Taula de continguts:
- Subministraments
- Pas 1: COM FUNCIONA
- Pas 2: CONSTRUCCIÓ DEL SENSOR
- Pas 3: PROVES INICIALS I ESQUEMA DE CIRCUITS
- Pas 4: CONFIGURACIÓ DE PROVA DEL SENSOR DE TARIFA SIMPLE
- Pas 5: RESUM
Vídeo: SENSOR DE TAXA FLUIDDICA: 5 passos
2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13
Heu notat que quan moveu una mànega d’aigua d’un costat a l’altre, el raig d’aigua queda enrere en la direcció de la mànega i s’alinea amb ella quan s’atura el moviment. Determinar la deflexió angular del raig d’aigua a la sortida de la mànega proporcionaria una mesura de la velocitat angular en aquesta direcció lateral.
Aquest instructiu demostra aquest principi construint un "sensor de freqüència de fluids" mitjançant "Odds and Ends" disponible al meu "Home Lab". El fluid aquí és "Aire".
També es presenta un mètode senzill per provar aquest 'sensor giroscòpic' sense l'ús d'equips de prova estàndard.
Subministraments
- Un antic ventilador de la CPU
- Ampolla repel·lent de mosquits (buida i ben neta)
- Bolígraf amb secció tubular posterior uniforme
- Dues bombetes petites d'una sèrie de cordes decoratives
- Fregadera Scotch-Brite
- Pocs components electrònics (consulteu l'esquema del circuit)
Pas 1: COM FUNCIONA
Les dues diapositives ofereixen un esquema de la disposició física d’un sensor fluídic i la teoria darrere del fenomen físic.
En aquest disseny, "Air" és el "fluid" que es succiona a través d'un broc mitjançant un petit ventilador de CPU. El raig d’aire afecta a dos filaments de bombeta escalfats que formen el sensor de posició. Un pont de referència està format per dues resistències.
Els dos braços del pont complet així format s’alimenten amb una tensió V +.
En condicions estacionàries, el raig d'aire refreda els dos filaments de la bombolla per igual, el pont és equilibrat i el voltatge de sortida és zero.
Quan s’imposa una velocitat angular al sistema físic, el raig d’aire es desvia i un dels filaments de la bombeta es refreda més que l’altre. Això proporciona un desequilibri al pont que condueix a una tensió de sortida.
Aquest voltatge de sortida quan s’amplifica proporciona una mesura de la velocitat angular.
Pas 2: CONSTRUCCIÓ DEL SENSOR
SEGUEIX ELS PASOS
- Seleccioneu dues bombetes amb una resistència similar de la corda de llum. (S'han seleccionat dues bombetes amb resistència d'11,7 ohms)
- Trencar amb cura el vidre exterior exposant els filaments nus.
- Mantingueu preparat el ventilador de la CPU i comproveu la direcció del flux d’aire a una tensió d’alimentació de 5 V. (Cal determinar-ho ja que el ventilador s’ha d’utilitzar en mode d’aspiració)
- Retalleu la part inferior de l'ampolla repel·lent de mosquits amb un ganivet esmolat.
- Talleu la part superior del tap de l'ampolla només deixant al descobert la part tubular frontal.
- Desmunteu el bolígraf i talleu l'extrem inferior. Això hauria de proporcionar un tub uniforme que formaria el broquet del sensor.
- Introduïu el tub a la tapa de l'ampolla.
- Feu dos petits forats al cos de l'ampolla tal com es mostra a la imatge. Això hauria de ser adequat per fixar els filaments de la bombeta diametralment oposats entre si.
- Fixeu la tapa i empenyeu el tub a una longitud adequada a poca distància dels forats del filament de la bombeta.
- Ara introduïu els filaments de la bombeta als forats i alineeu-los de manera que els filaments només entrin a la perifèria de l'extrem del tub, tal com es mostra. Fixeu el cos del filament de la bombeta al cos de l'ampolla amb cola calenta. (S'ha d'intentar una ubicació tan simètrica com sigui possible.)
- Fixeu el ventilador de la CPU a la part posterior del cos de l'ampolla (part inferior) amb una cola calenta a les vores. El ventilador s'ha de muntar de manera que una de les porcions planes sigui paral·lela al pla dels filaments de la bombeta.
- Assegureu-vos que les aspes del ventilador giren sense problemes i quan s’aspiri l’aire alimentat, formeu la part posterior, formant així un doll d’aire a través del tub de la ploma.
La unitat de sensor bàsica està ara muntada i llesta per a la prova
Aquest instructable va ser possible gràcies a una circumstància peculiar de coincidència de peces:
La selecció de les peces per a aquest instructiu es va fer des de les "probabilitats i finalitats" del meu "laboratori casolà". La mida del ventilador de la CPU coincideix exactament amb el diàmetre inferior repel·lent de mosquits. La porció posterior del bolígraf com a tub s’ajustava perfectament a la porció tubular del tap de l’ampolla i les formes del pas del diàmetre de l’ampolla eren adequades per fixar els filaments del bulb. Hi havia disponible una corda de llum decorativa parcialment fusionada. Tot coincidia exactament!
Pas 3: PROVES INICIALS I ESQUEMA DE CIRCUITS
Les proves inicials es van dur a terme proporcionant un subministrament de 5 V al ventilador de la CPU i l’excitació de la tensió al mig pont de filament-bombeta.
Un telèfon Android que executava l'aplicació "AndroSensor" es mantenia al costat del maquinari del sensor de velocitat i tots dos es giraven de manera sinusoïdal a mà.
La pantalla gràfica GYRO 'AndroSensor' mostra el patró de velocitat sinusoïdal. Simultàniament, la sortida de pont de baix nivell es controla en un oscil·loscopi.
Es va observar un senyal de +/- 5 mV per a una velocitat de +/- 100 graus / seg.
El circuit electrònic ho amplifica en 212 per proporcionar el senyal de sortida.
Problema i solució
La sortida tenia un nivell de soroll significatiu fins i tot a zero. Es va diagnosticar com a causa d’un flux d’aire inestable al sistema. Per superar-ho, es va inserir una peça circular de Scotch-Brite entre el ventilador i els elements de la bombeta i una altra a la punta d'entrada del tub de la ploma. Això va fer molta diferència.
Esquema
Referint-se a l'esquema:
5 V s’alimenta al ventilador de la CPU
5 V també s’alimenten a la combinació de la sèrie 68 Ohm - Bulb - Bulb - 68 Ohm. el condensador C3 filtra la interferència del motor cap a la bombeta-filaments
5 V també es filtra mitjançant una combinació inductor-condensador abans de proporcionar-lo com a subministrament a l’OP-AMP
El MCP6022 Dual Rail-Rail OP-AMP s’utilitza per al circuit actiu.
U1B és un buffer de guany d’unitat per a la font de referència de 2,5 V.
U1A és un amplificador inversor de guany 212 amb filtre de pas baix per al senyal del pont del sensor
El potenciòmetre R1 s’utilitza per anul·lar el pont complet format pel divisor de potencial i la cadena de la sèrie de sensors a zero.
Pas 4: CONFIGURACIÓ DE PROVA DEL SENSOR DE TARIFA SIMPLE
EQUIPAMENT ESTÀNDARD
L'equip estàndard de prova del sensor de velocitat inclou una "taula de velocitats" motoritzada que proporciona velocitats de rotació programables. Aquestes taules també es proporcionen amb diversos "anells lliscants" perquè es puguin proporcionar els senyals d'entrada-sortida i la font d'alimentació de la unitat sota prova.
En la configuració, només hi ha instal·lat el sensor de velocitat a la taula i altres equips de mesura i font d'alimentació es col·loquen sobre una taula al costat.
LA MEVA SOLUCIÓ
Malauradament, l'accés a aquests equips no està disponible per als entusiastes del bricolatge. Per superar-ho, es va adoptar un mètode innovador que utilitza la metodologia de bricolatge.
L'element principal disponible era una "Taula auxiliar giratòria"
S'hi va instal·lar un suport de trípode amb una càmera digital amb aspecte descendent.
Ara, si el sensor de velocitat, la font d'alimentació, els dispositius de mesura de sortida i el sensor de velocitat estàndard es poguessin muntar en aquesta plataforma. A continuació, la taula es podria girar en sentit horari, antihorari i endavant i enrere per proporcionar diferents entrades de velocitat al sensor. Mentre estigués en moviment, totes les dades es podrien gravar com a pel·lícula a la càmera digital i analitzar-les posteriorment per generar els resultats de la prova.
Un cop fet això, es va muntar sobre la taula el següent:
Sensor de velocitat fluídica
Banc de potència de telèfon mòbil per subministrar 5V al sensor de tarifa
Un multímetre digital per observar la tensió de sortida. Aquest multímetre tenia un mode relatiu que es podia utilitzar per fer zero a zero.
Un oscil·loscopi en mode OTG per a telèfons Android que utilitza el maquinari "Gerbotronicd Xproto Plain" i l'aplicació "Oscilloscope Pro" per a Android de "Desenvolupament NFX" per observar les variacions de senyal.
Un altre telèfon Android que executa l'aplicació "AndroidSensor" de "Fiv Asim". Utilitza els sensors inercials del telèfon per mostrar les velocitats de pas. En fer-ho a l'eix z es proporciona un valor de referència per provar el sensor de velocitat fluïdica que es prova.
Es van dur a terme les proves i es van informar d’alguns casos de prova típics:
CCW Z: +90 deg / seg multímetre -0,931 V, oscil·loscopi ~ -1,0 V
CW Z: -90 deg / seg multímetre +1,753 V, oscil·loscopi ~ +1,8 V
Factor d’escala basat en la mitjana d’aquests dos 1,33 V durant 100 graus / segon
Prova sinusoïdal Referència del telèfon Android p-p 208 graus / s, el multímetre no pot respondre correctament, l’oscil·loscopi mostra un període de 1,8 segons, tensió p-p 2,4 Div X 1,25 V / div = 3 V
Basat en aquest període d’1,8 segons correspon a 200 deg / seg p-p
Factor d’escala 1,5 V durant 100 deg / seg
Pas 5: RESUM
MÈTODE DE PROVA FALLAT
Inicialment es va provar un mètode de muntatge de sensors, oscil·loscopi i sensor de velocitat de referència a la taula giratòria i observació de dades, manualment o amb una càmera lateral. Això va ser un error a causa de les imatges borroses i el temps de resposta insuficient perquè un observador humà pogués registrar valors.
PORTAR-SE A CASA OBSERVACIONS:
El sensor de velocitat fluïdica construït per a aquest instructiu serveix per demostrar el concepte que es proposava. Tot i això, el sensor s’ha de construir amb una precisió millor si ha de servir per a qualsevol propòsit pràctic.
El mètode DIY per provar el sensor de velocitat mitjançant una taula giratòria amb tots els equips i font d'alimentació de la taula és recomanable per a la comunitat Instructable.
Recomanat:
Sensor de respiració de bricolatge amb Arduino (sensor d'estirament de punt conductor): 7 passos (amb imatges)
Sensor de respiració de bricolatge amb Arduino (sensor d’estirament de punt conductor): aquest sensor de bricolatge adoptarà la forma d’un sensor d’estirament de punt conductor. S'embolicarà al voltant del pit / estómac i, quan el pit / l'estómac s'expandeixi i es contraurà, el sensor i, en conseqüència, les dades d'entrada que s'alimenten a l'Arduino. Tan
Sensor de temperatura i humitat alimentat per Arduino com a sensor Oregon de 433 MHz: 6 passos
Sensor de temperatura i humitat alimentat per Arduino com a sensor d’Oregon de 433 MHz: és la construcció d’un sensor de temperatura i humitat alimentat per energia solar. El sensor emula un sensor d’Oregon de 433 MHz i és visible a la porta d’entrada Telldus Net. Què necessiteu: 1x " 10-LED Sensor de moviment d'energia solar " d’Ebay. Assegureu-vos que digui la massa 3.7v
Sensor de 3 imants RaspberryPi amb mini sensor de canya: 6 passos
Sensor imant RaspberryPi 3 amb mini sensor Reed: en aquest manual, crearem un sensor imant IoT mitjançant un RaspberryPi 3. El sensor està format per un LED i un brunzidor, que s’encenen quan un imant és detectat pel sensor mini reed
Detector d’arítmia basat en la taxa mitjançant Arduino: 7 passos
Detector d’arítmies basades en la taxa mitjançant Arduino: les arítmies cardíaques afecten aproximadament quatre milions d’americans cada any (Texas Heart Institute, par. 2). Tot i que cada cor experimenta permutacions de ritme i ritme, les arítmies cardíaques cròniques poden ser fatals per a les seves víctimes. Molts ritmes cardíacs
Taxa de mostreig / Aliasing instructible: 8 passos (amb imatges)
Taxa de mostreig / Aliasing Instruïble: vull crear un projecte educatiu que demostri l'aliasing (i les taxes de mostra) i que es vulgui col·locar en un lloc web com a recurs per als estudiants que aprenen sobre l'aliasing