DIY Wave Tank/flume Brug af Arduino og V-slot: 11 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

En bølgetank er et laboratorieopsætning til observation af overfladebølgernes adfærd. Den typiske bølgetank er en kasse fyldt med væske, normalt vand, og efterlader åbent eller luftfyldt rum ovenpå. I den ene ende af tanken genererer en aktuator bølger; den anden ende har normalt en bølgeabsorberende overflade.

Normalt koster disse tanke mange penge, så jeg forsøgte at lave en virkelig virkelig billig løsning til studerende, der ønsker at bruge tanken til at teste deres projekter.

Trin 1: Sådan fungerer det

Så projektet består af to aktuatorer fremstillet ved hjælp af v-slot aluminiumekstruderinger.

Der er tilsluttet en trinmotor til hver aktuator, og begge motorer styres af det samme trinmotordrev, så der ikke er nogen forsinkelse.

Arduino bruges til at styre motorføreren. Et menudrevet program bruges til at give input til den arduion, der er tilsluttet via pc. Aktuatorplader er monteret på v-slot-portalen, der vil gå frem og tilbage, når motorerne starter, og denne frem og tilbage-bevægelse af plader genererer bølger inde i tanken. Bølgehøjde og bølgelængde kan ændres ved at ændre hastigheden på motor via arduino.

Trin 2: Bemærk venligst, inden du starter

Jeg har ikke dækket de fleste af de små ting, hvordan man bruger arduino eller hvordan man svejser for at holde denne vejledning lille og let at forstå. De fleste af de manglende ting vil blive ryddet i billederne og videoerne. Send mig en besked, hvis der er problemer eller spørgsmål vedrørende projektet.

Trin 3: Saml alt materiale

1. Arduino mikrokontroller
2. 2*Stepmotor (2,8 kgcm drejningsmoment pr. Motor)
3. 1*Stepper motor driver
4. 2*V slot portal system
5. Stål- eller jernplader til tankhus
6. L-stivere til at understøtte kroppen
7. Fiber eller plastfolie til fremstilling af aktuatorplade
8. Ledninger 48 volt DC strømforsyning

Jeg har ikke inkluderet materialer til v-slot gantry, fordi listen vil være meget stor, så bare google v-slot får du mange videoer om, hvordan du samler det, jeg brugte 2040 aluminiumekstrudering. Motorkapacitet og strømforsyningskapacitet ændres, hvis du vil bære mere belastning.

Tankmål

Længde 5,50 m

Bredde 1,07 m

Dybde 0,50 m

Trin 4: Variuos Dimensioner

For at gøre tingene enklere og vejledningen kortere har jeg taget billeder af forskellige komponenter med en skala, så du kan se størrelserne på disse.

Trin 5: Lav kroppen

Kroppen er fremstillet af 3 mm tyk støbejernsplade.

Tankbredde er 1,10 meter, længde 5 meter og højde 0,5 meter.

Tankhuset består af blødt stål med stivere omkring det, hvor det er nødvendigt. Plader af blødt stål blev bøjet og skåret i forskellige sektioner i henhold til tankens dimensioner. Disse sektioner blev derefter rejst ved at svejse dem sammen. Stivere blev også svejset sammen for at gøre strukturen mere stærk.

Først blev pladen bøjet til den ønskede størrelse i forskellige sektioner, og derefter blev disse sektioner svejset sammen for at opføre kroppen. Afstivere blev tilføjet, da understøtningsafstivere dimensioner er vist på billedet

Trin 6: Montering af aktuator og fremstilling af plader

aktuatorer er fremstillet ved hjælp af v-slot-systemer. Disse er virkelig billige og lette at bygge, du kan google det online, hvordan du samler en af disse. Jeg har brugt blyskrue i stedet for remtræk for at øge bæreevnen. Jeg har ikke inkluderet monteringsvejledning, fordi den ændres i henhold til den belastning, du vil bære. For mig var belastningen ved maksimal hastighed omkring 14 kg.

Aktuatorplade er bygget med frp -ark, akryl kan også bruges. En ramme i rustfrit stål blev bygget til at understøtte frp -pladen.

Padle stel

Paddelrammen består af rustfrit stål. Rustfrit stål er vandtæt og vil derfor modstå korrosion. Firkantet sektion på 2 x 2 cm blev brugt til padlerammen. En robust ramme var nødvendig, da meget cyklisk belastning vil virke på skovlen under bølgedannelse. Stålramme vil ikke bøje og dermed generere regelmæssig sinusformet bølge.

En brugerdefineret L-klemme blev lavet til at forbinde aktuatorpladen med portalplade på vslot-systemet.

Trin 7: Manupalering af bølgeegenskaber

Tank kan generere forskellig bølgehøjde efter krav. For at generere forskellige bølgehøjder justeres motorens omdrejningstal pr. Minut. For at få stor bølgehøjde RPM for motoren øges, reduceres også bølgelængden. Ligesom at øge bølgelængden RPM af motoren reduceres. RPM kan justeres ved at vælge den tilpassede RPM -indstilling i menuen.

Maks. Omdrejningstal pr. Minut = 250

Minimum RPM = 50

Nedenfor er eksemplet på forskellige bølgehøjder registreret af accelerometer. Første billede er de data, der er registreret ved høj omdrejningstal, hvilket resulterer i, at vi får høj bølgehøjde. Det andet billede viser den formindskede bølgehøjde og den øgede bølgelængde for grafen, som er dataene registreret af acceleromeren og repræsenterer de generelle bølges karakteristika.

Trin 8: Elektroniske forbindelser og program

Mens du tilslutter strømforsyningen, skal du være forsigtig med at tilslutte polariteten. Tilslut den positive terminal til den positive og den negative til den negative. Lav tilslutningerne til motoren og driveren som vist på billedet.) til stepper motor driver. Tilslut mikrokontroller til en pc via en USB. Start Arduino IDE> Seriel skærm.

Programmet er inkluderet i vejledningen og er selvforklarende, det bruger switch case og hvis ellers udsagn skal betjenes. Det er virkelig simpelt, at en gymnasieelev også kan forstå det.

Her er google drive link til programmet

Arduino kontrolprogram

Trin 9: Styring af aktuatorer efter menu -drevet program

Når mikrokontrolleren er tilsluttet korrekt til pc'en, vil du lignende menu. For at vælge indstillingen skal du blot indtaste nummeret ved siden af indstillingen og trykke på enter

Eksempel:-

For at vælge "Aktiver ved maksimal frekvens" type 1, og tryk på enter.

For at stoppe handlingen, skriv 0 og tryk på enter.

Nødstop

For at stoppe aktuatoren skal du trykke på nul “0” og indtaste.

For at foretage et nødstop skal du enten trykke på reset på mikrokontrolleren eller afbryde strømforsyningen.

Trin 10: Sådan betjenes Wave Tank

Denne tank blev lavet som en del af mit store projekt. Tanken er blevet testet til generering af forskellige regelmæssige bølger i havets tilstand for en skaleret pramemodel. Testen af bølgeflommen lykkedes. De samlede omkostninger til udviklingen af dette projekt var kr. 81.000 (Kun 81.000) i en varighed af to måneder.

For eventuelle spørgsmål bedes du kommentere.

Første præmie i vandkonkurrencen