DIY Wave Tank / Flume met Arduino en V-slot - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Een golftank is een laboratoriumopstelling voor het observeren van het gedrag van oppervlaktegolven. De typische golftank is een doos gevuld met vloeistof, meestal water, met open of met lucht gevulde ruimte bovenop. Aan het ene uiteinde van de tank genereert een actuator golven; het andere uiteinde heeft meestal een golfabsorberend oppervlak.

Meestal kosten deze tanks veel geld, dus ik probeerde een echt heel goedkope oplossing te maken voor studenten die de tank willen gebruiken voor het testen van hun projecten.

Stap 1: Hoe de dosis werkt?

Het project bestaat dus uit twee actuatoren die zijn gemaakt met aluminium extrusies met v-sleuf.

Op elke actuator is een stappenmotor aangesloten en beide motoren worden bestuurd door dezelfde stappenmotoraandrijving, dus er is geen vertraging.

Arduino wordt gebruikt om de motordriver te besturen. Een menugestuurd programma wordt gebruikt om input te geven aan de via pc aangesloten arduion. Actuatorplaten zijn gemonteerd op het v-sleufportaal dat heen en weer gaat zodra de motoren starten en deze heen en weer beweging van platen genereert de golven in de tank. De golfhoogte en golflengte kunnen worden gewijzigd door de snelheid van de motor via arduino.

Stap 2: Let op voordat u begint:

Ik heb de meeste kleine dingen over het gebruik van Arduino of hoe je moet lassen niet behandeld om deze tutorial klein en gemakkelijk te begrijpen te houden. De meeste ontbrekende dingen worden gewist in de afbeeldingen en video's. Stuur me een bericht als er een probleem of vragen zijn met betrekking tot het project.

Stap 3: Verzamel al het materiaal

1. Arduino microcontroller
2. 2*Stappenmotor (2,8 kgcm koppel per motor)
3. 1 * Stappenmotor Driver
4. 2*V slot portaalsysteem
5. Stalen of ijzeren platen voor tanklichaam
6. L-verstevigingen om het lichaam te ondersteunen
7. Vezel of plastic blad om actuatorplaat te maken
8. Draden 48 volt DC voeding

Ik heb geen materialen voor v-slot-portaal toegevoegd omdat de lijst erg groot zal zijn, dan google je v-slot je zult veel video's krijgen over hoe je het moet monteren. Ik heb 2040 aluminium extrusie gebruikt. Het motorvermogen en het vermogen van de voeding veranderen als u meer belasting wilt dragen.

Afmetingen tank

Lengte 5,50 m

Breedte 1.07 m

Diepte 0,50 m

Stap 4: Diverse afmetingen

Om de dingen eenvoudiger en de tutorial korter te maken, heb ik afbeeldingen van verschillende componenten met een schaal gemaakt, zodat je de afmetingen hiervan kunt zien.

Stap 5: Het lichaam maken

Lichaam is gemaakt van 3 mm dikke gietijzeren plaat.

Tankbreedte is 1,10 meter, lengte 5 meter en hoogte 0,5 meter.

Het tanklichaam is gemaakt van zacht staal met waar nodig verstijvers. Platen van zacht staal werden gebogen en in verschillende secties gesneden, afhankelijk van de tankafmetingen. Deze secties werden vervolgens opgetrokken door ze aan elkaar te lassen. Verstijvingen werden ook aan elkaar gelast om de structuur sterker te maken.

De eerste plaat werd in verschillende secties op de gewenste maat gebogen en vervolgens werden deze secties aan elkaar gelast om het lichaam op te richten. Verstijvingen werden toegevoegd als steunverstijvers afmetingen worden getoond in afbeelding

Stap 6: Actuatorassemblage en plaatfabricage

actuatoren zijn gemaakt met behulp van v-slot-systemen. Deze zijn echt goedkoop en gemakkelijk te bouwen, je kunt online googlen hoe je een van deze monteert. Ik heb een loodschroef gebruikt in plaats van een riemaandrijving om het draagvermogen te vergroten. Ik heb geen montagehandleiding opgenomen omdat deze zal veranderen afhankelijk van de lading die u wilt vervoeren. Voor mij was de belasting op maximale snelheid ongeveer 14 kg.

Actuatorplaat is gebouwd met frp-plaat, acryl kan ook worden gebruikt. Een roestvrijstalen frame is gebouwd om de frp-plaat te ondersteunen.

Paddle frame

Het paddleframe is gemaakt van roestvrij staal. Roestvrij staal is waterdicht en is dus bestand tegen corrosie. Voor het peddelframe werd een vierkante doorsnede van 2 x 2 cm gebruikt. Een stevig frame was nodig omdat er veel cyclische belasting op de peddel zal optreden tijdens het genereren van golven. Stalen frame buigt niet en genereert dus een regelmatige sinusgolf.

Er is een aangepaste L-klem gemaakt om de actuatorplaat te verbinden met de portaalplaat op het vslot-systeem.

Stap 7: Manupalatie van golfkenmerken

De tank kan verschillende golfhoogten volgens vereiste produceren. Om verschillende golfhoogten te genereren, wordt het toerental van de motor aangepast. Om een grote golfhoogte te krijgen, wordt het toerental van de motor verhoogd, dit vermindert ook de golflengte van de golf. Vergelijkbaar met het verhogen van de golflengte RPM van de motor wordt verlaagd. RPM kan worden aangepast door de aangepaste RPM-optie in het menu te kiezen.

Maximaal toerental = 250

Minimaal toerental = 50

Hieronder ziet u het voorbeeld van verschillende golfhoogten zoals vastgelegd door een versnellingsmeter. Het eerste beeld zijn de gegevens die zijn opgenomen met een hoog toerental, waardoor we een hoge golfhoogte krijgen. De tweede afbeelding toont de verminderde golfhoogte en de toegenomen golflengte van de grafiek, die de gegevens zijn die zijn geregistreerd door de versneller en die de werkelijke golfkarakteristieken van de gegenereerde golf vertegenwoordigt.

Stap 8: Elektronische verbindingen en programma

Let bij het aansluiten van de voeding op de polariteit van de aansluiting, sluit de positieve pool aan op de positieve en de negatieve op de negatieve. Maak de aansluitingen voor de motor en de driver zoals weergegeven in de afbeelding. Zodra alle verbindingen correct zijn, sluit u de pinnen van de microcontroller (8, 9, 10 en 11 aan)) naar stappenmotorstuurprogramma. Sluit de microcontroller aan op een pc via een USB. Start Arduino IDE > Seriële monitor.

Het programma is opgenomen in de zelfstudie en spreekt voor zich. Het maakt gebruik van schakelkast en andere verklaringen om te werken. Het is heel eenvoudig dat een middelbare scholier het ook kan begrijpen.

Hier is de Google Drive-link naar het programma

Arduino besturingsprogramma

Stap 9: De aandrijvingen bedienen via een menugestuurd programma

Zodra de microcontroller correct op de pc is aangesloten, krijgt u een vergelijkbaar menu. Om de optie te kiezen typt u gewoon het nummer naast de optie en drukt u op enter

Voorbeeld:-

Om “Actuate at maximum frequency” te kiezen typt u 1 en drukt u op enter.

Om de actie te stoppen typt u 0 en drukt u op enter.

Noodstop

Om de actuator te stoppen, drukt u op nul "0" en gaat u naar binnen.

Om een noodstop uit te voeren, drukt u op reset op de microcontroller of sluit u de stroomtoevoer af.

Stap 10: Hoe Wave Tank te bedienen?

Deze tank is gemaakt als onderdeel van mijn grote project. De tank is getest op het genereren van verschillende regelmatige golven in kopzeeconditie voor een geschaald binnenschipmodel. Het testen van de golfgoot was succesvol. De totale kosten voor de ontwikkeling van dit project waren Rs. 81.000 (slechts eenentachtigduizend) in een periode van twee maanden.

Voor vragen kunt u reageren.

Eerste prijs in de waterwedstrijd