DIY Wave Tank/flume โดยใช้ Arduino และ V-slot: 11 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

ถังคลื่นคือห้องทดลองสำหรับการสังเกตพฤติกรรมของคลื่นพื้นผิว แท็งก์คลื่นทั่วไปคือกล่องที่บรรจุของเหลว โดยปกติแล้วจะเป็นน้ำ โดยปล่อยให้พื้นที่เปิดโล่งหรือเติมอากาศอยู่ด้านบน ที่ปลายด้านหนึ่งของถัง ตัวกระตุ้นจะสร้างคลื่น ปลายอีกด้านมักจะมีพื้นผิวดูดซับคลื่น

โดยปกติรถถังเหล่านี้ต้องใช้เงินเป็นจำนวนมาก ดังนั้นฉันจึงพยายามสร้างวิธีแก้ปัญหาที่ถูกจริงๆ สำหรับนักเรียนที่ต้องการใช้ถังเพื่อทดสอบโครงงานของพวกเขา

ขั้นตอนที่ 1: ปริมาณมันทำงานอย่างไร

ดังนั้นโครงการจึงประกอบด้วยตัวกระตุ้นสองตัวที่ทำขึ้นโดยใช้การอัดขึ้นรูปอลูมิเนียม v-slot

สเต็ปเปอร์มอเตอร์เชื่อมต่อกับแอคชูเอเตอร์แต่ละตัว และมอเตอร์ทั้งสองถูกควบคุมโดยไดรฟ์สเต็ปเปอร์มอเตอร์ตัวเดียวกัน ดังนั้นจึงไม่มีความล่าช้า

Arduino ใช้เพื่อควบคุมไดรเวอร์มอเตอร์ โปรแกรมที่ขับเคลื่อนด้วยเมนูใช้เพื่อป้อนข้อมูลไปยัง arduion ที่เชื่อมต่อผ่านพีซี เพลทแอคทูเอเตอร์จะติดตั้งอยู่บนโครงสำหรับตั้งสิ่งของ v-slot ซึ่งจะกลับไปกลับมาเมื่อมอเตอร์สตาร์ท และการเคลื่อนตัวไปมาของเพลตทำให้เกิดคลื่นภายในถัง ความสูงของคลื่นและความยาวคลื่นสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเปลี่ยนความเร็วของ มอเตอร์ผ่าน Arduino

ขั้นตอนที่ 2: โปรดทราบก่อนเริ่ม

ฉันไม่ได้พูดถึงเรื่องเล็ก ๆ ส่วนใหญ่เกี่ยวกับวิธีใช้ Arduino หรือวิธีการเชื่อมเพื่อให้บทช่วยสอนนี้มีขนาดเล็กและเข้าใจง่าย สิ่งที่ขาดหายไปส่วนใหญ่จะเคลียร์ในภาพและวิดีโอ โปรดส่งข้อความถึงฉันหากมีปัญหาหรือคำถามใดๆ เกี่ยวกับโครงการ

ขั้นตอนที่ 3: รวบรวมวัสดุทั้งหมด

1. Arduino ไมโครคอนโทรลเลอร์
2. 2 * สเต็ปเปอร์มอเตอร์ (แรงบิด 2.8 กก. ต่อมอเตอร์)
3. 1 * ตัวขับสเต็ปเปอร์มอเตอร์
4. 2 * V สล็อตระบบโครงสำหรับตั้งสิ่งของ
5. เหล็กหรือแผ่นเหล็กสำหรับตัวถัง
6. L-stiffeners เพื่อรองรับร่างกาย
7. แผ่นไฟเบอร์หรือพลาสติกสำหรับทำเพลทแอคชูเอเตอร์
8. สายไฟ แหล่งจ่ายไฟ DC 48 โวลต์

ฉันไม่ได้รวมวัสดุสำหรับโครงสำหรับตั้งสิ่งของ v-slot เพราะรายการจะใหญ่มากจากนั้นเพียงแค่ google v-slot คุณจะได้รับวิดีโอมากมายเกี่ยวกับวิธีการประกอบฉันใช้การอัดขึ้นรูปอลูมิเนียม 2040 ความจุของมอเตอร์และความจุของแหล่งจ่ายไฟจะเปลี่ยนไป หากคุณต้องการรับภาระมากขึ้น

ขนาดถัง

ความยาว 5.50 ม.

ความกว้าง 1.07 m

ความลึก 0.50 ม.

ขั้นตอนที่ 4: ขนาดต่างๆ

เพื่อให้สิ่งต่าง ๆ ง่ายขึ้นและการสอนสั้นลง ฉันได้ถ่ายภาพส่วนประกอบต่าง ๆ ด้วยมาตราส่วนเพื่อให้คุณเห็นขนาดของสิ่งเหล่านี้

ขั้นตอนที่ 5: การสร้างร่างกาย

ตัวเครื่องทำด้วยเหล็กหล่อหนา 3 มม.

ความกว้างถัง 1.10 เมตร ยาว 5 เมตร สูง 0.5 เมตร

ตัวถังประกอบด้วยเหล็กอ่อนพร้อมตัวเสริมความแข็งแกร่งรอบ ๆ ตัวเมื่อจำเป็น แผ่นเหล็กดัดงอและตัดเป็นชิ้น ๆ ตามขนาดของถัง ส่วนเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นโดยการเชื่อมเข้าด้วยกัน เหล็กชุบยังเชื่อมเข้าด้วยกันเพื่อให้โครงสร้างแข็งแรงขึ้น

แผ่นแรกงอเป็นขนาดที่ต้องการในส่วนต่างๆ จากนั้นส่วนเหล่านี้ถูกเชื่อมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างร่างกาย มีการเพิ่มสารทำให้แข็งเป็นขนาดตัวรองรับการแข็งตัวดังแสดงในรูปภาพ

ขั้นตอนที่ 6: การประกอบแอคทูเอเตอร์และการผลิตเพลท

แอคทูเอเตอร์สร้างขึ้นโดยใช้ระบบ v-slot ซึ่งมีราคาถูกและง่ายต่อการสร้าง คุณสามารถ google ออนไลน์เพื่อประกอบสิ่งเหล่านี้ได้ ฉันใช้ลีดสกรูแทนตัวขับสายพานเพื่อเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนัก ฉันไม่ได้รวมบทช่วยสอนการประกอบเพราะมันจะเปลี่ยนตามน้ำหนักที่คุณต้องการบรรทุก สำหรับฉันโหลดที่ความเร็วสูงสุดประมาณ 14Kg

แผ่นแอคชูเอเตอร์ถูกสร้างขึ้นโดยใช้แผ่น frp และยังสามารถใช้อะคริลิกได้ โครงสแตนเลสถูกสร้างขึ้นเพื่อรองรับแผ่น frp

กรอบไม้พาย

โครงพายทำจากสแตนเลส เหล็กกล้าไร้สนิมสามารถกันน้ำได้และจะต้านทานการกัดกร่อน ส่วนสี่เหลี่ยมจัตุรัสขนาด 2 x 2 ซม. ใช้สำหรับโครงไม้พาย เฟรมที่แข็งแรงเป็นสิ่งจำเป็น เนื่องจากจะมีการทำงานแบบไซคลิกจำนวนมากบนแป้นพายระหว่างการสร้างคลื่น โครงเหล็กจะไม่งอและจะสร้างคลื่นไซน์ปกติ

L-clamp แบบกำหนดเองถูกสร้างขึ้นเพื่อเชื่อมต่อเพลตแอคทูเอเตอร์กับเพลทโครงสำหรับตั้งสิ่งของบนระบบ vslot

ขั้นตอนที่ 7: การปรับแต่งลักษณะคลื่น

แทงค์สามารถสร้างความสูงของคลื่นได้ตามความต้องการ เพื่อสร้างความสูงของคลื่นที่แตกต่างกัน RPM ของมอเตอร์จะถูกปรับ เพื่อให้ได้ความสูงของคลื่นขนาดใหญ่ RPM ของมอเตอร์จะเพิ่มขึ้น สิ่งนี้จะลดความยาวคลื่นของคลื่นด้วย ความคล้ายคลึงกันในการเพิ่มความยาวคลื่น RPM ของมอเตอร์จะลดลง RPM สามารถปรับได้โดยเลือกตัวเลือก RPM ที่กำหนดเองจากเมนู

RPM สูงสุด = 250

RPM ขั้นต่ำ = 50

ด้านล่างนี้คือตัวอย่างความสูงของคลื่นต่างๆ ที่บันทึกโดยมาตรความเร่ง ภาพแรกเป็นข้อมูลที่บันทึกด้วย RPM สูง ส่งผลให้เราได้รับความสูงของคลื่นสูง ภาพที่สองแสดงความสูงของคลื่นที่ลดลงและความยาวคลื่นที่เพิ่มขึ้นของกราฟ ซึ่งเป็นข้อมูลที่บันทึกโดยเครื่องเร่งความเร็วและแสดงลักษณะคลื่นที่แท้จริงของคลื่นที่สร้างขึ้น

ขั้นตอนที่ 8: การเชื่อมต่อทางอิเล็กทรอนิกส์และโปรแกรม

ขณะเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ ระวังขั้วเชื่อมต่อ เชื่อมต่อขั้วบวกกับขั้วบวกและลบเป็นลบ ทำการเชื่อมต่อสำหรับมอเตอร์และไดรเวอร์ดังที่แสดงในภาพ เมื่อการเชื่อมต่อทั้งหมดถูกต้องแล้ว ให้ต่อหมุดไมโครคอนโทรลเลอร์ (8, 9, 10 และ 11) ให้กับตัวขับสเต็ปเปอร์มอเตอร์ เชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอร์กับพีซีด้วย USB เริ่ม Arduino IDE > มอนิเตอร์แบบอนุกรม

โปรแกรมนี้รวมอยู่ในบทช่วยสอนและอธิบายตนเองได้โดยใช้ตัวพิมพ์เล็กสลับและคำสั่ง if else เพื่อดำเนินการ นักเรียนมัธยมปลายสามารถเข้าใจได้ง่ายมาก

นี่คือลิงค์ google drive ไปยังโปรแกรม

โปรแกรมควบคุม Arduino

ขั้นตอนที่ 9: การควบคุมแอคทูเอเตอร์ด้วยโปรแกรมที่ขับเคลื่อนด้วยเมนู

เมื่อไมโครคอนโทรลเลอร์เชื่อมต่อกับพีซีอย่างถูกต้อง คุณจะมีเมนูที่คล้ายกัน ในการเลือกตัวเลือกเพียงแค่พิมพ์หมายเลขถัดจากตัวเลือกแล้วกด Enter

ตัวอย่าง:-

วิธีเลือก “กระตุ้นด้วยความถี่สูงสุด” ให้พิมพ์ 1 แล้วกด Enter

หากต้องการหยุดการกระทำประเภท 0 แล้วกด Enter

หยุดฉุกเฉิน

หากต้องการหยุดแอคทูเอเตอร์ให้กดศูนย์ “0” แล้วป้อน

หากต้องการหยุดฉุกเฉิน ให้กดรีเซ็ตบนไมโครคอนโทรลเลอร์หรือตัดแหล่งจ่ายไฟ

ขั้นตอนที่ 10: วิธีใช้งาน Wave Tank

รถถังนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการหลักของฉัน แท็งก์ได้รับการทดสอบสำหรับรุ่นของคลื่นปกติที่แตกต่างกันในสภาพทะเลหัวสำหรับแบบจำลองเรือขนาด การทดสอบคลื่นคลื่นประสบผลสำเร็จ ต้นทุนโดยรวมสำหรับการพัฒนาโครงการนี้คือ Rs. 81, 000 (แปดหมื่นหนึ่งพันเท่านั้น) ในระยะเวลาสองเดือน

สำหรับคำถามใด ๆ โปรดแสดงความคิดเห็น

รางวัลรองชนะเลิศอันดับ 1 การแข่งขันน้ำ