DIY Wave Tank/flume Using Arduino και V-slot: 11 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Μια δεξαμενή κυμάτων είναι μια εργαστηριακή ρύθμιση για την παρατήρηση της συμπεριφοράς των επιφανειακών κυμάτων. Η τυπική δεξαμενή κυμάτων είναι ένα κουτί γεμάτο με υγρό, συνήθως νερό, αφήνοντας ανοιχτό ή γεμάτο αέρα στην κορυφή. Στο ένα άκρο της δεξαμενής ένας ενεργοποιητής δημιουργεί κύματα. το άλλο άκρο έχει συνήθως επιφάνεια απορρόφησης κύματος.

Συνήθως αυτές οι δεξαμενές κοστίζουν πολλά χρήματα, έτσι προσπάθησα να κάνω μια πραγματικά φθηνή λύση για μαθητές που θέλουν να χρησιμοποιήσουν τη δεξαμενή για να δοκιμάσουν τα έργα τους.

Βήμα 1: Πώς λειτουργεί η δόση

Έτσι, το έργο αποτελείται από δύο ενεργοποιητές κατασκευασμένους με εξώθηση αλουμινίου v-slot.

Ένας βηματικός κινητήρας συνδέεται σε κάθε ενεργοποιητή και οι δύο κινητήρες ελέγχονται από τον ίδιο κινητήρα βηματικού κινητήρα, ώστε να μην υπάρχει καθυστέρηση.

Το Arduino χρησιμοποιείται για τον έλεγχο του οδηγού κινητήρα. Ένα πρόγραμμα που βασίζεται στο μενού χρησιμοποιείται για να δώσει είσοδο στη συστοιχία που συνδέεται μέσω υπολογιστή. Οι πλάκες ενεργοποιητή είναι τοποθετημένες στο ντουλάπι v-slot που πηγαίνει μπρος-πίσω μόλις ξεκινήσουν οι κινητήρες και αυτή η κίνηση μπρος-πίσω των πλακών δημιουργεί τα κύματα μέσα στη δεξαμενή. Το ύψος κύματος και το μήκος κύματος μπορούν να αλλάξουν αλλάζοντας την ταχύτητα του μοτέρ μέσω arduino.

Βήμα 2: Σημειώστε πριν ξεκινήσετε

Δεν έχω καλύψει τα περισσότερα από τα μικρά πράγματα πώς να χρησιμοποιήσω το arduino ή πώς να κάνω συγκόλληση για να κρατήσω αυτό το σεμινάριο μικρό και εύκολο στην κατανόηση. Τα περισσότερα από τα πράγματα που λείπουν θα διαγραφούν στις εικόνες και τα βίντεο. Παρακαλώ στείλτε μου μήνυμα εάν υπάρχει οποιοδήποτε πρόβλημα ή απορία σχετικά με το έργο.

Βήμα 3: Συλλέξτε όλο το υλικό

1. Arduino micro contoller
2. 2*Stepper μοτέρ (ροπή 2,8 kgcm ανά κινητήρα)
3. 1*Πρόγραμμα οδήγησης βηματικού κινητήρα
4. Σύστημα Gantry υποδοχής 2*V
5. Χαλύβδινες ή σιδερένιες πλάκες για το σώμα της δεξαμενής
6. Ενισχυτές L για τη στήριξη του σώματος
7. Berνα ή πλαστικό φύλλο για την κατασκευή πλάκας ενεργοποίησης
8. Καλώδια τροφοδοτικό DC 48 volt

Δεν έχω συμπεριλάβει υλικά για v-slot gantry γιατί ο κατάλογος θα είναι πολύ μεγάλος, τότε στο google v-slot θα πάρετε πολλά βίντεο σχετικά με τον τρόπο συναρμολόγησής του, χρησιμοποιώντας εξώθηση αλουμινίου 2040. Η χωρητικότητα του κινητήρα και η ισχύς τροφοδοσίας θα αλλάξουν εάν θέλετε να μεταφέρετε περισσότερο φορτίο.

Διαστάσεις δεξαμενής

Μήκος 5,50μ

Πλάτος 1,07 μ

Βάθος 0,50 μ

Βήμα 4: Διαστάσεις Variuos

Για να γίνουν τα πράγματα πιο απλά και πιο σύντομα, έχω τραβήξει εικόνες διαφορετικών στοιχείων με κλίμακα, ώστε να μπορείτε να δείτε τα μεγέθη αυτών.

Βήμα 5: Φτιάχνοντας το σώμα

Το σώμα είναι κατασκευασμένο από φύλλο χυτοσιδήρου πάχους 3 mm.

Το πλάτος της δεξαμενής είναι 1,10 μέτρα, το μήκος 5 μέτρα και το ύψος 0,5 μέτρα.

Το σώμα της δεξαμενής αποτελείται από μαλακό χάλυβα με ενισχυτικά γύρω του όπου είναι απαραίτητο. Οι ήπιες χαλύβδινες πλάκες κάμπτονταν και κόβονταν σε διάφορα τμήματα ανάλογα με τις διαστάσεις της δεξαμενής. Αυτά τα τμήματα στη συνέχεια ανεγέρθηκαν με συγκόλληση μεταξύ τους. Οι ενισχυτές συγκολλήθηκαν επίσης μαζί για να κάνουν τη δομή πιο ισχυρή.

Πρώτα η πλάκα κάμπτεται στο επιθυμητό μέγεθος σε διάφορα τμήματα και στη συνέχεια τα τμήματα αυτά συγκολλούνται για να στηθεί το σώμα. Οι ενισχυτές προστέθηκαν καθώς οι διαστάσεις των ενισχυτικών στήριξης φαίνονται στην εικόνα

Βήμα 6: Συναρμολόγηση ενεργοποιητή και κατασκευή πλακών

οι ενεργοποιητές γίνονται με συστήματα v-slot. Αυτά είναι πραγματικά φθηνά και εύκολα στην κατασκευή τους. Μπορείτε να το ψάξετε στο διαδίκτυο πώς να συναρμολογήσετε ένα από αυτά. Έχω χρησιμοποιήσει βίδα μολύβδου αντί για ιμάντα για αύξηση της χωρητικότητας μεταφοράς φορτίου. Δεν έχω συμπεριλάβει το σεμινάριο συναρμολόγησης επειδή θα αλλάξει ανάλογα με το φορτίο που θέλετε να μεταφέρετε. Για μένα το φορτίο στη μέγιστη ταχύτητα ήταν περίπου 14Kg.

Η πλάκα ενεργοποιητή κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας φύλλο frp, μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ακρυλικό. Ένα ανοξείδωτο πλαίσιο χτίστηκε για να υποστηρίξει το φύλλο frp.

Πλαίσιο κουπιών

Το πλαίσιο κουπιών είναι κατασκευασμένο από ανοξείδωτο ατσάλι. Ο ανοξείδωτος χάλυβας είναι αδιάβροχος και έτσι αντέχει στη διάβρωση. Για το πλαίσιο κουπιών χρησιμοποιήθηκε τετράγωνο τμήμα 2 x 2 cm. Ένα στιβαρό πλαίσιο ήταν απαραίτητο, καθώς πολύ κυκλικό φορτίο θα είναι η δράση στο κουπί κατά τη δημιουργία κυμάτων. Το χαλύβδινο πλαίσιο δεν θα λυγίσει και έτσι θα δημιουργήσει κανονικό ημιτονοειδές κύμα.

Κατασκευάστηκε ένας προσαρμοσμένος σφιγκτήρας L για τη σύνδεση της πλάκας ενεργοποιητή με την πλάκα πυθμένα στο σύστημα vslot.

Βήμα 7: Χειρισμός χαρακτηριστικών κυμάτων

Η δεξαμενή μπορεί να δημιουργήσει διαφορετικό ύψος κύματος σύμφωνα με τις απαιτήσεις. Για τη δημιουργία διαφορετικού ύψους κύματος, ρυθμίζεται το RPM του κινητήρα. Για να επιτευχθεί μεγάλο ύψος στροφών RPM του κινητήρα αυξάνεται, μειώνοντας επίσης το μήκος κύματος του κύματος. Ομοίως για την αύξηση του RPM μήκους κύματος του κινητήρα μειώνεται. Το RPM μπορεί να προσαρμοστεί επιλέγοντας την προσαρμοσμένη επιλογή RPM από το μενού.

Μέγιστο RPM = 250

Ελάχιστο RPM = 50

Παρακάτω είναι το παράδειγμα διαφορετικού ύψους κύματος όπως καταγράφηκε από το επιταχυνσιόμετρο. Η πρώτη εικόνα είναι τα δεδομένα που καταγράφονται σε υψηλές στροφές ανά λεπτό με αποτέλεσμα να έχουμε υψηλό ύψος κύματος. Η δεύτερη εικόνα δείχνει το μειωμένο ύψος κύματος και το αυξημένο μήκος κύματος της γραφικής παράστασης που είναι τα δεδομένα που καταγράφονται από τον επιταχυντήρα και αντιπροσωπεύει τα πραγματικά χαρακτηριστικά κύματος του δημιουργούμενου κύματος.

Βήμα 8: Ηλεκτρονικές συνδέσεις και πρόγραμμα

Κατά τη σύνδεση της τροφοδοσίας προσέξτε την πολικότητα σύνδεσης συνδέστε το θετικό τερματικό με το θετικό και το αρνητικό στο αρνητικό. Κάντε τις συνδέσεις για τον κινητήρα και το πρόγραμμα οδήγησης όπως φαίνεται στην εικόνα. Μόλις όλες οι συνδέσεις είναι σωστές, συνδέστε ακίδες μικροελεγκτή (8, 9, 10 και 11) στον οδηγό βηματικής μηχανής. Συνδέστε τον μικροελεγκτή σε έναν υπολογιστή μέσω USB. Εκκινήστε το Arduino IDE> Σειριακή οθόνη.

Το πρόγραμμα περιλαμβάνεται στο σεμινάριο και είναι αυτονόητο, χρησιμοποιεί διακόπτες και αν αλλιώς δηλώσεις για να λειτουργήσει. Είναι πολύ απλό, μπορεί επίσης να το καταλάβει ένας μαθητής λυκείου.

Εδώ είναι ο σύνδεσμος του google drive για το πρόγραμμα

Πρόγραμμα ελέγχου Arduino

Βήμα 9: Έλεγχος των ενεργοποιητών μέσω προγράμματος μενού μενού

Μόλις ο μικροελεγκτής συνδεθεί σωστά στον υπολογιστή, θα έχετε παρόμοιο μενού. Για να επιλέξετε την επιλογή, πληκτρολογήστε τον αριθμό δίπλα στην επιλογή και πατήστε enter

Παράδειγμα:-

Για να επιλέξετε "Ενεργοποίηση στη μέγιστη συχνότητα" πληκτρολογήστε 1 και πατήστε enter.

Για να σταματήσετε την ενέργεια τύπου 0 και πατήστε enter.

Στάση έκτακτης ανάγκης

Για να σταματήσετε τον ενεργοποιητή πατήστε μηδέν "0" και εισαγάγετε.

Για διακοπή έκτακτης ανάγκης είτε πατήστε επαναφορά στον μικροελεγκτή είτε διακόψτε την παροχή ρεύματος.

Βήμα 10: Πώς να χρησιμοποιήσετε τη δεξαμενή κυμάτων

Αυτή η δεξαμενή δημιουργήθηκε ως μέρος του μεγάλου έργου μου. Η δεξαμενή έχει δοκιμαστεί για τη δημιουργία διαφορετικών κανονικών κυμάτων σε κατάσταση κεφαλής θάλασσας για κλιμακωτό μοντέλο φορτηγίδας. Η δοκιμή του κυματιστικού κύματος ήταν επιτυχής. Το συνολικό κόστος για την ανάπτυξη αυτού του έργου ήταν Rs. 81, 000 (Ογδόντα Χίλια Μόνο) σε διάρκεια δύο μηνών.

Για τυχόν απορίες, σχολιάστε.

Πρώτο Βραβείο στο Διαγωνισμό Νερού