DIY Wave Tank/Flume, izmantojot Arduino un V slotu: 11 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Viļņu tvertne ir laboratorijas iekārta virsmas viļņu uzvedības novērošanai. Tipiska viļņu tvertne ir kaste, kas piepildīta ar šķidrumu, parasti ūdeni, atstājot atvērtu vai ar gaisu piepildītu vietu uz augšu. Tvertnes vienā galā izpildmehānisms rada viļņus; otrā galā parasti ir viļņus absorbējoša virsma.

Parasti šīs tvertnes maksā daudz naudas, tāpēc es centos izveidot patiešām lētu risinājumu studentiem, kuri vēlas izmantot tvertni savu projektu pārbaudei.

1. darbība. Kā darbojas dozēšana

Tātad projekts sastāv no diviem izpildmehānismiem, kas izgatavoti, izmantojot v-slota alumīnija ekstrūzijas.

Katram izpildmehānismam ir pievienots pakāpju motors, un abus motorus kontrolē viena un tā pati pakāpju motora piedziņa, tāpēc nav kavēšanās.

Arduino tiek izmantots, lai kontrolētu motora vadītāju. Izvēlnē vadīta programma tiek izmantota, lai ievadītu arduion, kas savienots, izmantojot datoru. Izpildmehānisma plāksnes ir uzstādītas uz v-slota portāla, kas kustēsies turp un atpakaļ, kad dzinēji iedarbināsies, un šī plākšņu kustība uz priekšu un atpakaļ rada viļņus tvertnes iekšpusē. Viļņu augstumu un viļņu garumu var mainīt, mainot motors caur arduino.

2. darbība. Lūdzu, ņemiet vērā pirms darba uzsākšanas

Es neesmu apskatījis lielāko daļu mazo lietu, kā lietot arduino vai kā veikt metināšanu, lai šī apmācība būtu maza un viegli saprotama. Lielākā daļa trūkstošo lietu tiks iztīrītas attēlos un videoklipos. Lūdzu, ziņojiet man, ja ir kādas problēmas vai jautājumi par projektu.

3. darbība: apkopojiet visu materiālu

1. Arduino mikrokontrolleris
2. 2*pakāpju motors (2,8 kg cm griezes moments vienam motoram)
3. 1*soļu motora vadītājs
4. 2*V slotu portāla sistēma
5. Tērauda vai dzelzs plāksnes tvertnes korpusam
6. L veida stiprinājumi ķermeņa atbalstam
7. Šķiedru vai plastmasas loksne izpildmehānisma plāksnes izgatavošanai
8. Vadi 48 voltu līdzstrāvas barošanas avots

Es neesmu iekļāvis materiālus v-slotu portālam, jo saraksts būs ļoti liels, tad tikai google v-slots jūs iegūsit daudz video par tā salikšanu, es izmantoju 2040 alumīnija ekstrūziju. Motora jauda un barošanas avota jauda mainīsies, ja vēlaties pārvadāt lielāku slodzi.

Tvertnes izmēri

Garums 5,50 m

Platums 1,07 m

Dziļums 0,50 m

4. solis: dažādi izmēri

Lai lietas padarītu vienkāršākas un apmācība būtu īsāka, esmu uzņēmis dažādu komponentu attēlus ar skalu, lai jūs varētu redzēt to izmērus.

5. solis: ķermeņa veidošana

Korpuss ir izgatavots no 3 mm biezas čuguna loksnes.

Tvertnes platums ir 1,10 metri, garums 5 metri un augstums 0,5 metri.

Tvertnes korpuss ir izgatavots no viegla tērauda, un visur, kur nepieciešams, ir stīvinātāji. Vieglas tērauda plāksnes tika saliektas un sagrieztas dažādās daļās atbilstoši tvertnes izmēriem. Šīs sekcijas tika uzceltas, metinot tās kopā. Arī stiprinājumi tika metināti kopā, lai padarītu struktūru izturīgāku.

Pirmā plāksne dažādās sekcijās tika saliekta vēlamajā izmērā, un pēc tam šīs daļas tika sametinātas kopā, lai uzceltu korpusu. Cietinātāji tika pievienoti, jo atbalsta stingrinātāju izmēri ir parādīti attēlā

6. solis: izpildmehānisma montāža un plākšņu izgatavošana

izpildmehānismi ir izgatavoti, izmantojot v-slotu sistēmas. Tie ir patiešām lēti un viegli uzbūvējami. Jūs varat tiešsaistē meklēt Google, kā salikt vienu no tiem. Es izmantoju svina skrūvi, nevis jostas piedziņu, lai palielinātu kravnesību. Es neesmu iekļāvis montāžas pamācību, jo tā mainīsies atkarībā no slodzes, kuru vēlaties nest. Man slodze ar maksimālo ātrumu bija aptuveni 14 kg.

Izpildmehānisma plāksne ir veidota, izmantojot frp loksni, var izmantot arī akrilu. Nerūsējošā tērauda rāmis tika uzbūvēts, lai atbalstītu frp loksni.

Lāpstiņu rāmis

Lāpstiņu rāmis ir izgatavots no nerūsējošā tērauda. Nerūsējošais tērauds ir ūdensizturīgs un tādējādi izturīgs pret koroziju. Lāpstiņu rāmim tika izmantota kvadrātveida daļa 2 x 2 cm. Nepieciešams izturīgs rāmis, jo viļņu ģenerēšanas laikā lāpstiņai būs liela cikliska slodze. Tērauda rāmis nesaliecas un tādējādi radīs regulāru sinusoidālu viļņu.

Tika izgatavota pielāgota L skava, lai savienotu izpildmehānisma plāksni ar portālplāksni vslot sistēmā.

7. solis: viļņu īpašību apstrāde

Tvertne var radīt atšķirīgu viļņu augstumu atbilstoši prasībām. Lai radītu atšķirīgu viļņu augstumu, tiek noregulēts motora RPM. Lai iegūtu lielu viļņu augstumu, tiek palielināts motora apgriezienu skaits, samazinot viļņa viļņa garumu. Līdzīgi, lai palielinātu motora viļņa garumu, tiek samazināts RPM. RPM var pielāgot, izvēlnē izvēloties pielāgoto RPM opciju.

Maksimālais RPM = 250

Minimālais apgriezienu skaits minūtē = 50

Zemāk ir piemērs dažādiem viļņu augstumiem, kas reģistrēti ar akselerometru. Pirmais attēls ir dati, kas ierakstīti ar lielu apgriezienu skaitu minūtē, kā rezultātā mēs iegūstam augstu viļņu augstumu. Otrais attēls parāda grafika samazināto viļņu augstumu un palielināto viļņa garumu, kas ir akselerometra reģistrētie dati un atspoguļo ģenerētā viļņa faktiskās viļņu īpašības.

8. solis: Elektroniskie savienojumi un programma

Pievienojot strāvas padevi, esiet piesardzīgs, pieslēdzot polaritāti, savienojiet pozitīvo spaili ar pozitīvo un negatīvo pret negatīvo. Veiciet motora un vadītāja savienojumus, kā parādīts attēlā. Kad visi savienojumi ir pareizi, pievienojiet mikrokontrollera tapas (8, 9, 10 un 11)) soļu motora vadītājam. Savienojiet mikrokontrolleru ar datoru, izmantojot USB. Palaidiet Arduino IDE> Sērijas monitors.

Programma ir iekļauta apmācībā un ir pašsaprotama, tā izmanto slēdzi un, ja citādi, paziņojumus, lai darbotos. Tā ir patiešām vienkārša, to var saprast arī vidusskolas students.

Šeit ir Google diska saite uz programmu

Arduino kontroles programma

9. solis: izpildmehānismu vadīšana, izmantojot izvēlnes vadītu programmu

Kad mikrokontrolleris ir pareizi pievienots datoram, jums parādīsies līdzīga izvēlne. Lai izvēlētos opciju, vienkārši ierakstiet numuru blakus opcijai un nospiediet taustiņu Enter

Piemērs:-

Lai izvēlētos “Aktivizēt ar maksimālo frekvenci”, ierakstiet 1 un nospiediet enter.

Lai apturētu darbības veidu 0 un nospiediet enter.

Ārkārtas apstāšanās

Lai apturētu izpildmehānismu, nospiediet nulli “0” un ievadiet.

Lai veiktu ārkārtas apstāšanos, nospiediet mikrokontrollera atiestatīšanas pogu vai pārtrauciet strāvas padevi.

10. solis: Kā darboties ar viļņu tvertni

Šī tvertne tika izgatavota kā daļa no mana lielā projekta. Tvertne ir pārbaudīta, lai ģenerētu dažādus regulārus viļņus galvas jūras stāvoklī mērogota liellaivas modelim. Viļņu plūsmas pārbaude bija veiksmīga. Šī projekta izstrādes kopējās izmaksas bija Rs. 81 000 (tikai astoņdesmit viens tūkstotis) divu mēnešu laikā.

Par visiem jautājumiem, lūdzu, komentējiet.

Pirmā balva ūdens konkursā