DIY vlnový tank/žlab pomocou Arduina a V-slotu: 11 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Vlnová nádrž je laboratórne zariadenie na sledovanie správania povrchových vĺn. Typickou nádržou na vlny je škatuľka naplnená kvapalinou, zvyčajne vodou, pričom na vrchu zostáva otvorený alebo vzduchom naplnený priestor. Na jednom konci nádrže generuje pohon vlny; druhý koniec má zvyčajne povrch absorbujúci vlny.

Tieto tanky zvyčajne stoja veľa peňazí, a tak som sa pokúsil vytvoriť skutočne lacné riešenie pre študentov, ktorí chcú tank použiť na testovanie svojich projektov.

Krok 1: Ako to funguje

Projekt teda pozostáva z dvoch pohonov vyrobených pomocou hliníkových výliskov s drážkou v tvare V.

Ku každému pohonu je pripojený krokový motor a oba motory sú ovládané rovnakým pohonom krokového motora, takže nedochádza k oneskoreniu.

Arduino sa používa na ovládanie ovládača motora. Program poháňaný ponukou sa používa na zadanie vstupu do zariadenia pripojeného prostredníctvom počítača. Ovládacie taniere sú namontované na portáli s drážkou v, ktorý sa bude pohybovať tam a späť, akonáhle sa motory začnú, a tento pohyb platní tam a späť generuje vlny vo vnútri nádrže. Výšku vlny a dĺžku vlny je možné zmeniť zmenou rýchlosti motor cez arduino.

Krok 2: Pred spustením si prosím všimnite

Nepokryl som väčšinu malých vecí, ako používať arduino alebo ako zvárať, aby bol tento návod malý a zrozumiteľný. Väčšina chýbajúcich vecí bude odstránená na obrázkoch a videách. V prípade akýchkoľvek problémov alebo otázok týkajúcich sa projektu mi napíšte správu.

Krok 3: Zhromaždite všetok materiál

1. Mikrokontrolér Arduino
2. 2*krokový motor (krútiaci moment 2,8 kgcm na motor)
3. 1*Ovládač krokového motora
4. Portálový systém 2*V slot
5. Oceľové alebo železné dosky pre telo nádrže
6. L-výstuhy na podporu tela
7. Vlákno alebo plastová fólia na výrobu ovládacej dosky
8. Drôty 48 voltov jednosmerného napájania

Nezaradil som materiály pre portál v-slotu, pretože zoznam bude veľmi veľký, potom stačí vygoogliť v-slote a získate mnoho videí o jeho zostavení. Použil som extrúziu hliníka 2040. Ak chcete prenášať väčšiu záťaž, kapacita motora a napájacieho zdroja sa zmení.

Rozmery nádrže

Dĺžka 5,50 m

Šírka 1,07 m

Hĺbka 0,50 m

Krok 4: Variuosove rozmery

Aby to bolo jednoduchšie a výukové programy kratšie, urobil som obrázky rôznych komponentov v mierke, aby ste videli ich veľkosti.

Krok 5: Vytvorenie tela

Telo je vyrobené z liatinového plechu s hrúbkou 3 mm.

Šírka nádrže je 1,10 metra, dĺžka 5 metrov a výška 0,5 metra.

Telo nádrže je vyrobené z mäkkej ocele a všade tam, kde je to potrebné, sú výstuhy. Mierne oceľové plechy boli ohnuté a narezané na rôzne časti podľa rozmerov nádrže. Tieto sekcie boli potom postavené zváraním dohromady. Aby bola konštrukcia pevnejšia, boli tiež zvarené výstuhy.

Prvá doska bola ohnutá na požadovanú veľkosť v rôznych častiach a potom boli tieto časti zvarené dohromady, aby sa postavilo telo. Boli pridané výstuhy, pretože rozmery výstužných tyčí sú uvedené na obrázku

Krok 6: Zostava pohonu a výroba dosky

pohony sa vyrábajú pomocou systémov s drážkami v. Tieto sú skutočne lacné a ľahko sa stavajú. Na zostavenie jedného z nich si môžete online vyhľadať na Googli. Na zvýšenie nosnosti som namiesto remeňového pohonu použil vodiacu skrutku. Nezahrnul som návod na montáž, pretože sa bude meniť podľa zaťaženia, ktoré chcete uniesť. Pre mňa bolo zaťaženie pri maximálnej rýchlosti okolo 14 kg.

Ovládacia doska je vyrobená z frp plechu, je možné použiť aj akrylát. Na podoprenie frp plechu bol postavený rám z nehrdzavejúcej ocele.

Rám pádla

Rám pádla je vyrobený z nehrdzavejúcej ocele. Nerezová oceľ je vodotesná a odoláva korózii. Na rám pádla bol použitý štvorcový prierez 2 x 2 cm. Bol potrebný pevný rám, pretože na generátor vlny bude pôsobiť veľké množstvo cyklického zaťaženia pádlom. Oceľový rám sa nebude ohýbať, a preto bude generovať pravidelnú sínusovú vlnu.

Bola vyrobená vlastná svorka L na spojenie ovládacej dosky s portálovou doskou v systéme vslot.

Krok 7: Manupalácia charakteristík vlny

Tank môže vytvárať rôzne výšky vĺn podľa požiadaviek. Na vygenerovanie rôznej výšky vlny sa upravia otáčky motora. Ak chcete dosiahnuť veľkú výšku vlny, zvýšia sa otáčky motora, čím sa zníži aj vlnová dĺžka vlny. Obdobne na zvýšenie vlnovej dĺžky sa otáčky motora znížia. Otáčky za minútu je možné upraviť výberom vlastnej možnosti otáčok z ponuky.

Maximálne otáčky = 250

Minimálne otáčky = 50

Nasleduje príklad rozdielnej výšky vlny zaznamenanej akcelerometrom. Prvý obrázok sú údaje zaznamenané pri vysokých otáčkach za minútu, v dôsledku čoho dostaneme vysokú výšku vlny. Druhý obrázok zobrazuje zníženú výšku vlny a zvýšenú vlnovú dĺžku grafu, čo sú údaje zaznamenané akceleromerom a predstavujú skutočné vlnové charakteristiky generovanej vlny.

Krok 8: Elektronické pripojenia a program

Pri pripájaní napájacieho zdroja dávajte pozor na polaritu pripojenia, zapojte kladný pól na kladný a záporný na záporný. Pripojte motor a ovládač tak, ako je to znázornené na obrázku. Akonáhle sú všetky pripojenia správne, pripojte kolíky mikrokontroléra (8, 9, 10 a 11)) na vodiča krokového motora. Pripojte mikrokontrolér k počítaču pomocou USB. Spustite Arduino IDE> Sériový monitor.

Program je zahrnutý v návode a je sám osebe vysvetľujúci, že na ovládanie používa prepínače a ak iné vyhlásenia. Je to skutočne jednoduché, že to môže pochopiť aj študent strednej školy.

Tu je odkaz na program Google Drive

Riadiaci program Arduino

Krok 9: Ovládanie pohonov programom Menu Driven

Keď je mikrokontrolér správne pripojený k počítaču, zobrazí sa podobné menu. Ak chcete vybrať možnosť, zadajte číslo vedľa možnosti a stlačte kláves Enter

Príklad:-

Ak chcete vybrať možnosť „Aktivovať pri maximálnej frekvencii“, zadajte 1 a stlačte kláves Enter.

Akciu chcete zastaviť, zadajte 0 a stlačte kláves Enter.

Núdzová zastávka

Ak chcete pohon zastaviť, stlačte nulu „0“a zadajte.

Ak chcete vykonať núdzové zastavenie, stlačte tlačidlo reset na mikrokontroléri alebo vypnite napájanie.

Krok 10: Ako ovládať vlnový tank

Tento tank bol vyrobený ako súčasť môjho veľkého projektu. Tank bol testovaný na generovanie rôznych pravidelných vĺn v morskom stave pre zmenšený model člna. Testovanie vlnového žľabu bolo úspešné. Celkové náklady na vývoj tohto projektu boli Rs. 81 000 (iba osemdesiatjeden tisíc) počas dvoch mesiacov.

V prípade akýchkoľvek otázok píšte komentáre.

Prvá cena vo vodnej súťaži