Serbatoio / canale d'onda fai-da-te con Arduino e V-slot: 11 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Un serbatoio d'onda è una configurazione di laboratorio per osservare il comportamento delle onde di superficie. Il tipico serbatoio a onde è una scatola piena di liquido, solitamente acqua, che lascia uno spazio aperto o pieno d'aria sulla parte superiore. Ad un'estremità del serbatoio un attuatore genera onde; l'altra estremità ha solitamente una superficie che assorbe le onde.

Di solito questi serbatoi costano un sacco di soldi, quindi ho cercato di creare una soluzione davvero economica per gli studenti che vogliono usare il serbatoio per testare i loro progetti.

Passaggio 1: come funziona la dose?

Quindi il progetto consiste in due attuatori realizzati utilizzando estrusi in alluminio con scanalatura a V.

Un motore passo-passo è collegato a ciascun attuatore ed entrambi i motori sono controllati dallo stesso motore passo-passo, quindi non c'è ritardo.

Arduino è usato per controllare il driver del motore. Un programma guidato da menu viene utilizzato per fornire input all'arduion collegata tramite PC. Le piastre dell'attuatore sono montate sul portale con scanalatura a V che andrà avanti e indietro una volta avviati i motori e questo movimento avanti e indietro delle piastre genera le onde all'interno del serbatoio. L'altezza e la lunghezza d'onda possono essere modificate cambiando la velocità del motore via arduino.

Passaggio 2: si prega di notare prima di iniziare

Non ho coperto la maggior parte delle piccole cose su come usare arduino o come eseguire la saldatura per mantenere questo tutorial piccolo e facile da capire. La maggior parte delle cose mancanti verrà cancellata nelle immagini e nei video. Inserisci un messaggio me se ci sono problemi o domande riguardanti il progetto.

Passaggio 3: raccogliere tutto il materiale

1. Microcontrollore Arduino
2. 2 * Motore passo-passo (coppia di 2,8 kgcm per motore)
3. 1 * Driver per motore passo-passo
4. Sistema a portale con slot 2*V
5. Piastre in acciaio o ferro per il corpo del serbatoio
6. L-rinforzi per sostenere il corpo
7. Foglio in fibra o plastica per realizzare la piastra dell'attuatore
8. Cavi Alimentatore a 48 volt CC

Non ho incluso i materiali per il gantry v-slot perché l'elenco sarà molto grande, quindi solo su google v-slot otterrai molti video su come assemblarlo ho usato l'estrusione di alluminio 2040. La capacità del motore e la capacità dell'alimentatore cambieranno se si desidera trasportare più carico.

Dimensioni del serbatoio

Lunghezza 5,50 m

Larghezza 1,07 m

Profondità 0,50 m

Passaggio 4: varie dimensioni

Per rendere le cose più semplici e il tutorial più breve ho preso immagini di diversi componenti con una scala in modo che tu possa vedere le dimensioni di questi.

Passaggio 5: fare il corpo

Il corpo è realizzato in lamiera di ghisa dello spessore di 3 mm.

La larghezza del serbatoio è di 1,10 metri, la lunghezza di 5 metri e l'altezza di 0,5 metri.

Il corpo del serbatoio è realizzato in acciaio dolce con rinforzi intorno dove necessario. Lamiere di acciaio dolce sono state piegate e tagliate in varie sezioni a seconda delle dimensioni del serbatoio. Queste sezioni sono state poi erette saldandole insieme. Sono stati inoltre saldati insieme degli irrigidimenti per rendere la struttura più robusta.

Prima la lamiera è stata piegata nella dimensione desiderata in varie sezioni e poi queste sezioni sono state saldate insieme per erigere il corpo. Gli irrigidimenti sono stati aggiunti poiché le dimensioni degli irrigidimenti di supporto sono mostrate in figura

Passaggio 6: assemblaggio dell'attuatore e fabbricazione della piastra

gli attuatori sono realizzati utilizzando sistemi v-slot. Questi sono davvero economici e facili da costruire, puoi cercare su Google online come assemblare uno di questi. Ho usato la vite madre invece della trasmissione a cinghia per aumentare la capacità di carico. Non ho incluso il tutorial di montaggio perché cambierà in base al carico che vuoi portare. Per me il carico alla massima velocità era di circa 14Kg.

La piastra dell'attuatore è costruita utilizzando un foglio di frp, può essere utilizzato anche acrilico. È stato costruito un telaio in acciaio inossidabile per supportare il foglio di frp.

Telaio della pagaia

Il telaio della pagaia è realizzato in acciaio inossidabile. L'acciaio inossidabile è impermeabile e quindi resisterà alla corrosione. Per il telaio della pagaia è stata utilizzata una sezione quadrata di 2 x 2 cm. Era necessario un telaio robusto poiché molto carico ciclico sarà l'azione sulla pagaia durante la generazione dell'onda. Il telaio in acciaio non si piegherà e quindi genererà un'onda sinusoidale regolare.

È stato realizzato un morsetto a L personalizzato per collegare la piastra dell'attuatore con la piastra del gantry sul sistema vslot.

Passaggio 7: manipolazione delle caratteristiche dell'onda

Il serbatoio può generare diverse altezze d'onda in base alle esigenze. Per generare una diversa altezza d'onda viene regolato il numero di giri del motore. Per ottenere una grande altezza d'onda si aumenta il numero di giri del motore e si diminuisce anche la lunghezza d'onda dell'onda. Allo stesso modo per aumentare la lunghezza d'onda RPM del motore è diminuito. L'RPM può essere regolato scegliendo l'opzione RPM personalizzata dal menu.

RPM massimo = 250

RPM minimo = 50

Di seguito è riportato l'esempio di diversa altezza d'onda registrata dall'accelerometro. La prima immagine sono i dati registrati ad alto numero di giri, di conseguenza otteniamo un'altezza d'onda elevata. La seconda immagine mostra la diminuzione dell'altezza dell'onda e l'aumento della lunghezza d'onda del grafico che sono i dati registrati dall'accelerometro e rappresentano le effettive caratteristiche dell'onda dell'onda generata.

Passaggio 8: connessioni elettroniche e programma

Durante il collegamento dell'alimentazione prestare attenzione alla polarità del collegamento collegare il terminale positivo al positivo e il negativo al negativo. Eseguire i collegamenti per il motore e il driver come mostrato nell'immagine. Una volta che tutti i collegamenti sono corretti, collegare i pin del microcontrollore (8, 9, 10 e 11) al driver del motore passo-passo. Collega il microcontrollore a un PC tramite USB. Avvia Arduino IDE > Monitor seriale.

Il programma è incluso nel tutorial ed è autoesplicativo, utilizza switch case e if else per funzionare. È davvero semplice che anche uno studente delle superiori può capirlo.

Ecco il link di google drive al programma

Programma di controllo Arduino

Passaggio 9: controllo degli attuatori tramite un programma guidato da menu

Una volta che il microcontrollore è collegato correttamente al PC, apparirà un menu simile. Per scegliere l'opzione basta digitare il numero accanto all'opzione e premere invio

Esempio:-

Per scegliere “Attuazione alla massima frequenza” digitare 1 e premere invio.

Per interrompere l'azione digitare 0 e premere invio.

Arresto di emergenza

Per fermare l'attuatore premere zero “0” ed entrare.

Per eseguire un arresto di emergenza premere reset sul microcontrollore o interrompere l'alimentazione.

Passaggio 10: come azionare il serbatoio Wave

Questo serbatoio è stato realizzato come parte del mio progetto principale. Il serbatoio è stato testato per la generazione di diverse onde regolari in condizioni di mare aperto per un modello di chiatta in scala. Il test del canale d'onda ha avuto successo. Il costo complessivo per lo sviluppo di questo progetto è stato di Rs. 81.000 (Solo Ottantamila) in una durata di due mesi.

Per qualsiasi domanda si prega di commentare.

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