DIY Wave Tank / Flume amb Arduino i ranura en V: 11 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Un tanc d'ones és una instal·lació de laboratori per observar el comportament de les ones superficials. El tanc d'ona típic és una caixa plena de líquid, generalment aigua, que deixa un espai obert o ple d'aire a la part superior. En un extrem del tanc, un actuador genera ones; l’altre extrem sol tenir una superfície absorbent d’ones.

Normalment, aquests tancs costen molts diners, així que he intentat donar una solució realment econòmica per als estudiants que vulguin utilitzar el dipòsit per provar els seus projectes.

Pas 1: Com funciona la dosi

Per tant, el projecte consta de dos actuadors fabricats amb extrusions d'alumini amb ranura en V.

Un motor pas a pas està connectat a cada actuador i tots dos motors estan controlats per la mateixa accionament del motor pas a pas, de manera que no hi ha retard.

Arduino s’utilitza per controlar el controlador del motor. Un programa basat en el menú s’utilitza per donar entrada a l’arduion connectat a través de PC. Les plaques d’actuador es munten al pòrtic de ranura en V que anirà endavant i endarrere un cop arrencin els motors i aquest moviment d’anada i tornada de les plaques genera les ones a l’interior del tanc. motor via arduino.

Pas 2: tingueu en compte abans de començar

No he tractat la majoria de les petites coses sobre com utilitzar arduino ni com fer soldadures per mantenir aquest tutorial petit i fàcil d'entendre. La majoria de les coses que falten s’esborraran a les imatges i als vídeos. Envieu-me un missatge si hi ha algun problema o pregunta sobre el projecte.

Pas 3: Reuneix tot el material

1. Micro controlador Arduino
2. 2 * Motor pas a pas (parell de 2,8 kgcm per motor)
3. 1 * controlador de motor pas a pas
4. Sistema de pòrtic de ranura de 2 * V.
5. Planxes d'acer o ferro per al cos del tanc
6. Reforços en L per recolzar el cos
7. Làmina de fibra o plàstic per fer la placa de l’actuador
8. Cables d'alimentació de 48 volts DC

No he inclòs materials per al pòrtic de ranures en V perquè la llista serà molt gran, llavors només v-slot de Google obtindreu molts vídeos sobre com muntar-lo i he utilitzat extrusió d'alumini 2040. La capacitat del motor i la font d'alimentació canviaran si voleu transportar més càrrega.

Dimensions del tanc

Llarg 5,50 m

Amplada 1,07 m

Profunditat 0,50 m

Pas 4: Dimensions Variuos

Per simplificar les coses i fer un tutorial més curt, he pres imatges de diferents components amb una escala perquè pugueu veure les mides d’aquestes.

Pas 5: fer el cos

El cos està format per xapa de ferro colat de 3 mm de gruix.

L’amplada del tanc és d’1,10 metres, la longitud de 5 metres i l’alçada de 0,5 metres.

El cos del tanc està format per acer suau amb enduridors al seu voltant sempre que sigui necessari. Les plaques d'acer suau es van doblegar i tallar en diverses seccions segons les dimensions del tanc. Aquestes seccions es van erigir soldant-les juntes. Els enduridors també es van soldar per fer l’estructura més forta.

La primera placa es va doblegar a la mida desitjada en diverses seccions i després es van soldar aquestes seccions per erigir el cos. Els enduridors es van afegir a mesura que es mostren a la imatge les dimensions dels enduridors

Pas 6: muntatge de l'actuador i fabricació de plaques

els actuadors es fabriquen amb sistemes de ranura en V. Aquests són realment barats i fàcils de construir, podeu buscar en línia com muntar un d’aquests. No he inclòs el tutorial de muntatge perquè canviarà segons la càrrega que vulgueu transportar. Per a mi, la càrrega a la velocitat màxima rondava els 14 kg.

La placa de l’actuador es construeix amb xapa de frp, també es pot utilitzar acrílic. Es va construir un marc d’acer inoxidable per suportar la xapa de frp.

Estructura de pàdel

El bastidor de pàdel està format per acer inoxidable. L'acer inoxidable és a prova d'aigua i, per tant, resistirà la corrosió. Es va utilitzar una secció quadrada de 2 x 2 cm per al marc de la pala. Calia un marc resistent, ja que es produirà molta càrrega cíclica sobre la pala durant la generació d'ones. El marc d’acer no es doblegarà i generarà una ona sinusoïdal regular.

Es va fer una pinça en L personalitzada per connectar la placa de l’actuador amb la placa de pòrtic al sistema vslot.

Pas 7: Manupalació de les característiques de l'ona

El tanc pot generar diferents alçades d'ona segons el requisit. Per generar diferents altures d'ona, s'ajusta la RPM del motor. Per obtenir una gran alçada d'ona, la RPM del motor augmenta, també disminueix la longitud d'ona de l'ona. Es redueix la simulació per augmentar la longitud d'ona RPM del motor. El RPM es pot ajustar triant l’opció RPM personalitzada al menú.

RPM màxim = 250

RPM mínim = 50

A continuació es mostra l'exemple de diferents alçades d'ona registrades per l'acceleròmetre. La primera imatge són les dades registrades a RPM elevades, per la qual cosa obtenim una alçada d’ona elevada. La segona imatge mostra la disminució de l’altura d’ona i l’augment de la longitud d’ona del gràfic, que són les dades registrades per l’acceleròmter i que representa les característiques d’ona reals de l’ona generada.

Pas 8: programa i connexions electròniques

Mentre connecteu la font d'alimentació, tingueu en compte la polaritat de la connexió, connecteu el terminal positiu a positiu i negatiu a negatiu. Feu les connexions del motor i del controlador tal com es mostra a la imatge. Un cop totes les connexions siguin adequades, connecteu els pins del microcontrolador (8, 9, 10 i 11).) al conductor del motor pas a pas. Connecteu el microcontrolador a un PC mitjançant un USB. Inicieu Arduino IDE> Monitor de sèrie.

El programa s’inclou al tutorial i s’explica per si mateix, utilitza afirmacions de majúscules i minúscules per operar. És molt senzill que un estudiant de secundària també ho pugui entendre.

Aquí teniu l’enllaç de google drive al programa

Programa de control Arduino

Pas 9: Control dels actuadors mitjançant el programa basat en menús

Un cop el microcontrolador estigui connectat correctament al PC, apareixerà un menú similar. Per triar l’opció, només cal que escriviu el número al costat de l’opció i premeu Retorn

Exemple: -

Per triar "Actuar a la freqüència màxima", escriviu 1 i premeu Retorn.

Per aturar l'acció, escriviu 0 i premeu Retorn.

Parada d'emergència

Per aturar l’actuador, premeu zero “0” i introduïu-lo.

Per fer una parada d'emergència, premeu Restablir al microcontrolador o talleu la font d'alimentació.

Pas 10: Com operar Wave Tank

Aquest tanc es va crear com a part del meu gran projecte. El tanc ha estat provat per a la generació de diferents ones regulars en estat de mar de cap per a un model de barcassa a escala. La prova del canal d'ona va tenir èxit. El cost global per al desenvolupament d’aquest projecte va ser de Rs. 81.000 (només vuitanta mil) en una durada de dos mesos.

Per a qualsevol pregunta, si us plau comenteu.

Primer premi del Concurs d’Aigües