SENZOR STOPNJE TEKUČINE: 5 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Ali ste opazili, da vodni curek, ko premikate cev za vodo z ene na drugo stran, zaostaja v smeri cevi in se poravna z njo, ko se gibanje ustavi. Določitev kotnega odklona vodnega curka na izhodu iz cevi bi zagotovila merilo kotne hitrosti v tej stranski smeri.

Ta Instructable dokazuje to načelo z izdelavo "senzorja hitrosti fluida" z uporabo "Odds and Ends", ki je na voljo v mojem "Home Lab". Tekočina tukaj je "zrak".

Predstavljen je tudi preprost način preskušanja tega "žiroskopskega senzorja" brez uporabe standardne testne opreme.

Zaloge

1. Stari ventilator za procesor
2. Steklenica proti komarjem (prazna in dobro očiščena)
3. Kemični svinčnik z enakomernim zadnjim cevastim prerezom
4. Dve majhni žarnici iz serije dekorativnih svetlobnih vrvic
5. Čistilna blazinica Scotch-Brite
6. Nekaj elektronskih komponent (glejte shemo vezja)

1. korak: KAKO DELUJE

Dva diapozitiva dajeta shemo fizične postavitve fluidičnega senzorja in teorijo fizičnega pojava.

V tej zasnovi je "zrak" "tekočina", ki jo sesa skozi šobo z majhnim ventilatorjem za procesor. Zračni curek udarja v dve ogrevani žarnični nitki, ki tvorita senzor položaja. Referenčni most tvorita dva upora.

Obe roki tako oblikovanega polnega mostu se napajata z napetostjo V+.

V stanju dinamičnega ravnovesja zračni curek enakomerno hladi obe žarilni nitki, most je uravnotežen, izhodna napetost pa nič.

Ko se fizičnemu sistemu naloži kotna hitrost, se zračni curek odkloni in ena od žarnic se ohladi bolj kot druga. To zagotavlja neravnovesje mostu, ki vodi do izhodne napetosti.

Ta izhodna napetost pri ojačitvi zagotavlja merilo kotne hitrosti.

2. korak: IZDELAVA SENZORJA

Sledite korakom

1. Iz svetilke izberite dve žarnici s podobnim uporom. (Izbrani sta dve žarnici z odpornostjo 11,7 Ohmov)
2. Zunanje steklo previdno razbite, da razkrijete gole nitke.
3. CPU-Fan naj bo pripravljen in preveri smer pretoka zraka pri napajalni napetosti 5 V. (To je treba določiti, ker je treba ventilator uporabljati v načinu sesanja)
4. Z ostrim nožem izrežite dno steklenice, ki odbija komarje.
5. Odrežite vrh pokrova steklenice, tako da odkrijete sprednji cevasti del.
6. Razstavite kemični svinčnik in odrežite spodnji konec. To bi moralo zagotoviti enotno cev, ki bi tvorila šobo za senzor.
7. Cev vstavite v pokrovček steklenice.
8. V ohišju steklenice naredite dve majhni luknji, kot je prikazano na sliki. To bi moralo biti primerno za pritrditev žarničnih filamentov diametralno nasproti drug drugemu.
9. Pritrdite pokrovček, potisnite cev na primerno dolžino tik pred luknjami za žarnice.
10. Sedaj vstavite žarnične filamente v luknje in jih poravnajte tako, da filamenti vstopijo na obod cevi, kot je prikazano. Telo žarilne nitke pritrdite na ohišje steklenice z vročim lepilom. (Poskusiti je treba čim bolj simetrično postavitev.)
11. CPU-Fan pritrdite na zadnji del ohišja steklenice (dno) z vročim lepilom na robovih. Ventilator mora biti nameščen tako, da je eden od ravnih delov vzporeden z ravnino žarnic.
12. Prepričajte se, da se lopatice ventilatorja nemoteno vrtijo in pri sesanju pogonskega zraka tvorijo zadnji del, tako da skozi cev ohišja peresa tvori zračni curek.

Osnovna senzorska enota je zdaj sestavljena in pripravljena za testiranje

To navodilo je omogočila posebna okoliščina ujemanja delov:

Izbira delov za ta Instructable je bila izvedena iz 'kvote in konca' v mojem 'domačem laboratoriju'. Velikost CPU-ventilatorja se je popolnoma ujemala s premerom dna, ki odbija komarje. Zadnji del kemičnega svinčnika kot cev se je tesno prilegal cevastemu delu pokrova steklenice, stopničaste oblike v premeru steklenice pa so bile primerne za pritrditev žarničnih filamentov. Na voljo je bila delno spojena dekorativna svetlobna vrvica. Vse se je popolnoma ujemalo!

3. korak: ZAČETNO TESTIRANJE & SEMETA VOZIL

Začetni preskus je bil izveden z zagotavljanjem 5V napajanja za CPU-ventilator in napetostnim vzbujanjem na pol mostu z žarilno nitko.

Telefon Android z aplikacijo "AndroSensor" je bil shranjen poleg strojne opreme Rate-Sensor in oba sta bila ročno zasukana sinusno.

GYRO grafični zaslon 'AndroSensor' prikazuje vzorec sinusne hitrosti. Hkrati se nizkotonski mostni izhod spremlja z osciloskopom.

Signal +/- 5 mV smo opazili pri hitrosti +/- 100 stopinj/s.

Elektronsko vezje to poveča za 212, da zagotovi izhodni signal.

Problem in rešitev

Izhod je imel znatno raven hrupa tudi pri ničelni stopnji. To je bilo diagnosticirano kot posledica nestabilnega pretoka zraka v sistemu. Da bi to premagali, je bil med ventilatorjem in elementi žarnice vstavljen krožni kos Scotch-Brite-a, drugi pa na vhodni konici cevi s kemičnim svinčnikom. To je naredilo veliko razliko.

Shematično

Sklicujoč se na shemo:

5 V se napaja do ventilatorja procesorja

5 V se napaja tudi v kombinaciji 68 Ohm - Žarnica - Žarnica - 68 Ohm. kondenzator C3 filtrira motnje motorja v žarnici

5 V se filtrira tudi s kombinacijo induktorja in kondenzatorja, preden se zagotovi kot napajanje za OP-AMP

Za aktivno vezje se uporablja MCP6022 Dual Rail-Rail OP-AMP.

U1B je enotni ojačevalnik za 2,5 V referenčno napajanje

U1A je 212 Gain invertirni ojačevalnik z nizkoprepustnim filtrom za signal senzorskega mostu

Potenciometer R1 se uporablja za razveljavitev celotnega mostu, ki ga tvorita delilec potenciala in veriga serije senzorjev pri ničelni hitrosti.

4. korak: NASTAVITEV PREPROSTEGA TESTA SENZORJA

STANDARDNA OPREMA

Standardna preskusna oprema senzorja hitrosti vključuje motorizirano "tabelo hitrosti", ki zagotavlja programirane hitrosti vrtenja. Takšne tabele so opremljene tudi z več „drsnimi obroči“, tako da je mogoče zagotoviti vhodno-izhodne signale in napajanje za preskušeno enoto.

Pri takih nastavitvah je na mizo nameščen le senzor hitrosti, druga merilna oprema in napajalnik pa so postavljeni na mizo ob strani.

MOJA REŠITEV

Na žalost ljubiteljem DIY dostop do takšne opreme ni na voljo. Za premagovanje tega je bila sprejeta inovativna metoda z uporabo DIY metodologije.

Primarni razpoložljivi izdelek je bila "vrtljiva stranska miza"

Na to je bilo z digitalnim fotoaparatom, usmerjenim navzdol, nameščeno stojalo za stativ.

Če bi bilo mogoče na to platformo namestiti senzor hitrosti, napajalnik, izhodno-merilne naprave in senzor standardne hitrosti. Nato lahko mizo zavrtite v smeri urinega kazalca, v nasprotni smeri urinega kazalca in naprej in nazaj, da senzorju zagotovite različne vhode za hitrost. Med gibanjem bi lahko vse podatke posneli kot film na digitalni fotoaparat in jih kasneje analizirali za ustvarjanje rezultatov preskusov.

Ko so to storili, so na mizo namestili naslednje:

Senzor hitrosti fluida

Power-bank mobilnega telefona za napajanje 5V senzorja obrestne mere

Digitalni multimeter za opazovanje izhodne napetosti. Ta večmetrski je imel relativni način, ki bi ga lahko uporabili pri ničelni stopnji.

Osciloskop v načinu OTG za telefon Android s strojno opremo 'Gerbotronicd Xproto Plain' in aplikacijo za Android 'Oscilloscope Pro' iz 'NFX Development' za opazovanje variacij signala.

Še en telefon s sistemom Android, ki uporablja aplikacijo "AndroidSensor" podjetja "Fiv Asim". Ta uporablja inercialne senzorje telefona za prikaz višine tona. S pomočjo te na osi z dobite referenčno vrednost za testiranje preizkušenega senzorja hitrosti tekočine..

Opravljeni so bili testi in poročali so o nekaterih tipičnih testnih primerih:

CCW Z: +90 stopinj/s več metrov -0,931 V, osciloskop ~ -1,0 V

CW Z: -90 stopinj/s večmetrski +1,753 V, osciloskop ~ +1,8 V

Faktor lestvice, ki temelji na povprečju teh dveh 1,33 V za 100 stopinj/s

Sinusoidni preskus referenčnega telefona Android p-p 208 stopinj/s, večmeter se ne more pravilno odzvati, osciloskop prikazuje obdobje 1,8 sekunde, napetost p-p 2,4 Div X 1,25 V/div = 3 V

Na podlagi tega obdobja 1,8 sekunde ustreza 200 stopinj/s p-p

Faktor merjenja 1,5 V za 100 stopinj/s

5. korak: POVZETEK

METODA PREPROSTEGA TESTIRANJA

Sprva je bila preizkušena metoda vgradnje senzorjev, osciloskopa in senzorja referenčne hitrosti na vrtljivo mizo in opazovanje podatkov, ročno ali s stransko kamero. To je bil neuspeh zaradi zamegljenih slik in nezadostnega odzivnega časa, da bi človeški opazovalec zabeležil vrednosti.

VZEMITE NA DOMAČA Opazovanja:

Senzor fluidne hitrosti, izdelan za ta Instructable, služi za prikaz koncepta, ki si ga je zastavil. Vendar pa je treba senzor izdelati z večjo natančnostjo, če ima kakršen koli praktičen namen.

Skupnost Instructable priporoča uporabo DIY metode testiranja senzorja hitrosti z uporabo vrtljive mize z vso opremo in napajanjem na namizju.