FLUIDINIŲ RATŲ JUTIKLIS: 5 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

Ar pastebėjote, kad perkėlus vandens žarną iš vienos pusės į kitą, vandens srovė atsilieka nuo žarnos krypties ir sustoja su ja, kai judesys sustoja. Nustačius vandens srovės kampinį įlinkį žarnos išėjime, būtų matuojamas kampinis greitis šia kryptimi.

Ši instrukcija demonstruoja šį principą sukurdama „skysčio greičio jutiklį“, naudodama „šansus ir galus“, esančius mano „namų laboratorijoje“. Skystis čia yra „Oras“.

Taip pat pateikiamas paprastas šio „giroskopinio jutiklio“bandymo metodas, nenaudojant standartinės bandymo įrangos.

Prekės

1. Senas CPU ventiliatorius
2. Butelis nuo uodų (tuščias ir gerai išvalytas)
3. Tušinukas su vienoda galine vamzdine dalimi
4. Dvi mažos lemputės iš serijos dekoratyvinės šviesos stygos
5. „Scotch-Brite“šveitimo pagalvėlė
6. Keletas elektroninių komponentų (žiūrėkite grandinės schemą)

1 žingsnis: KAIP VEIKIA

Dvi skaidrės pateikia fizinio skysčio jutiklio išdėstymo schemą ir fizinio reiškinio teoriją.

Šioje konstrukcijoje „oras“yra „skystis“, kuris siurbiamas per purkštuką naudojant mažą procesoriaus ventiliatorių. Oro srovė liečiasi su dviem kaitinamomis lempučių gijomis, sudarančiomis padėties jutiklį. Etaloninį tiltą sudaro du rezistoriai.

Abi taip suformuoto pilno tilto rankos tiekiamos V+įtampa.

Esant pastoviai būsenai, oro srovė vienodai atvėsina abi lemputes, tiltas yra subalansuotas, o išėjimo įtampa lygi nuliui.

Kai fizinei sistemai taikomas kampinis greitis, oro srovė nukrypsta ir vienas iš lempučių gijų atšaldomas labiau nei kitas. Tai užtikrina tilto disbalansą, dėl kurio atsiranda išėjimo įtampa.

Ši išėjimo įtampa sustiprinus suteikia kampinio greičio matą.

2 žingsnis: JUTIKLIO KONSTRUKCIJA

SEKITE ŽINGSNIUS

1. Iš šviesos eilutės pasirinkite dvi panašaus atsparumo lemputes. (Pasirinktos dvi lemputės, kurių atsparumas yra 11,7 omų)
2. Atsargiai sulaužykite išorinį stiklą, atidengdami plikus siūlus.
3. Paruoškite procesoriaus ventiliatorių ir patikrinkite oro srauto kryptį esant 5 V maitinimo įtampai (tai būtina nustatyti, nes ventiliatorius turi būti naudojamas siurbimo režimu)
4. Aštriu peiliu išpjaukite uodus atbaidančio buteliuko dugną.
5. Nupjaukite buteliuko dangtelio viršutinę dalį, kad matytumėte priekinę vamzdinę dalį.
6. Išardykite tušinuką ir nupjaukite apatinį galą. Tai turėtų užtikrinti vienodą vamzdelį, kuris sudarytų jutiklio antgalį.
7. Įkiškite vamzdelį į buteliuko dangtelį.
8. Buteliuko korpuse padarykite dvi mažas skylutes, kaip parodyta paveikslėlyje. Tai turėtų būti tinkama lempučių gijų tvirtinimui diametraliai viena kitai.
9. Užfiksuokite dangtelį, stumkite vamzdelį iki tinkamo ilgio, visai šalia lemputės gijų skylių.
10. Dabar įdėkite lempučių gijas į skyles ir sulygiuokite jas taip, kad gijos tiesiog patektų į vamzdžio galo periferiją, kaip parodyta. Lemputės gijos korpusą pritvirtinkite prie butelio korpuso karštais klijais. (Reikėtų stengtis išdėstyti kuo simetriškiau.)
11. Pritvirtinkite CPU ventiliatorių prie butelio korpuso galo (apačioje) karštais klijais kraštuose. Ventiliatorius turi būti sumontuotas taip, kad viena iš plokščių dalių būtų lygiagreti lempučių gijų plokštumai.
12. Įsitikinkite, kad ventiliatoriaus mentės sukasi sklandžiai, o kai iš oro išsiurbiamas varomasis galas, taip sukuriant oro srovę per rašiklio korpuso vamzdelį.

Pagrindinis jutiklio blokas dabar yra surinktas ir paruoštas bandymui

Šį „Instructable“tapo įmanoma dėl ypatingos dalių suderinimo aplinkybės:

Šio „Instructable“dalių pasirinkimas buvo atliktas iš „šansų ir galų“mano „namų laboratorijoje“. CPU ventiliatoriaus dydis tiksliai atitiko uodus atstumiančio dugno skersmenį. Užpakalinė rutulinio rašiklio dalis kaip vamzdelis buvo sandariai prigludusi prie buteliuko dangtelio vamzdinės dalies, o butelio skersmens laiptelio formos buvo tinkamos lempučių gijoms tvirtinti. Buvo galima įsigyti iš dalies lydytą dekoratyvinę šviesos stygą. Viskas tiksliai atitiko!

3 veiksmas: pradinis bandymas ir grandinės schema

Pradinis bandymas buvo atliktas tiekiant 5 V maitinimą CPU ventiliatoriui ir įtampos sužadinimą prie lemputės gijų pusės tilto.

„Android“telefonas, kuriame veikia „AndroSensor“programa, buvo laikomas greta greičio jutiklio aparatūros ir abu buvo rankiniu būdu pasukami sinusiniu būdu.

„AndroSensor“GYRO grafinis ekranas rodo sinusoidinio greičio modelį. Tuo pačiu metu osciloskopu stebimas žemo lygio tilto išėjimas.

+/- 5 mV signalas buvo stebimas esant +/- 100 deg/sek greičiui.

Elektroninė grandinė tai sustiprina 212, kad gautų išėjimo signalą.

Problema ir sprendimas

Išvestis turėjo didelį triukšmo lygį net esant nuliui. Tai buvo diagnozuota dėl nestabilaus oro srauto sistemoje. Norėdami tai įveikti, tarp ventiliatoriaus ir lemputės elementų buvo įkištas apskritas „Scotch-Brite“gabalas, o kitas-tušinuko vamzdžio įvesties gale. Tai padarė daug skirtumų.

Schema

Remiantis schema:

Į CPU ventiliatorių tiekiama 5 V įtampa

5 V taip pat tiekiamas į 68 omų - lemputės - lemputės - 68 omų serijos derinį. Kondensatorius C3 filtruoja variklio trukdžius į lemputes

5 V taip pat filtruojamas induktoriaus ir kondensatoriaus deriniu, prieš tai tiekiant jį į OP-AMP

Aktyviai grandinei naudojamas „MCP6022 Dual Rail-Rail OP-AMP“.

U1B yra 2,5 V etaloninio maitinimo vieneto stiprinimo buferis

U1A yra 212 stiprumo keitimo stiprintuvas su žemo dažnio filtru jutiklio ir tilto signalui

Potenciometras R1 naudojamas nuliniam greičiui panaikinti visą tiltą, kurį sudaro potencialo daliklis ir jutiklių serijos grandinė.

4 veiksmas: PAPRASTAS RATE JUTIKLIO BANDYMO NUSTATYMAS

STANDARTINĖ ĮRANGA

Į standartinę greičio jutiklio bandymo įrangą įeina motorizuota „greičio lentelė“, kurioje pateikiami programuojami sukimosi greičiai. Tokiose lentelėse taip pat yra keli „slydimo žiedai“, kad būtų galima numatyti bandomojo įrenginio įvesties ir išvesties signalus bei maitinimą.

Atliekant tokius nustatymus, ant stalo yra sumontuotas tik greičio jutiklis, o kita matavimo įranga ir maitinimo šaltinis yra ant stalo šalia.

MANO SPRENDIMAS

Deja, „pasidaryk pats“entuziastams prieiga prie tokios įrangos nėra prieinama. Norėdami tai įveikti, buvo priimtas naujoviškas metodas, naudojant „pasidaryk pats“metodiką.

Pagrindinis turimas elementas buvo „besisukantis šoninis stalas“

Ant jo buvo sumontuotas trikojis stovas su žemyn žiūrinčia skaitmenine kamera.

Dabar, jei greičio jutiklis, maitinimo šaltinis, išėjimo matavimo prietaisai ir standartinis greičio jutiklis galėtų būti sumontuoti šioje platformoje. Tada stalą galima pasukti pagal laikrodžio rodyklę, prieš laikrodžio rodyklę ir pirmyn ir atgal, kad jutiklis įvestų skirtingus greičio įėjimus. Judant visi duomenys gali būti įrašyti į filmą skaitmeninėje kameroje ir vėliau analizuojami, kad būtų gauti bandymų rezultatai.

Tai padarius, ant stalo buvo sumontuota:

Skysčio greičio jutiklis

Mobiliojo telefono maitinimo bankas, skirtas tiekti 5 V maitinimo jutiklį

Skaitmeninis kelių metrų matuoklis, skirtas stebėti išėjimo įtampą. Šis kelių metrų matuoklis turėjo santykinį režimą, kurį galima naudoti nuliui nustatant nuliniu greičiu.

„Android“telefono OTG režimo osciloskopas, naudojant „Gerbotronicd Xproto Plain“aparatinę įrangą, ir „Oscilloscope Pro“„Android“programa iš „NFX Development“, kad būtų galima stebėti signalo pokyčius.

Kitas „Android“telefonas, kuriame veikia „Fiv Asim“programa „AndroidSensor“. Tai naudoja telefono inercinius jutiklius, kad būtų rodomi žingsnio dažniai. Naudojant jį z ašyje, gaunama atskaitos vertė bandomam skysčio greičio jutikliui išbandyti..

Buvo atlikti bandymai ir aprašyti kai kurie tipiški bandymų atvejai:

CCW Z: +90 laipsnių/sek. Daugiametris -0,931 V, osciloskopas ~ -1,0 V

CW Z: -90 laipsnių/sek. Daugiametris +1,753 V, osciloskopas ~ +1,8 V

Mastelio koeficientas, pagrįstas šių dviejų vidurkiu 1,33 V, esant 100 laipsnių per sekundę

Sinusoidinis bandymas „Android“telefono nuoroda p-p 208 deg/sec, daugiametris negali tinkamai reaguoti, Osciloskopas rodo 1,8 sek. Laikotarpį, p-p įtampa 2,4 Div X 1,25 V/div = 3 V

Remiantis šiuo 1,8 sek. Laikotarpiu, jis atitinka 200 laipsnių per sekundę p-p

Mastelio koeficientas 1,5 V, esant 100 laipsnių/sek

5 žingsnis: SANTRAUKA

BANDYMO METODAS

Iš pradžių buvo išbandytas jutiklių, osciloskopo ir etaloninio greičio jutiklio montavimo ant besisukančio stalo metodas ir duomenų stebėjimas rankiniu būdu arba naudojant fotoaparatą iš šono. Tai buvo nesėkmė dėl neryškių vaizdų ir nepakankamo atsako laiko, kad stebėtojas galėtų įrašyti vertes.

PASTABOS NAMUOSE:

Šiam „Instructable“sukurtas skysčio greičio jutiklis skirtas parodyti koncepciją, kurią ji ketina padaryti. Tačiau, jei jutiklis turi būti naudojamas praktiškai, jį reikia sukurti tiksliau.

„Instructable“bendruomenei rekomenduojama naudoti greičio jutiklio bandymo „pasidaryk pats“metodą, naudojant sukamą stalą su visa įranga ir maitinimo šaltiniu.