FLUIDIC RATE ÉRZÉKELŐ: 5 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Észrevette, hogy amikor a vízcsövet oldalról oldalra mozgatja, a vízsugár elmarad a tömlő irányától, és igazodik hozzá, amikor a mozgás leáll. A vízsugár szögbeli elhajlásának meghatározása a tömlő kimenetén a szögsebesség mérését eredményezné ebben az oldalirányban.

Ez az utasítás bemutatja ezt az elvet azzal, hogy felépít egy „Fluidic Rate Sensor” -t a „Home Lab” -ban elérhető „Odds and Ends” segítségével. A folyadék itt az "Air".

A „giroszkópos érzékelő” tesztelésének egyszerű módszere szabványos vizsgálóberendezés használata nélkül is bemutatásra kerül.

Kellékek

1. Egy régi CPU ventilátor
2. Szúnyogriasztó üveg (üres és jól tisztított)
3. Golyóstoll egységes hátsó csőszakasszal
4. Két kis izzó egy sor dekoratív fényfüzérből
5. Scotch-Brite súrolópárna
6. Kevés elektronikus alkatrész (lásd az áramkör vázlatát)

1. lépés: HOGYAN MŰKÖDIK

A két dia vázlatosan bemutatja a Fluidic érzékelő fizikai elrendezését és a fizikai jelenség elméletét.

Ebben a kialakításban az „Air” a „Fluid”, amelyet egy fúvókán keresztül szívnak egy kis CPU-ventilátor segítségével. A légsugár ütközik két fűtött izzószálhoz, amelyek a helyzetérzékelőt alkotják. A referenciahíd két ellenállásból áll.

Az így kialakított teljes híd mindkét karját V+feszültség táplálja.

Egyensúlyi körülmények között a légsugár egyenletesen hűti le mindkét izzószálat, a híd kiegyensúlyozott és a kimeneti feszültség nulla.

Ha szögsebességet írnak elő a fizikai rendszerre, a légsugár elhajlik, és az egyik izzószál jobban lehűl, mint a másik. Ez kiegyensúlyozatlanságot biztosít a hídhoz, ami kimeneti feszültséghez vezet.

Ez a kimeneti feszültség erősítéskor a szögsebesség mérését biztosítja.

2. lépés: AZ ÉRZÉKELŐ KONSTRUKCIÓJA

KÖVESD A LÉPÉSEKET

1. Válasszon két hasonló ellenállású izzót a fénysorozatból. (Két izzó kiválasztva 11,7 ohmos ellenállással)
2. Óvatosan törje be a külső üveget, és tegye láthatóvá a csupasz szálakat.
3. Tartsa készen a CPU-ventilátort, és ellenőrizze a légáram irányát 5 V-os tápfeszültség mellett (ezt meg kell határozni, mivel a ventilátort szívó üzemmódban kell használni)
4. Vágja ki a szúnyogriasztó palack alját éles késsel.
5. Vágja le a palack kupakjának tetejét, és csak az elülső csőszerű részt tárja fel.
6. Szerelje szét a golyóstollat, és vágja le az alsó végét. Ennek egységes csövet kell biztosítania, amely az érzékelő fúvókáját képezi.
7. Helyezze a csövet a palack kupakjába.
8. Készítsen két kis lyukat a palack testébe, amint az a képen látható. Ennek alkalmasnak kell lennie az izzószálak egymással ellentétes irányban történő rögzítésére.
9. Rögzítse a kupakot, nyomja a csövet megfelelő hosszúságra, közvetlenül az izzószál lyukainak közelében.
10. Most helyezze be az izzószálakat a lyukakba, és igazítsa úgy, hogy az izzószálak csak a csővég peremébe kerüljenek, az ábrán látható módon. Rögzítse az izzószál testét a palack testéhez forró ragasztóval. (A lehető szimmetrikusabb elhelyezést kell megkísérelni.)
11. Rögzítse a CPU-ventilátort a palacktest hátuljához (alul) forró ragasztóval a széleken. A ventilátort úgy kell felszerelni, hogy az egyik lapos rész párhuzamos legyen az izzószálak síkjával.
12. Győződjön meg arról, hogy a ventilátor lapátjai egyenletesen forognak, és amikor a levegőt kiszívják a hátsó részből, így légsugarat képezve a toll-test csövön keresztül.

Az alap érzékelőegység most össze van szerelve és készen áll a tesztelésre

Ezt az Instructable -t az alkatrészek megfelelő helyzete tette lehetővé:

Ennek az Instructable-nek az alkatrészeinek kiválasztása az "otthoni labor" "esélye és vége" pontjából történt. A CPU-ventilátor mérete pontosan megfelelt a szúnyogriasztó alsó átmérőjének. A golyóstoll hátsó része csőként szorosan illeszkedett a kupakos cső alakú részhez, és a palackátmérő lépcsőformái alkalmasak voltak az izzószálak rögzítésére. Kapható volt egy részben olvasztott dekoratív fényfüzér. Minden pontosan megfelelt!

3. lépés: KEZDETI TESZTELÉS ÉS ÁRAMKÖR

A kezdeti tesztelést úgy végeztük, hogy 5 V-os tápellátást biztosítottunk a CPU-ventilátorhoz, és feszültség gerjesztést adtunk az izzószál-félhídhoz.

Az AndroSensor alkalmazást futtató Android telefont a Rate-Sensor hardver mellett tartották, és mindkettőt szinuszos módon forgatták kézzel.

Az „AndroSensor” GYRO grafikus kijelző a szinuszos ütemmintát mutatja. Ezzel egyidejűleg az alacsony szintű híd kimenetét oszcilloszkóppal figyelik.

+/- 5 mV jel figyelhető meg +/- 100 deg/sec sebességnél.

Az elektronikus áramkör ezt 212 -gyel erősíti, hogy a kimeneti jelet biztosítsa.

Probléma megoldás

A kimenetnek jelentős zajszintje volt még nulla sebesség mellett is. Ezt a rendszerben tapasztalható ingatag légáramlás miatt diagnosztizálták. Ennek kiküszöbölésére egy kör alakú Scotch-Brite darabot helyeztünk a ventilátor és az izzóelemek közé, és egy másikat a golyóstoll cső bemeneti csúcsába. Ez sokat változott.

Vázlatos

A vázlatra hivatkozva:

5 V-ot táplál a CPU-ventilátor

A 68 Ohmos - Izzó - Izzó - 68 Ohmos sorozatú kombinációhoz 5 V -ot is táplálnak. A C3 kondenzátor kiszűri a motor interferenciáját az izzószálakhoz

Az 5 V-ot egy induktivitás-kondenzátor kombináció is szűri, mielőtt ezt az OP-AMP-nek szolgáltatja

Az MCP6022 Dual Rail-Rail OP-AMP az aktív áramkörhöz használatos.

Az U1B egy egységnyereség -puffer a 2,5 V -os referencia -tápellátáshoz

Az U1A egy 212 erősítésű invertáló erősítő aluláteresztő szűrővel az érzékelő-híd jelhez

Az R1 potenciométert a potenciálosztó és az érzékelő-sorozat lánca által alkotott teljes híd nulla sebességgel történő nullázására használják.

4. lépés: EGYSZERŰ RATE-ÉRZÉKELŐ TESZT BEÁLLÍTÁSA

ALAPFELSZERELÉS

A szabványos sebességmérő vizsgálóberendezés tartalmaz egy motorizált „sebességtáblázatot”, amely programozható forgási sebességet biztosít. Az ilyen táblázatok több „csúszógyűrűvel” is ellátottak, így biztosítható a bemeneti-kimeneti jelek és a tesztelés alatt álló egység tápegysége.

A beállításoknál csak a sebességérzékelőt kell az asztalra helyezni, a többi mérőberendezést és a tápegységet pedig egy asztalra kell helyezni.

A MEGOLDÁSOM

Sajnos az ilyen berendezésekhez való hozzáférés nem áll rendelkezésre a barkács rajongók számára. Ennek kiküszöbölésére egy DIY módszert alkalmazó innovatív módszert alkalmaztak.

Az elsődleges rendelkezésre álló elem a „Forgó oldalsó asztal” volt

Erre egy állvány állványt szereltek lefelé néző digitális kamerával.

Most, ha a sebességérzékelőt, a tápegységet, a kimeneti mérőeszközöket és a szabványos sebességérzékelőt fel lehet szerelni erre a platformra. Ezután az asztal forgatható az óramutató járásával megegyező, az óramutató járásával ellentétes irányba és oda-vissza, hogy különböző sebességű bemeneteket biztosítson az érzékelő számára. Mozgás közben minden adat filmként rögzíthető a digitális fényképezőgépen, és később elemezhető a teszteredmények előállítása céljából.

Ezt követően a következőket szerelték fel az asztalra:

Folyadék-sebesség érzékelő

Mobiltelefon-tápegység 5 V-os tápellátás biztosítására a sebességérzékelő számára

Digitális multiméter a kimeneti feszültség megfigyelésére. Ennek a multiméternek volt egy relatív módja, amelyet nulla sebességgel lehetett nullázni.

Android telefon OTG módú oszcilloszkóp a „Gerbotronicd Xproto Plain” hardvert és az „Oscilloscope Pro” Android alkalmazást használva az „NFX Development” -től a jelváltozások megfigyelésére.

Egy másik Android-telefon, amelyen a "Fiv Asim" "AndroidSensor" alkalmazása fut. Ez a telefon inerciális érzékelőit használja a hangmagasság-arányok megjelenítésére. Ennek használata a z tengelyben referenciaértéket ad a tesztelés alatt álló Fluidic-rate érzékelő teszteléséhez.

A vizsgálatot elvégezték, és néhány tipikus tesztesetet jelentettek:

CCW Z: +90 fok/sec multiméter -0,931 V, oszcilloszkóp ~ -1,0 V

CW Z: -90 deg/sec multiméter +1,753 V, oszcilloszkóp ~ +1,8 V

A skála tényezője a kettő átlaga alapján 1,33 V 100 deg/sec

Szinuszos teszt Android telefon referencia p-p 208 deg/sec, multiméter nem tud helyesen válaszolni, az oszcilloszkóp 1,8 sec periódust mutat, p-p feszültség 2,4 Div X 1,25 V/div = 3 V

Ez alapján az 1,8 mp-es periódus 200 °/sec p-nek felel meg

Méretezési tényező 1,5 V esetén 100 deg/sec

5. lépés: ÖSSZEFOGLALÓ

Sikertelen vizsgálati módszer

Kezdetben az érzékelők, oszcilloszkóp és referenciasebesség-érzékelő forgóasztalra történő rögzítésének és az adatok megfigyelésének módszerét próbálták ki, manuálisan vagy oldalirányú kamera használatával. Ez kudarc volt az elmosódott képek és az emberi megfigyelő számára nem elegendő válaszidő miatt az értékek rögzítéséhez.

FIGYELJEN OTTHONI ÉSZREVÉTELEKET:

Az ehhez az utasításhoz készített folyékony sebességérzékelő azt a célt szolgálja, hogy bemutassa az általa tervezett koncepciót. Az érzékelőt azonban nagyobb pontossággal kell megépíteni, ha bármilyen gyakorlati célt kell szolgálnia.

Az Instructable közösség használja a sebességmérő barkácsolás módszerét, amely egy forgóasztalt használ az összes berendezéssel és tápegységgel.