Tanque / calha DIY Wave Usando Arduino e V-slot: 11 etapas (com imagens)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-23 15:03

Um tanque de ondas é uma configuração de laboratório para observar o comportamento das ondas de superfície. O tanque de ondas típico é uma caixa cheia de líquido, geralmente água, deixando um espaço aberto ou cheio de ar na parte superior. Em uma extremidade do tanque, um atuador gera ondas; a outra extremidade geralmente tem uma superfície que absorve as ondas.

Normalmente esses tanques custam muito dinheiro, então tentei fazer uma solução realmente muito barata para os alunos que querem usar o tanque para testar seus projetos.

Etapa 1: Como funciona a dosagem

Portanto, o projeto consiste em dois atuadores feitos com extrusões de alumínio em v-slot.

Um motor de passo é conectado a cada atuador e ambos os motores são controlados pelo mesmo motor de passo, de forma que não há atraso.

O Arduino é usado para controlar o driver do motor. Um programa dirigido por menu é usado para dar entrada ao arduion conectado via pc. As placas do atuador são montadas no pórtico da ranhura em V que irá para frente e para trás assim que os motores começarem e esse movimento para frente e para trás das placas gera as ondas dentro do tanque. A altura e o comprimento da onda podem ser alterados alterando a velocidade do motor via arduino.

Etapa 2: observe antes de começar

Eu não cobri a maioria das pequenas coisas como usar o Arduino ou como fazer a soldagem para manter este tutorial pequeno e fácil de entender. A maioria das coisas que faltam serão eliminadas nas imagens e vídeos. Envie uma mensagem se houver algum problema ou dúvida em relação ao projeto.

Etapa 3: reúna todo o material

1. Micro controlador Arduino
2. 2 * Motor de passo (torque de 2,8 kgcm por motor)
3. 1 * Driver de motor de passo
4. Sistema de gantry de slot 2 * V
5. Placas de aço ou ferro para o corpo do tanque
6. L-reforçadores para apoiar o corpo
7. Fibra ou folha de plástico para fazer a placa do atuador
8. Fios de alimentação de 48 volts DC

Eu não incluí materiais para o pórtico do V-slot porque a lista será muito grande, então basta ir ao Google V-slot e você obterá muitos vídeos sobre como montá-lo. Usei 2040 extrusão de alumínio. A capacidade do motor e a capacidade da fonte de alimentação mudarão se você quiser carregar mais carga.

Dimensões do tanque

Comprimento 5,50 m

Largura 1,07 m

Profundidade 0,50 m

Etapa 4: Dimensões Variuos

Para tornar as coisas mais simples e o tutorial mais curto, tirei imagens de diferentes componentes com uma escala para que você possa ver os tamanhos deles.

Etapa 5: fazendo o corpo

Corpo em chapa de ferro fundido com 3 mm de espessura.

A largura do tanque é 1,10 metros, comprimento 5 metros e altura 0,5 metros.

O corpo do tanque é feito de aço macio com reforços ao redor, sempre que necessário. Placas de aço suave foram dobradas e cortadas em várias seções de acordo com as dimensões do tanque. Essas seções foram então erguidas soldando-as. Os reforços também foram soldados para tornar a estrutura mais forte.

A primeira placa foi dobrada no tamanho desejado em várias seções e, em seguida, essas seções foram soldadas para erguer o corpo. Os reforços foram adicionados como um suporte. As dimensões dos reforços são mostradas na imagem

Etapa 6: Montagem do Atuador e Fabricação da Placa

os atuadores são feitos com sistemas de slot em V. Estes são realmente baratos e fáceis de construir, você pode pesquisar online como montar um deles. Eu usei parafuso de avanço em vez de acionamento por correia para aumentar a capacidade de carga. Não incluí o tutorial de montagem porque ele mudará de acordo com a carga que você deseja transportar. Para mim a carga na velocidade máxima ficou em torno de 14Kg.

A placa do atuador é construída com folha FRP, mas também pode ser usado acrílico. Uma estrutura de aço inoxidável foi construída para suportar a placa FRP.

Quadro de remo

O quadro da pá é feito de aço inoxidável. O aço inoxidável é à prova de água e, portanto, resiste à corrosão. Seção quadrada de 2 x 2 cm foi usada para o quadro de remo. Uma estrutura robusta foi necessária, pois muita carga cíclica atuará na pá durante a geração da onda. A estrutura de aço não se curva e, portanto, gera uma onda sinusoidal regular.

Um grampo L personalizado foi feito para conectar a placa do atuador com a placa do gantry no sistema vslot.

Etapa 7: Manupalação das características da onda

O tanque pode gerar diferentes alturas de onda de acordo com a necessidade. Para gerar diferentes alturas de onda, o RPM do motor é ajustado. Para obter a altura da onda grande, a RPM do motor é aumentada e também diminui o comprimento de onda da onda. Da mesma forma, para aumentar o comprimento de onda RPM do motor é diminuído. O RPM pode ser ajustado escolhendo a opção de RPM personalizado no menu.

RPM máximo = 250

RPM mínimo = 50

Abaixo está o exemplo de altura de onda diferente conforme registrado pelo acelerômetro. A primeira imagem são os dados gravados em alta RPM, como resultado, obtemos alta altura de onda. A segunda imagem mostra a altura de onda diminuída e o comprimento de onda aumentado do gráfico, que são os dados registrados pelo acelerômetro e representam as características de onda reais da onda gerada.

Etapa 8: Conexões Eletrônicas e Programa

Ao conectar a fonte de alimentação, tenha cuidado com a polaridade da conexão, conecte o terminal positivo ao positivo e o negativo ao negativo. Faça as conexões do motor e do driver conforme mostrado na imagem. Uma vez que todas as conexões estejam corretas, conecte os pinos do microcontrolador (8, 9, 10 e 11) para o driver de motor de passo. Conecte o microcontrolador a um PC por meio de um USB. Inicie o Arduino IDE> monitor serial.

O Programa está incluído no tutorial e é autoexplicativo, ele usa as instruções switch case e if else para operar. É muito simples, um aluno do ensino médio também pode entendê-lo.

Aqui está o link do Google Drive para o programa

Programa de controle Arduino

Etapa 9: controle dos atuadores por programa orientado por menu

Assim que o microcontrolador estiver conectado corretamente ao PC, você verá um menu semelhante. Para escolher a opção basta digitar o número ao lado da opção e pressionar enter

Exemplo:-

Para escolher “Atuar na frequência máxima” digite 1 e pressione enter.

Para interromper a ação digite 0 e pressione Enter.

Parada de emergência

Para parar o atuador, pressione zero “0” e digite.

Para fazer uma parada de emergência, pressione reset no microcontrolador ou desligue o fornecimento de energia.

Etapa 10: Como operar o tanque de ondas

Este tanque foi feito como parte do meu projeto principal. O tanque foi testado para a geração de diferentes ondas regulares em condição de mar direto para um modelo de barcaça em escala. O teste da calha de ondas foi bem-sucedido. O custo total para o desenvolvimento deste projeto foi de Rs. 81.000 (Apenas Oitenta e Um Mil) em uma duração de dois meses.

Para qualquer dúvida, por favor, comente.

Primeiro Prêmio no Concurso da Água