Танк / лоток DIY Wave с использованием Arduino и V-слота: 11 шагов (с изображениями)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-13 06:58

Волновой резервуар - это лабораторная установка для наблюдения за поведением поверхностных волн. Типичный волновой резервуар представляет собой коробку, заполненную жидкостью, обычно водой, оставляя наверху открытое или заполненное воздухом пространство. На одном конце резервуара исполнительный механизм генерирует волны; другой конец обычно имеет поверхность, поглощающую волны.

Обычно эти резервуары стоят больших денег, поэтому я попытался сделать действительно действительно дешевое решение для студентов, которые хотят использовать резервуар для тестирования своих проектов.

Шаг 1: Как это работает

Таким образом, проект состоит из двух приводов, изготовленных из алюминиевых профилей с v-образным пазом.

Шаговый двигатель подключен к каждому приводу, и оба двигателя управляются одним и тем же приводом шагового двигателя, поэтому нет задержки.

Arduino используется для управления драйвером двигателя. Программа, управляемая меню, используется для ввода данных в arduion, подключенный через компьютер. Приводные пластины установлены на портале с v-образным пазом, который будет двигаться вперед и назад после запуска двигателей, и это движение пластин вперед и назад генерирует волны внутри резервуара. Высота волны и длина волны могут быть изменены путем изменения скорости движения. мотор через ардуино.

Шаг 2: обратите внимание перед началом

Я не рассмотрел большинство мелких вещей, как использовать Arduino или как выполнять сварку, чтобы этот учебник был небольшим и легким для понимания. Большинство недостающих вещей будет очищено на изображениях и видео. Пожалуйста, напишите мне, если возникнут какие-либо проблемы или вопросы по проекту.

Шаг 3: соберите весь материал

1. Микроконтоллер Arduino
2. 2 * шаговый двигатель (крутящий момент 2,8 кгсм на двигатель)
3. 1 * Драйвер шагового двигателя
4. 2 * V-образная портальная система
5. Стальные или железные пластины для корпуса резервуара
6. Г-образные ребра жесткости для поддержки кузова
7. Лист из волокна или пластика для изготовления пластины привода
8. Провода Источник питания постоянного тока 48 В

Я не включил материалы для портала с v-образным слотом, потому что список будет очень большим, тогда просто в Google v-slot вы получите много видео о том, как его собрать. Я использовал экструзию алюминия 2040. Мощность двигателя и мощность источника питания изменятся, если вы захотите выдержать большую нагрузку.

Размеры резервуара

Длина 5.50 м

Ширина 1.07 м

Глубина 0,50 м

Шаг 4. Различные размеры

Чтобы упростить задачу и сделать учебник короче, я сделал изображения различных компонентов с такой шкалой, чтобы вы могли видеть их размеры.

Шаг 5: Делаем тело

Корпус изготовлен из чугуна толщиной 3 мм.

Ширина резервуара составляет 1,10 метра, длина 5 метров и высота 0,5 метра.

Корпус бака изготовлен из низкоуглеродистой стали с ребрами жесткости, где это необходимо. Пластины из мягкой стали сгибали и разрезали на различные секции в соответствии с размерами резервуара. Затем эти секции были возведены путем их сварки. Ребра жесткости также были сварены вместе, чтобы сделать конструкцию более прочной.

Сначала пластина была согнута до желаемого размера в различных секциях, а затем эти секции были сварены вместе, чтобы собрать корпус. Ребра жесткости были добавлены, так как размеры ребер жесткости опоры показаны на рисунке.

Шаг 6: Сборка привода и изготовление пластины

Приводы изготавливаются с использованием систем с V-образным пазом. Они действительно дешевы и просты в сборке, вы можете в Интернете узнать, как собрать один из них. Я использовал ходовой винт вместо ременной передачи, чтобы увеличить грузоподъемность. Я не включил руководство по сборке, потому что оно будет меняться в зависимости от нагрузки, которую вы хотите нести. Для меня нагрузка на максимальной скорости была около 14 кг.

Пластина привода изготовлена из листового материала, также можно использовать акрил. Рама из нержавеющей стали была построена для поддержки листового материала.

Рама весла

Рама лопасти изготовлена из нержавеющей стали. Нержавеющая сталь водонепроницаема и поэтому устойчива к коррозии. Для рамы весла использовалось квадратное сечение 2 х 2 см. Прочная рама была необходима, так как во время генерации волн на лопасть будет действовать большая циклическая нагрузка. Стальной каркас не сгибается и, следовательно, генерирует регулярную синусоидальную волну.

Был изготовлен заказной L-образный зажим для соединения пластины привода с платформой портала в системе vslot.

Шаг 7: Настройка волновых характеристик

Резервуар может генерировать волны различной высоты в зависимости от требований. Для генерации волны различной высоты регулируется частота вращения двигателя. Чтобы получить большую высоту волны, увеличивают частоту вращения двигателя, а также уменьшают длину волны. Аналогично увеличению длины волны уменьшается частота вращения двигателя. Число оборотов в минуту можно отрегулировать, выбрав опцию пользовательского числа оборотов в меню.

Максимальная частота вращения = 250

Минимальная частота вращения = 50

Ниже приведен пример различной высоты волны, зарегистрированной акселерометром. Первое изображение - это данные, записанные на высоких оборотах, в результате чего мы получаем большую высоту волны. Второе изображение показывает уменьшенную высоту волны и увеличенную длину волны графика, который представляет собой данные, записанные акселерометром, и представляет фактические волновые характеристики сгенерированной волны.

Шаг 8: Электронные соединения и программа

При подключении источника питания соблюдайте полярность подключения: подключите положительную клемму к положительной, а отрицательную - к отрицательной. Выполните подключения двигателя и драйвера, как показано на рисунке. Как только все подключения будут правильными, подключите контакты микроконтроллера (8, 9, 10 и 11).) к драйверу шагового двигателя. Подключите микроконтроллер к ПК через USB. Запустите Arduino IDE> Последовательный монитор.

Программа включена в учебное пособие и не требует пояснений, она использует для работы операторы switch case и if else. Это действительно просто, и ученик средней школы также может ее понять.

Вот ссылка на гугл диск на программу

Программа управления Arduino

Шаг 9: Управление приводами с помощью программы, управляемой из меню

После того, как микроконтроллер правильно подключен к ПК, вы увидите аналогичное меню. Чтобы выбрать опцию, просто введите число рядом с опцией и нажмите ввод.

Пример:-

Чтобы выбрать «Активировать на максимальной частоте», введите 1 и нажмите Enter.

Чтобы остановить действие, введите 0 и нажмите Enter.

Экстренная остановка

Чтобы остановить привод, нажмите на ноль «0» и введите.

Чтобы выполнить аварийную остановку, нажмите кнопку сброса на микроконтроллере или отключите питание.

Шаг 10: Как работать с волновым резервуаром

Этот танк создавался в рамках моего крупного проекта. Танк прошел испытания на генерацию различных регулярных волн в условиях встречного моря на масштабной модели баржи. Испытания волнового лотка прошли успешно. Общая стоимость разработки этого проекта составляла рупий. 81 000 (только восемьдесят одна тысяча) в течение двух месяцев.

По любым вопросам прокомментируйте.

Первая премия в конкурсе воды