti pogon koračnega motorja, tako da ni zamika.

Arduino se uporablja za nadzor gonilnika motorja. Za vnos arduiona, povezanega preko računalnika, se uporablja menijski program. Pogonske plošče so nameščene na vhodni reži, ki bo šla naprej in nazaj, ko se motorji zaženejo, in to premikanje plošč naprej in nazaj ustvarja valove v rezervoarju. Višino vala in dolžino valov lahko spremenite s spreminjanjem hitrosti motor preko arduina.

2. korak: Preden začnete, upoštevajte

Večine majhnih stvari nisem opisal, kako uporabljati arduino ali kako variti, da bo ta vadnica majhna in enostavna za razumevanje. Večina manjkajočih stvari bo izbrisanih na slikah in videoposnetkih. Prosim, pišite mi, če obstajajo kakršne koli težave ali vprašanja v zvezi s projektom.

3. korak: Zberite ves material

1. Arduino mikrokontroler
2. 2*koračni motor (2,8 kgcm navora na motor)
3. 1*Gonilnik koračnega motorja
4. 2*V portalni sistem z režo
5. Jeklene ali železne plošče za ohišje rezervoarja
6. L-ojačitve za podporo telesu
7. Vlakna ali plastična pločevina za izdelavo aktuatorske plošče
8. Žice 48 V DC napajalnik

Nisem vključil materialov za portale v-slot, ker bo seznam zelo velik, nato pa samo google v-slot dobite veliko videoposnetkov o tem, kako ga sestaviti. Uporabil sem ekstruzijo aluminija 2040. Zmogljivost motorja in zmogljivost napajanja se bosta spremenili, če želite prenesti večjo obremenitev.

Mere rezervoarja

Dolžina 5,50 m

Širina 1,07 m

Globina 0,50 m

4. korak: Variuos dimenzije

Za poenostavitev in krajšo vadbo sem posnel slike različnih komponent v merilu, tako da si lahko ogledate njihove velikosti.

5. korak: Ustvarjanje telesa

Telo je izdelano iz pločevine iz litega železa debeline 3 mm.

Širina rezervoarja je 1,10 metra, dolžina 5 metrov in višina 0,5 metra.

Ohišje rezervoarja je izdelano iz blagega jekla z ojačitvami okoli njega, kjer je to potrebno. Blage jeklene plošče so bile upognjene in razrezane na različne dele glede na dimenzije rezervoarja. Ti odseki so bili nato postavljeni z varjenjem skupaj. Tudi ojačitve so bile varjene skupaj, da je bila konstrukcija močnejša.

Prva plošča je bila v različnih odsekih upognjena v želeno velikost, nato pa so bili ti deli zvarjeni skupaj, da so postavili telo. Dodali smo ojačitve, saj so dimenzije nosilcev nosilcev prikazane na sliki

Korak 6: Montaža pogona in izdelava plošč

pogoni so narejeni z uporabo sistemov v-rež. Ti so res poceni in enostavni za izdelavo, lahko na spletu poiščete google, kako sestaviti enega od teh. Za povečanje nosilnosti sem namesto jermenskega pogona uporabil vodilni vijak. Nisem vključil vadnice za montažo, ker se bo spreminjala glede na obremenitev, ki jo želite nositi. Zame je bila obremenitev pri največji hitrosti okoli 14 kg.

Pogonska plošča je izdelana iz pločevine frp, lahko se uporablja tudi akril. Okvir iz nerjavečega jekla je bil izdelan za podporo plošče frp.

Okvir vesla

Okvir vesla je izdelan iz nerjavečega jekla. Nerjaveče jeklo je vodoodporno in se zato upira koroziji. Za okvir vesla smo uporabili kvadratni premer 2 x 2 cm. Potreben je bil trden okvir, saj bo med ustvarjanjem valov veliko ciklične obremenitve delovalo na veslo. Jekleni okvir se ne upogne in tako ustvari pravilen sinusoidni val.

Izdelana je bila L-objemka po meri za povezavo aktuatorske plošče s portalno ploščo na sistemu vslot.

Korak 7: Priprava značilnosti valov

Rezervoar lahko ustvari različno višino valov glede na zahteve. Za ustvarjanje različne višine valov se prilagodi število vrtljajev motorja. Za doseganje velike višine valov se število vrtljajev motorja poveča, hkrati pa se zmanjša tudi valovna dolžina valov. Podobno za povečanje valovne dolžine motorja se zmanjša. RPM lahko prilagodite tako, da v meniju izberete možnost RPM po meri.

Največji vrtljaji = 250

Najmanjši vrtljaji = 50

Spodaj je primer različnih višin valov, posnetih s merilnikom pospeška. Prva slika so podatki, posneti pri visokih vrtljajih, zato dobimo visoko višino valov. Druga slika prikazuje zmanjšano višino vala in povečano valovno dolžino grafa, ki je podatek, posnet s pospeševalnikom, in predstavlja dejanske značilnosti valov ustvarjenega vala.

8. korak: Elektronske povezave in program

Pri priključitvi napajalnika bodite previdni, polarnost priključitve povežite pozitivni priključek na pozitivni in negativni na negativni. Priključite motor in gonilnik, kot je prikazano na sliki. Ko so vse povezave pravilne, priključite zatiče mikrokrmilnika (8, 9, 10 in 11) do voznika koračnega motorja. Mikrokrmilnik povežite z računalnikom prek USB -ja. Zaženite Arduino IDE> Serijski monitor.

Program je vključen v vadnico in je samoumeven, uporablja stikalo za preklop in, če je drugače, za delovanje. Zelo preprosto ga lahko razume tudi dijak.

Tukaj je povezava do programa google drive

Nadzorni program Arduino

9. korak: krmiljenje aktuatorjev s programom, ki ga poganja meni

Ko je mikrokrmilnik pravilno priključen na računalnik, boste imeli podoben meni. Če želite izbrati možnost, vnesite številko poleg možnosti in pritisnite enter

Primer:-

Če želite izbrati »Aktiviraj pri največji frekvenci«, vnesite 1 in pritisnite enter.

Če želite ustaviti dejanje, vnesite 0 in pritisnite enter.

Zaustavitev v sili

Za zaustavitev pogona pritisnite ničlo “0” in vnesite.

Za zaustavitev v sili pritisnite gumb reset na mikrokrmilniku ali prekinite napajanje.

10. korak: Kako upravljati Wave Tank

Ta rezervoar je bil narejen kot del mojega velikega projekta. Rezervoar je bil preizkušen za ustvarjanje različnih pravilnih valov v stanju morja glave za model pomanjšane barke. Testiranje valovnega plamena je bilo uspešno. Skupni stroški za razvoj tega projekta so bili Rs. 81 000 (samo enaindvajset tisoč) v dveh mesecih.

Za kakršna koli vprašanja komentirajte.

Prva nagrada na tekmovanju v vodi