VEDELIKU KIIRUSANDUR: 5 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

Kas olete märganud, et kui liigutate veevoolikut küljelt küljele, jääb veejuga vooliku suunast maha ja joondub sellega, kui liikumine on peatatud. Veejoa nurga läbipainde määramine vooliku väljundis annaks mõõta nurga kiirust selles külgsuunas.

Käesolev juhend näitab seda põhimõtet, konstrueerides 'Fluidic Rate Sensor', kasutades 'Kodulaboris' saadaval olevat 'Odds and Ends'. Vedelik on siin õhk.

Esitatakse ka lihtne meetod selle "güroskoopilise anduri" testimiseks ilma standardseid testimisseadmeid kasutamata.

Tarvikud

1. Vana CPU ventilaator
2. Sääsetõrjepudel (tühi ja hästi puhastatud)
3. Ühtse tagumise torukujulise sektsiooniga pastapliiats
4. Kaks väikest pirni seeria dekoratiivsest valgusnöörist
5. Scotch-Brite koorimispadi
6. Vähesed elektroonilised komponendid (vt skeemi skeemi)

1. samm: KUIDAS see toimib

Need kaks slaidi esitavad skemaatiliselt vedelikuanduri füüsilise paigutuse ja füüsikalise nähtuse teooria.

Selles konstruktsioonis on õhk „vedelik”, mis imetakse läbi düüsi väikese CPU-ventilaatori abil. Õhujuga lööb kahte kuumutatud pirnniiti, mis moodustavad asendianduri. Võrdlussilla moodustavad kaks takisti.

Nii moodustatud täissilla mõlemad varred on pingega V+.

Püsiseisundi tingimustes jahutab õhujoa mõlemad pirnikiud võrdselt, sild on tasakaalus ja väljundpinge on null.

Kui füüsilisele süsteemile kehtestatakse nurkkiirus, kaldub õhujuga kõrvale ja üks pirnniit jahutatakse rohkem kui teine. See loob silla tasakaalustamatuse, mis viib väljundpingeni.

See väljundpinge võimendamisel annab mõõta nurkkiirust.

2. samm: ANDURI EHITAMINE

JÄLGI SAMMU

1. Valige valgusnöörist kaks sarnase takistusega pirni. (Kaks pirni, mille takistus on 11,7 oomi)
2. Purustage välisklaas ettevaatlikult, paljastades paljad kiud.
3. Hoidke CPU-ventilaator valmis ja kontrollige õhuvoolu suunda toitepingel 5 V. (See on vajalik kindlaks teha, kuna ventilaatorit tuleb kasutada imemisrežiimis)
4. Lõika sääsevastase pudeli põhi terava noaga välja.
5. Lõigake ära pudeli korgi ülaosa, paljastades esiosa torukujulise osa.
6. Võtke pastapliiats lahti ja lõigake alumine ots ära. See peaks andma ühtlase toru, mis moodustaks anduri otsiku.
7. Sisestage toru pudeli korki.
8. Tehke pudeli korpusesse kaks väikest auku, nagu pildil näidatud. See peaks sobima pirnifilamentide kinnitamiseks üksteise suhtes diametraalselt vastupidiseks.
9. Kinnitage kork, lükake toru sobivale pikkusele, mis asub hõõgniidi aukude lähedal.
10. Nüüd sisestage pirnniidid aukudesse ja joondage need nii, et hõõgniidid siseneksid lihtsalt toru otsa perifeeriasse, nagu näidatud. Kinnitage hõõgniidi korpus kuuma liimi abil pudeli korpuse külge. (Võimalikult sümmeetrilist paigutust tuleks proovida.)
11. Kinnitage CPU-ventilaator pudelikorpuse tagaküljele (põhja), kasutades servades kuuma liimi. Ventilaator tuleb paigaldada nii, et üks lamedatest osadest oleks paralleelne hõõgniidi tasapinnaga.
12. Veenduge, et ventilaatori labad pöörlevad sujuvalt ja kui toiteõhk imetakse välja tagaosast, moodustades õhuvoolu läbi pliiatsi korpuse toru.

Põhiandur on nüüd kokku pandud ja testimiseks valmis

Selle juhendi tegi võimalikuks osade sobitamise omapärane asjaolu:

Selle juhendi jaoks osade valimine tehti minu "kodulabori" koefitsientidest. CPU-ventilaatori suurus vastas täpselt sääsepeletava põhja läbimõõdule. Kuulipliiatsi tagumine osa toruna sobis tihedalt pudeli korgi torukujulisse ossa ja pudeli läbimõõdu astmelised kujud sobisid pirnikiudude kinnitamiseks. Saadaval oli osaliselt sulatatud dekoratiivne valgusnöör. Kõik sobis täpselt!

3. etapp: ESIALGNE TESTIMINE JA AHJUSKEEM

Esialgne testimine viidi läbi, pakkudes CPU-ventilaatorile 5 V toiteallikat ja pirni hõõgniidi poolsillale pinge ergastamist.

Rakendust „AndroSensor” käivitav Android-telefon hoiti kiiruseanduri riistvara kõrval ja mõlemat pöörati käsitsi sinusoidaalselt.

AndroSensor GYRO graafiline ekraan kuvab siinuselise kiiruse mustri. Samal ajal jälgitakse ostsilloskoobi abil madala taseme silla väljundit.

+/- 5 mV signaali täheldati kiirusel +/- 100 kraadi/sek.

Elektrooniline ahel võimendab seda 212 võrra, et saada väljundsignaal.

Probleem ja lahendus

Väljundil oli märkimisväärne müratase isegi nullmäära korral. Selle põhjuseks oli ebastabiilne õhuvool süsteemis. Selle ületamiseks sisestati ventilaatori ja pirnielementide vahele ümmargune tükk Scotch-Brite'i ja teine pastapliiatsi toru sisendotsas. See muutis palju.

Skeem

Viidates skeemile:

CPU-ventilaatorile antakse 5 V toide

5 V toidetakse ka seeria 68 Ohm - Bulb - Bulb - 68 Ohm kombinatsioonile. kondensaator C3 filtreerib mootori häireid pirnile

5 V filtreeritakse ka induktiivpooli ja kondensaatori kombinatsiooniga, enne kui see tarnitakse OP-AMP-le

Aktiivahela jaoks kasutatakse MCP6022 kaheraudteelist OP-AMP-d.

U1B on 2,5 V võrdlusvõrgu ühtsuse võimenduspuhver

U1A on 212 võimendusega invertervõimendi koos madalpääsfiltriga andurisilla signaali jaoks

Potentsiomeetrit R1 kasutatakse potentsiaalijagaja ja anduriseeria ahela moodustatud täissilla nullmääraga nullimiseks.

4. samm: LIHTSA RATE-ANDURI TESTI SEADISTAMINE

STANDARDVARUSTUS

Tavalised kiiruseanduri testimisseadmed sisaldavad mootoriga „kiirustabelit”, mis pakub programmeeritavaid pöörlemiskiirusi. Sellised tabelid on varustatud ka mitme libisemisrõngaga, et oleks võimalik ette näha seadme sisend-väljundsignaalid ja toiteallikas.

Seadistamisel on lauale paigaldatud ainult kiirusandur ning muud mõõteseadmed ja toiteallikas asetatakse lauale kõrvuti.

MINU LAHENDUS

Kahjuks pole sellistele seadmetele ligipääs isetegemise huvilistele kättesaadav. Selle ületamiseks kasutati uuenduslikku meetodit, kasutades isetegemise metoodikat.

Peamine saadaolev toode oli pöörlev külglaud

Sellele paigaldati statiivialus allapoole suunatud digikaameraga.

Kui nüüd sellele platvormile saaks paigaldada kiiruseanduri, toiteallika, väljundi mõõteseadmed ja standardkiiruse anduri. Seejärel saab tabelit pöörata päripäeva, vastupäeva ja edasi-tagasi, et anda andurile erinevaid kiiruse sisendeid. Liikumise ajal saab kõiki andmeid filmida digitaalkaamerasse ja analüüsida hiljem testitulemuste saamiseks.

Pärast seda paigaldati lauale järgmine:

Vedeliku kiiruse andur

Mobiiltelefoni toitepank, et pakkuda kiiruseandurile 5 V toiteallikat

Digitaalne multimeeter väljundpinge jälgimiseks. Sellel mitmemõõturil oli suhteline režiim, mida oli võimalik kasutada nullmääraga nulliga.

Android -telefoni OTG -režiimis ostsilloskoop, mis kasutab riistvara „Gerbotronicd Xproto Plain” ja „Oscilloscope Pro” Androidi rakendust „NFX Development”, et jälgida signaali variatsioone.

Teine Android-telefon, millel töötab Fiv Asimi rakendus "AndroidSensor". See kasutab helikõrguste kuvamiseks telefoni inertsiandureid. Selle kasutamine z-teljel annab võrdlusväärtuse testitava vedeliku kiiruse anduri testimiseks.

Test viidi läbi ja teatati mõnest tüüpilisest testjuhtumist:

CCW Z: +90 kraadi/sek multimeeter -0,931 V, ostsilloskoop ~ -1,0 V

CW Z: -90 kraadi/sek multimeeter +1,753 V, ostsilloskoop ~ +1,8 V

Skaalategur, mis põhineb nende kahe keskmisel 1,33 V 100 °/s

Sinusoidne test Android-telefoni viide p-p 208 kraadi/sek, multimeeter ei saa õigesti reageerida, ostsilloskoop näitab 1,8 sek perioodi, p-p pinge 2,4 Div X 1,25 V/div = 3 V

Selle 1,8 sekundi perioodi põhjal vastab p-p 200 °/s

Mastaabitegur 1,5 V 100 kraadi/sek

Samm 5: KOKKUVÕTE

Ebaõnnestunud katsemeetod

Esialgu prooviti andurite, ostsilloskoobi ja võrdluskiiruse anduri pöörlevale lauale paigaldamise ja andmete jälgimise meetodit käsitsi või küljelt kaamera abil. See oli ebaõnnestumine häguste piltide ja inimvaatleja ebapiisava reageerimisaja tõttu väärtuste registreerimiseks.

VÕTA KODUSE TÄHELEPANEKUD:

Selle juhise jaoks loodud vedeliku kiiruse andur on mõeldud eesmärgi demonstreerimiseks. Kuid andur tuleb ehitada parema täpsusega, kui see peab teenima mingit praktilist eesmärki.

Instructable'i kogukond soovitab kasutada kiiruseandurite testimise meetodit, kasutades pöörlevat lauda koos kõigi seadmete ja toiteallikaga.