DIY Wave Tank/flume utilisant Arduino et V-slot : 11 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Un réservoir à vagues est une installation de laboratoire pour observer le comportement des ondes de surface. Le réservoir à vagues typique est une boîte remplie de liquide, généralement de l'eau, laissant un espace ouvert ou rempli d'air sur le dessus. A une extrémité du réservoir un actionneur génère des ondes; l'autre extrémité a généralement une surface absorbant les ondes.

Habituellement, ces réservoirs coûtent beaucoup d'argent, j'ai donc essayé de créer une solution vraiment très bon marché pour les étudiants qui souhaitent utiliser le réservoir pour tester leurs projets.

Étape 1: Comment le doser fonctionne-t-il

Le projet consiste donc en deux actionneurs fabriqués à l'aide d'extrusions d'aluminium à fente en V.

Un moteur pas à pas est connecté à chaque actionneur et les deux moteurs sont contrôlés par le même entraînement de moteur pas à pas, il n'y a donc pas de retard.

Arduino est utilisé pour contrôler le pilote du moteur. Un programme piloté par menu est utilisé pour fournir une entrée à l'arduion connecté via un PC. Les plaques d'actionneur sont montées sur le portique à fente en V qui effectuera des allers-retours une fois les moteurs démarrés et ce mouvement de va-et-vient des plaques génère les vagues à l'intérieur du réservoir. La hauteur et la longueur des vagues peuvent être modifiées en changeant la vitesse du moteur via arduino.

Étape 2: Veuillez noter avant de commencer

Je n'ai pas couvert la plupart des petites choses comment utiliser arduino ou comment faire du soudage pour garder ce tutoriel petit et facile à comprendre. La plupart des éléments manquants seront effacés dans les images et les vidéos. Veuillez m'envoyer un message s'il y a un problème ou des questions concernant le projet.

Étape 3: Rassemblez tout le matériel

1. Microcontrôleur Arduino
2. 2 * moteur pas à pas (couple de 2,8 kgcm par moteur)
3. 1 * pilote de moteur pas à pas
4. Système de portique à fente 2 * V
5. Plaques en acier ou en fer pour corps de réservoir
6. Raidisseurs en L pour soutenir le corps
7. Fibre ou feuille de plastique pour fabriquer une plaque d'actionneur
8. Câbles d'alimentation 48 volts CC

Je n'ai pas inclus de matériaux pour le portique à fente en v car la liste sera très longue, alors il suffit de google v-slot, vous obtiendrez de nombreuses vidéos sur la façon de l'assembler. J'ai utilisé une extrusion d'aluminium 2040. La capacité du moteur et la capacité de l'alimentation changeront si vous souhaitez transporter plus de charge.

Dimensions du réservoir

Longueur 5,50 m

Largeur 1,07 m

Profondeur 0,50 m

Étape 4: Diverses dimensions

Pour simplifier les choses et raccourcir le didacticiel, j'ai pris des images de différents composants avec une échelle afin que vous puissiez voir les tailles de ceux-ci.

Étape 5: faire le corps

Le corps est en tôle de fonte de 3 mm d'épaisseur.

La largeur du réservoir est de 1,10 mètre, la longueur de 5 mètres et la hauteur de 0,5 mètre.

Le corps du réservoir est composé d'acier doux avec des raidisseurs autour si nécessaire. Des plaques d'acier doux ont été pliées et découpées en différentes sections selon les dimensions du réservoir. Ces sections ont ensuite été érigées en les soudant ensemble. Des raidisseurs ont également été soudés ensemble pour rendre la structure plus solide.

La première plaque a été pliée à la taille souhaitée en différentes sections, puis ces sections ont été soudées ensemble pour ériger le corps. Des raidisseurs ont été ajoutés en tant que support, les dimensions des raidisseurs sont indiquées sur l'image

Étape 6: Assemblage de l'actionneur et fabrication de la plaque

Les actionneurs sont fabriqués à l'aide de systèmes à fente en V. Ceux-ci sont vraiment bon marché et faciles à construire. Vous pouvez rechercher sur Google en ligne comment assembler l'un d'entre eux. Je n'ai pas inclus de tutoriel de montage car il changera en fonction de la charge que vous souhaitez transporter. Pour moi, la charge à vitesse maximale était d'environ 14Kg.

La plaque de l'actionneur est construite à l'aide d'une feuille de frp, l'acrylique peut également être utilisé. Un cadre en acier inoxydable a été construit pour supporter la feuille de frp.

Cadre de pagaie

Le cadre de la pagaie est en acier inoxydable. L'acier inoxydable est étanche et résiste donc à la corrosion. Une section carrée de 2 x 2 cm a été utilisée pour le cadre de la pagaie. Un cadre solide était nécessaire car de nombreuses charges cycliques seront exercées sur la pagaie lors de la génération des vagues. Le cadre en acier ne se pliera pas et générera donc une onde sinusoïdale régulière.

Une pince en L personnalisée a été conçue pour connecter la plaque de l'actionneur à la plaque du portique sur le système vslot.

Étape 7: Manipulation des caractéristiques des vagues

Le réservoir peut générer différentes hauteurs de vagues selon les besoins. Pour générer différentes hauteurs d'onde, le RPM du moteur est ajusté. Pour obtenir une grande hauteur de vague, le RPM du moteur est augmenté, cela diminue également la longueur d'onde de la vague. De même pour augmenter la longueur d'onde RPM du moteur est diminué. Le RPM peut être ajusté en choisissant l'option RPM personnalisée dans le menu.

RPM maximum = 250

RPM minimum = 50

Vous trouverez ci-dessous l'exemple de différentes hauteurs de vagues enregistrées par l'accéléromètre. La première image correspond aux données enregistrées à un régime élevé, ce qui nous permet d'obtenir une hauteur de vague élevée. La deuxième image montre la hauteur de vague diminuée et la longueur d'onde augmentée du graphique qui sont les données enregistrées par l'accéléromètre et représentent les caractéristiques réelles de la vague générée.

Étape 8: Connexions électroniques et programme

Lors de la connexion de l'alimentation, faites attention à la polarité de connexion, connectez la borne positive au positif et le négatif au négatif. Effectuez les connexions pour le moteur et le pilote comme indiqué sur l'image. Une fois que toutes les connexions sont correctes, connectez les broches du microcontrôleur (8, 9, 10 et 11) au pilote de moteur pas à pas. Connectez le microcontrôleur à un PC par USB. Démarrez Arduino IDE > Moniteur série.

Le programme est inclus dans le didacticiel et est explicite, il utilise un boîtier de commutation et des instructions pour fonctionner. C'est très simple, un lycéen peut également le comprendre.

Voici le lien google drive vers le programme

Programme de contrôle Arduino

Étape 9: Contrôle des actionneurs par programme piloté par menu

Une fois le microcontrôleur correctement connecté au PC, vous aurez un menu similaire. Pour choisir l'option, tapez simplement le numéro à côté de l'option et appuyez sur Entrée

Exemple:-

Pour choisir « Actionner à la fréquence maximale », tapez 1 et appuyez sur Entrée.

Pour arrêter l'action, tapez 0 et appuyez sur Entrée.

Arrêt d'urgence

Pour arrêter l'actionneur, appuyez sur zéro « 0 » et entrez.

Pour effectuer un arrêt d'urgence, appuyez sur reset sur le microcontrôleur ou coupez l'alimentation.

Étape 10: Comment faire fonctionner le réservoir Wave

Ce char a été réalisé dans le cadre de mon projet majeur. Le réservoir a été testé pour la génération de différentes vagues régulières en condition de haute mer pour un modèle de barge à l'échelle. Le test du canal à vagues a été un succès. Le coût global pour le développement de ce projet était de Rs. 81 000 (quatre-vingt-un mille seulement) sur une durée de deux mois.

Pour toute question, veuillez commenter.

Premier prix au concours de l'eau