FLUIDIC RATE ANTURI: 5 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Oletko huomannut, että kun siirrät vesiletkua sivulta toiselle, vesisuihku on myöhässä letkun suunnasta ja kohdistuu siihen, kun liike pysähtyy. Vesisuihkun kulmapoikkeaman määrittäminen letkun ulostulossa antaisi kulmanopeuden mitan tässä sivusuunnassa.

Tämä ohjekirja osoittaa tämän periaatteen rakentamalla '' Fluidic Rate Sensor '' käyttäen 'Odds and Ends' -toimintoa, joka on saatavilla 'Home Lab' -laitteestani. Neste on tässä ilma.

Esitetään myös yksinkertainen menetelmä tämän 'gyroskooppisen anturin' testaamiseksi ilman vakiotestauslaitteistoa.

Tarvikkeet

1. Vanha CPU -tuuletin
2. Hyttyskarkotin pullo (tyhjä ja hyvin puhdistettu)
3. Kuulakärkikynä, jossa on yhtenäinen takaputkiosa
4. Kaksi pientä lamppua sarjan koristevaloista
5. Scotch-Brite -kuorintatyyny
6. Harvat elektroniset komponentit (katso piirikaavio)

Vaihe 1: MITEN SE TOIMII

Kaksi diaa tarjoavat kaavion Fluidic -anturin fyysisestä asettelusta ja teorian fyysisen ilmiön takana.

Tässä mallissa 'Air' on 'Fluid', joka imetään suuttimen läpi pienen CPU-tuulettimen avulla. Ilmasuihku osuu kahteen lämmitettyyn hehkulankaan, jotka muodostavat sijaintianturin. Vertailusilta muodostuu kahdesta vastuksesta.

Näin muodostetun täyssillan molemmat varret syötetään jännitteellä V+.

Vakaan tilan olosuhteissa ilmansuihku jäähdyttää molemmat lamppukuidut tasaisesti, silta on tasapainossa ja lähtöjännite on nolla.

Kun fyysiselle järjestelmälle asetetaan kulmanopeus, ilmansuihku taipuu ja yksi hehkulangasta jäähtyy enemmän kuin toinen. Tämä aiheuttaa epätasapainon siltaan, joka johtaa lähtöjännitteeseen.

Tämä lähtöjännite vahvistettuna antaa kulmanopeuden mittauksen.

Vaihe 2: ANTURIN RAKENTAMINEN

SEURAA VAIHEITA

1. Valitse merkkivalosta kaksi polttimoa, joiden vastus on samanlainen. (Kaksi lamppua, joiden vastus on 11,7 ohmia)
2. Riko varovasti ulompi lasi paljastaen paljaat filamentit.
3. Pidä CPU-tuuletin valmiina ja tarkista ilmavirran suunta 5 V: n syöttöjännitteellä (tämä on määritettävä, koska tuuletinta on käytettävä imutilassa)
4. Leikkaa hyttyskarkotteen pullon pohja terävällä veitsellä.
5. Leikkaa pullon korkin yläosa esille vain putkimainen etuosa.
6. Pura kuulakärkikynä ja leikkaa pohja pois. Tämän pitäisi saada aikaan yhtenäinen putki, joka muodostaisi anturin suuttimen.
7. Aseta putki pullon korkkiin.
8. Tee kaksi pientä reikää pullon runkoon kuvan osoittamalla tavalla. Tämän pitäisi sopia lampun filamenttien kiinnittämiseen toisiaan vastapäätä.
9. Kiinnitä korkki, työnnä putki sopivan pituiseksi juuri polttimon hehkulangan reikien lähellä.
10. Työnnä nyt polttimon filamentit reikiin ja kohdista ne siten, että filamentit tulevat vain putken pään reunaan kuvan osoittamalla tavalla. Kiinnitä hehkulangan runko pullon runkoon kuumaliimalla. (Mahdollisimman symmetristä sijoittelua tulisi yrittää.)
11. Kiinnitä CPU-tuuletin pullon rungon takaosaan (pohjaan) käyttämällä kuumaliimaa reunoilla. Puhallin on asennettava siten, että yksi litteistä osista on yhdensuuntainen hehkulankojen tason kanssa.
12. Varmista, että tuulettimen siivet pyörivät tasaisesti ja kun koneen ilmaa imetään takaosasta, muodostaen ilmasuihkun kynän rungon putken läpi.

Perusanturiyksikkö on nyt koottu ja valmis testaukseen

Tämä opastettava tehtiin mahdolliseksi osien yhteensopivien olosuhteiden vuoksi:

Osien valitseminen tähän Instructable-ohjelmaan tehtiin "kotilaboratoriossani" olevista kertoimista. CPU-tuulettimen koko vastasi täsmälleen hyttysiä hylkivän pohjan halkaisijaa. Kuulakärkikynän takaosa putkena oli tiukasti kiinni pullon korkin putkimaisessa osassa ja pullon halkaisijan askelmuotot olivat sopivia lampun filamenttien kiinnittämiseen. Saatavana oli osittain sulatettu koristeellinen valolanka. Kaikki vastasi tarkasti!

Vaihe 3: ALKUPERÄINEN TESTAUS & PIIRIKAAVIO

Alkutestaus suoritettiin tarjoamalla 5 V: n syöttö CPU-tuulettimelle ja jännitteen herättäminen polttimon hehkulangan puolisillalle.

AndroSensor-sovellusta käyttävä Android-puhelin pidettiin Rate-Sensor-laitteiston vieressä ja molempia pyöritettiin sinimuotoisesti käsin.

Graafinen 'AndroSensor' -näyttö näyttää sinimuotoisen nopeuskuvion. Samanaikaisesti matalan tason siltaulostuloa seurataan oskilloskoopilla.

+/- 5 mV signaalia havaittiin +/- 100 astetta/sek.

Elektroninen piiri vahvistaa tätä 212: lla antamaan lähtösignaalin.

Ongelmanratkaisu

Lähdössä oli merkittävä melutaso jopa nollanopeudella. Tämä todettiin johtuvan epävakaasta ilmavirrasta järjestelmässä. Tämän ratkaisemiseksi pyöreä pala Scotch-Briteä asetettiin tuulettimen ja polttimoelementtien väliin ja toinen kuulakärkikynän tulopäähän. Tämä teki paljon eroa.

Kaavamainen

Viitaten kaavioon:

5 V syötetään CPU-tuulettimeen

5 V: n jännite syötetään myös 68 ohmin - polttimo - polttimo - 68 ohmin sarjayhdistelmään. kondensaattori C3 suodattaa moottorin häiriöt polttimoihin

5 V suodatetaan myös induktori-kondensaattoriyhdistelmällä, ennen kuin se syöttää sen OP-AMP: lle

MCP6022 Dual Rail-Rail OP-AMP: tä käytetään aktiiviseen piiriin.

U1B on yhtenäisyyden vahvistuspuskuri 2,5 V: n vertailulähteelle

U1A on 212 vahvistuksen invertoiva vahvistin, jossa on alipäästösuodatin anturisillan signaalille

Potentiometriä R1 käytetään potentiaalijakajan ja anturisarjan ketjun muodostaman täyden sillan nollaamiseen nollanopeudella.

Vaihe 4: YKSINKERTAINEN RATE-ANTURIN TESTIN ASETUS

VAKIOVARUSTEET

Vakionopeusanturin testauslaitteisto sisältää moottoroidun '' Rate-Table '', joka tarjoaa ohjelmoitavat pyörimisnopeudet. Tällaisissa taulukoissa on myös useita liukurenkaita, jotta testattavan yksikön tulo- ja lähtösignaalit ja virtalähde voidaan järjestää.

Asennuksessa vain nopeusanturi asennetaan pöydälle ja muut mittauslaitteet ja virtalähde sijoitetaan pöydälle vierekkäin.

MINUN RATKAISU

Valitettavasti tällaisten laitteiden käyttö ei ole DIY -harrastajien käytettävissä. Tämän ratkaisemiseksi otettiin käyttöön innovatiivinen menetelmä DIY -menetelmällä.

Ensisijainen saatavilla oleva tuote oli pyörivä sivupöytä

Tähän asennettiin kolmijalkajalusta alaspäin katsovalla digitaalikameralla.

Jos nopeusanturi, virtalähde, ulostulon mittauslaitteet ja vakionopeusanturi voitaisiin asentaa tälle alustalle. Sitten pöytää voidaan kääntää myötäpäivään, vastapäivään ja edestakaisin, jotta anturille saadaan erilaisia nopeustuloja. Liikkeessä kaikki tiedot voidaan tallentaa elokuvana digitaalikameraan ja analysoida myöhemmin testitulosten tuottamiseksi.

Tämän jälkeen pöydälle asennettiin seuraava:

Fluidic-Rate-anturi

Matkapuhelimen virtapankki, joka tarjoaa 5 V: n syöttöveron anturille

Digitaalinen monimittari lähtöjännitteen tarkkailuun. Tässä monimittarissa oli suhteellinen tila, jota voitiin käyttää nollausnollaan.

Android -puhelimen OTG -tilan oskilloskooppi, joka käyttää Gerbotronicd Xproto Plain -laitteistoa ja Oscilloscope Pro -Android -sovellusta NFX Developmentilta signaalivaihteluiden havaitsemiseksi.

Toinen Android-puhelin, jossa on Fiv Asimin AndroidSensor-sovellus. Tämä käyttää puhelimen inertia-antureita näyttääkseen äänenkorkeuden. Tämän käyttäminen z-akselilla antaa vertailuarvon testattavan neste-anturin testaamiseen.

Testi suoritettiin ja raportoidaan joitakin tyypillisiä testitapauksia:

CCW Z: +90 astetta/sek. Monimetri -0,931 V, oskilloskooppi ~ -1,0 V

CW Z: -90 astetta/sek. Monimetri +1,753 V, oskilloskooppi ~ +1,8 V

Asteikko, joka perustuu näiden kahden keskiarvoon 1,33 V 100 astetta/sek

Sinimuotoinen testi Android-puhelimen viite p-p 208 astetta/sek, monimetri ei voi vastata oikein, oskilloskooppi näyttää 1,8 sekuntia, p-p-jännite 2,4 jako X 1,25 V/jako = 3 V

Tämän perusteella 1,8 sekunnin jakso vastaa 200 astetta/s p-p

Asteikko 1,5 V 100 astetta/sek

Vaihe 5: YHTEENVETO

Epäonnistunut testausmenetelmä

Aluksi kokeiltiin tapaa kiinnittää anturit, oskilloskooppi ja viitearvoanturi pyörivälle pöydälle ja tarkkailla tietoja manuaalisesti tai käyttämällä kameraa sivulta. Tämä epäonnistui epäselvien kuvien ja ihmisen tarkkailijan riittämättömän vasteajan vuoksi.

OTA KOTIHUOMAUTUKSET:

Tätä ohjetta varten rakennettu nesteen nopeusanturi palvelee tarkoitusta, jonka tarkoituksena on esitellä se. Anturi on kuitenkin rakennettava tarkemmin, jos se palvelee mitä tahansa käytännön tarkoitusta.

Instructable-yhteisö suosittelee DIY-menetelmää nopeusanturien testaamiseksi käyttäen pyörivää pöytää, jossa on kaikki laitteet ja virtalähde.