AKIŞKAN HIZ SENSÖRÜ: 5 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Bir su hortumunu bir yandan diğer yana hareket ettirdiğinizde, su jetinin hortum yönünün gerisinde kaldığını ve hareket durduğunda onunla aynı hizaya geldiğini fark ettiniz mi? Hortumun çıkışındaki su jetinin açısal sapmasını belirlemek, bu yan yönde açısal hızın bir ölçüsünü sağlayacaktır.

Bu Eğitilebilir Tablo, 'Ev Laboratuvarım'da bulunan 'Oranlar ve Bitişler'i kullanarak bir 'Akışkan Hızı Sensörü' oluşturarak bu prensibi gösterir. Buradaki sıvı 'Hava'dır.

Standart test ekipmanı kullanmadan bu 'Jiroskopik Sensörü' test etmenin basit bir yöntemi de sunulmaktadır.

Gereçler

1. Eski bir CPU fanı
2. Sivrisinek kovucu şişe (boş ve iyi temizlenmiş)
3. Tek tip arka boru kesitli tükenmez kalem
4. Bir dizi dekoratif ışık dizisinden iki küçük ampul
5. Scotch-Brite ovma pedi
6. Birkaç elektronik bileşen (devre şemasına bakın)

1. Adım: NASIL ÇALIŞIR

İki slayt, bir Akışkan sensörünün fiziksel düzeninin bir şemasını ve fiziksel olgunun arkasındaki teoriyi sağlar.

Bu tasarımda 'Hava', küçük bir CPU-Fan kullanılarak bir Nozuldan emilen 'Akışkan'dır. Hava jeti, konum sensörünü oluşturan iki ısıtılmış ampul filamanına çarpar. İki dirençten oluşan bir Referans Köprüsü.

Bu şekilde oluşturulan tam köprünün her iki kolu da V+ gerilimi ile beslenir.

Kararlı durum koşulları altında hava jeti her iki ampul filamanı eşit olarak soğutur, köprü dengelenir ve çıkış voltajı sıfırdır.

Fiziksel sisteme bir açısal hız uygulandığında, hava jeti yön değiştirir ve ampul filamanlarından biri diğerinden daha fazla soğutulur. Bu, çıkış voltajına yol açan köprüde bir dengesizlik sağlar.

Bu çıkış voltajı, yükseltildiğinde açısal hızın bir ölçüsünü sağlar.

Adım 2: SENSÖRÜN YAPILMASI

ADIMLARI TAKİP ET

1. Işık dizisinden benzer dirençli iki ampul seçin. (11.7 Ohm dirençli iki ampul seçildi)
2. Çıplak filamentleri açığa çıkaran dış camı dikkatlice kırın.
3. CPU-Fan'ı hazır tutun ve 5 V besleme voltajında hava akış yönünü kontrol edin. (Fanın emiş modunda kullanılması gerektiğinden bunu belirlemek gereklidir)
4. Sivrisinek kovucu şişenin altını keskin bir bıçakla kesin.
5. Şişe kapağının üst kısmını, sadece ön boru şeklindeki kısmı açığa çıkaracak şekilde kesin.
6. Tükenmez kalemi sökün ve alt ucunu kesin. Bu, sensör için nozulu oluşturacak tek tip bir boru sağlamalıdır.
7. Tüpü şişe kapağına yerleştirin.
8. Şişe gövdesinde resimde gösterildiği gibi iki küçük delik açın. Bu, ampul filamanlarını taban tabana zıt olarak sabitlemek için uygun olmalıdır.
9. Kapağı sabitleyin, boruyu ampul-filaman deliklerinin hemen altında uygun bir uzunluğa itin.
10. Şimdi ampul filamanlarını deliklere sokun ve filamanlar gösterildiği gibi boru ucunun çevresine girecek şekilde hizalayın. Sıcak tutkal kullanarak ampul-filaman gövdesini şişe gövdesine sabitleyin. (Mümkün olduğunca simetrik bir yerleştirme denenmelidir.)
11. Kenarlarda sıcak tutkal kullanarak CPU-Fan'ı şişe gövdesinin (alt) arkasına sabitleyin. Fan, düz kısımlardan biri ampul filamanlarının düzlemine paralel olacak şekilde monte edilmelidir.
12. Fan kanatlarının düzgün bir şekilde döndüğünden ve güçlü hava arkadan emildiğinde, kalem gövdesi borusundan bir hava jeti oluşturacak şekilde emin olun.

Temel sensör ünitesi artık monte edilmiştir ve teste hazırdır

Bu Eğitilebilirlik, eşleşen parçaların tuhaf bir durumuyla mümkün olmuştur:

Bu Eğitilebilirlik için parça seçimi, 'ev laboratuvarımdaki' 'olasılıklardan' yapıldı. CPU-Fan boyutu, sivrisinek kovucu alt çapıyla tam olarak eşleşti. Bir tüp olarak tükenmez kalemin arka kısmı, şişe kapağı boru şeklindeki kısma sıkıca oturmuştur ve şişe çapındaki basamak şekilleri, ampul filamanlarını sabitlemek için uygundur. Kısmen kaynaşmış dekoratif bir ışık dizisi mevcuttu. Her şey tam olarak eşleşti!

Adım 3: İLK TEST VE DEVRE ŞEMATİK

İlk test, CPU-Fan'a 5V'luk bir besleme ve ampul-filaman yarım köprüsüne voltaj uyarımı sağlanarak gerçekleştirilmiştir.

'AndroSensor' uygulamasını çalıştıran bir Android telefon, Rate-Sensor donanımının yanında tutuldu ve her ikisi de sinüzoidal bir şekilde elle döndürüldü.

'AndroSensor' GYRO grafik ekranı sinüzoidal hız modelini gösterir. Aynı anda düşük seviyeli köprü çıkışı bir Osiloskopta izlenir.

+/- 100 derece/sn hız için +/- 5 mV sinyal gözlendi.

Elektronik devre, çıkış sinyalini sağlamak için bunu 212 ile yükseltir.

Problem çözümü

Çıktı, sıfır oranda bile önemli bir gürültü düzeyine sahipti. Bu, sistemdeki kararsız hava akışı nedeniyle teşhis edildi. Bunun üstesinden gelmek için, fan ve ampul elemanları arasına dairesel bir Scotch-Brite parçası ve tükenmez kalem borusunun giriş ucuna bir başka parça yerleştirildi. Bu çok fark yarattı.

Şematik

Şemaya atıfta bulunarak:

CPU fanına 5 V beslenir

68 Ohm - Ampul - Ampul - 68 Ohm serisi kombinasyonuna da 5 V beslenir. kapasitör C3, motor parazitini ampul Filamentlerine filtreler

5 V, bunu OP-AMP'ye besleme olarak sağlamadan önce bir indüktör-kapasitör kombinasyonu tarafından da filtrelenir.

Aktif devre için MCP6022 Çift Raylı-Ray OP-AMP kullanılır.

U1B, 2,5 V referans kaynağı için bir birim kazanç tamponudur

U1A, sensör-köprü sinyali için Alçak Geçiren Filtreli bir 212 Kazanç Ters Çevirme Amplifikatörüdür

Potansiyometre R1, potansiyel bölücü ve sensör serisi zincir tarafından oluşturulan tam köprüyü sıfır hızda sıfırlamak için kullanılır.

Adım 4: BASİT HIZ SENSÖRÜ TEST KURULUMU

STANDART EKİPMAN

Standart Hız Sensörü test ekipmanı, programlanabilir dönüş hızları sağlayan motorlu bir 'Hız Tablosu' içerir. Bu tür tablolar ayrıca, test edilen birim için giriş-çıkış sinyalleri ve güç kaynağının sağlanabilmesi için çoklu 'kayma halkaları' ile sağlanır.

Böyle bir kurulumda masaya yalnızca hız sensörü takılır ve diğer ölçüm ekipmanı ve güç kaynağı yan taraftaki bir masaya yerleştirilir.

ÇÖZÜMÜM

Ne yazık ki, bu tür ekipmanlara erişim, DIY meraklıları için mevcut değildir. Bunun üstesinden gelmek için DIY metodolojisini kullanan yenilikçi bir yöntem benimsendi.

Mevcut birincil öğe bir 'Dönen Yan Sehpa' idi.

Bunun üzerine aşağıya doğru bakan bir dijital kamera ile bir tripod ayağı takıldı.

Şimdi, hız sensörü, güç kaynağı, çıkış ölçüm cihazları ve standart hız sensörü bu platforma monte edilebilirse. Daha sonra, sensöre farklı oran girdileri sağlamak için tablo Saat Yönünde, Saat Yönünün Tersine ve ileri geri döndürülebilir. Hareket halindeyken tüm veriler dijital kameraya bir film olarak kaydedilebilir ve daha sonra test sonuçlarını oluşturmak için analiz edilebilir.

Bunu yaptıktan sonra, masaya aşağıdakiler monte edildi:

Akışkan Hızı Sensörü

Hız Sensörüne 5V besleme sağlamak için cep telefonu güç bankası

Çıkış voltajını gözlemlemek için dijital bir multimetre. Bu multimetre, sıfır oranda sıfırlama için kullanılabilecek bir göreli moda sahipti.

Sinyal değişimlerini gözlemlemek için 'Gerbotronicd Xproto Plain' donanımını ve 'NFX Development'tan 'Osiloskop Pro' Android uygulamasını kullanan bir Android telefon OTG modu Osiloskopu.

"Fiv Asim" tarafından "AndroidSensor" uygulamasını çalıştıran başka bir Android telefon. Bu, adım oranlarını görüntülemek için telefonun atalet sensörlerini kullanır. Bunu z ekseninde kullanmak, test edilen Akışkan hızı sensörünü test etmek için bir referans değeri verir..

Test yapıldı ve bazı tipik test durumları rapor edildi:

CCW Z:+90 derece/sn multimetre -0.931 V, Osiloskop ~ -1.0 V

CW Z:-90 derece/sn multimetre +1.753 V, Osiloskop ~ +1.8 V

100 derece/sn için bu iki 1.33 V'nin ortalamasına dayalı ölçek faktörü

Sinüzoidal test Android Telefon referansı p-p 208 derece/sn, multimetre doğru yanıt veremiyor, Osiloskop 1,8 Saniye periyodu gösteriyor, p-p voltajı 2,4 Div X 1,25 V/böl = 3 V

Bu 1.8 sn periyoda göre 200 derece/sn p-p'ye karşılık gelir

100 derece/sn için ölçek faktörü 1,5 V

5. Adım: ÖZET

BAŞARISIZ TEST YÖNTEMİ

Başlangıçta sensör, osiloskop ve referans hız sensörünü döner tabla üzerine monte etme ve verileri manuel olarak veya yandan bir kamera kullanarak gözlemleme yöntemi denendi. Bu, bulanık görüntüler ve bir insan gözlemcinin değerleri kaydetmesi için yetersiz yanıt süresi nedeniyle bir başarısızlıktı.

EVDE GÖZLEMLER YAPIN:

Bu Eğitilebilirlik için oluşturulan Akışkan-Hız-Sensörü, yapmak istediği kavramı gösterme amacına hizmet eder. Bununla birlikte, herhangi bir pratik amaca hizmet etmesi gerekiyorsa sensörün daha hassas bir şekilde oluşturulması gerekir.

Tüm ekipman ve güç kaynağının masa üstünde olduğu bir döner masa kullanarak hız sensörü testinin DIY yönteminin Instructable topluluğu tarafından kullanılması önerilir.