SENSOR KADAR FLUIDIK: 5 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Pernahkah anda perhatikan bahawa semasa anda menggerakkan selang air dari sisi ke sisi, jet air ketinggalan arah selang dan sejajar dengannya ketika gerakan dihentikan. Menentukan pesongan sudut jet air pada keluaran selang akan memberikan ukuran laju sudut pada arah sisi ini.

Instructable ini menunjukkan prinsip ini dengan membina 'Fluidic Rate Sensor' menggunakan 'Odds and Ends' yang terdapat di 'Home Lab' saya. Cecair di sini adalah 'Udara'.

Kaedah mudah untuk menguji 'Gyroscopic Sensor' ini tanpa menggunakan peralatan ujian standard juga dikemukakan.

Bekalan

1. Kipas CPU lama
2. Botol penghalau nyamuk (kosong dan dibersihkan dengan baik)
3. Pena titik bola dengan bahagian tiub belakang yang seragam
4. Dua mentol kecil dari tali cahaya hiasan bersiri
5. Lapisan scrub Scotch-Brite
6. Beberapa komponen elektronik (rujuk skema litar)

Langkah 1: BAGAIMANA IA BERFUNGSI

Kedua-dua slaid memberikan skema susun atur fizikal sensor Fluidik dan teori di sebalik fenomena fizikal.

Dalam reka bentuk ini 'Air' adalah 'Fluid' yang disedut melalui Nozzle menggunakan CPU-Fan kecil. Jet udara mempengaruhi dua filamen mentol yang dipanaskan membentuk sensor kedudukan. Jambatan Rujukan dibentuk oleh dua perintang.

Kedua-dua lengan jambatan penuh yang terbentuk diberi voltan V +.

Dalam keadaan stabil, jet udara menyejukkan kedua-dua filamen mentol, jambatan seimbang dan voltan keluaran adalah sifar.

Apabila kadar sudut dikenakan pada sistem fizikal, jet udara terpesong dan salah satu filamen mentol disejukkan lebih banyak daripada yang lain. Ini memberikan ketidakseimbangan pada jambatan yang mengarah ke output-voltan.

Voltan keluaran ini apabila diperkuat memberikan ukuran kadar sudut.

Langkah 2: MEMBINCANGKAN SENSOR

IKUTI LANGKAH

1. Pilih dua mentol dengan rintangan yang serupa dari tali cahaya. (Dua mentol dengan rintangan 11.7 Ohm dipilih)
2. Pecahkan kaca luar dengan berhati-hati sehingga memaparkan filamen kosong.
3. Pastikan CPU-Fan siap dan periksa arah aliran udara pada voltan bekalan 5 V. (Perlu ditentukan kerana kipas perlu digunakan dalam mod sedutan)
4. Potong bahagian bawah botol penghalau nyamuk dengan pisau tajam.
5. Potong bahagian atas penutup botol dengan hanya memaparkan bahagian tiub depan.
6. Bongkar pen mata titik dan potong hujung bawahnya. Ini harus menyediakan tiub seragam yang akan membentuk muncung untuk sensor.
7. Masukkan tiub ke dalam penutup botol.
8. Buat dua lubang kecil di badan botol seperti yang ditunjukkan dalam gambar. Ini mestilah sesuai untuk memasang filamen mentol yang saling bertentangan antara satu sama lain.
9. Betulkan penutup, tolak tiub ke panjang yang sesuai tidak jauh dari lubang filamen mentol.
10. Sekarang masukkan filamen mentol ke dalam lubang dan sejajarkan sehingga filamen masuk ke pinggir hujung tiub seperti yang ditunjukkan. Betulkan badan filamen mentol ke badan botol menggunakan lem panas. (Sebagai simetri, penempatan mungkin boleh dicuba.)
11. Betulkan CPU-Fan di bahagian belakang badan botol (bawah) menggunakan hot-lem di tepinya. Kipas mesti dipasang supaya salah satu bahagian rata sejajar dengan bidang filamen mentol.
12. Pastikan bilah kipas berputar dengan lancar dan ketika udara dihidupkan keluar dari belakang sehingga membentuk jet udara melalui pen-badan-tiub..

Unit sensor asas kini dipasang dan siap untuk diuji

Instructable ini dimungkinkan oleh keadaan khas bahagian yang sepadan:

Memilih bahagian untuk Instructable ini dilakukan dari 'odds-and-end' di 'home-lab' saya. Ukuran CPU-Fan sama dengan diameter bawah penghalau nyamuk. Bahagian belakang pena bebola sebagai tiub dipasang dengan ketat ke bahagian tiub tutup botol dan bentuk langkah dalam diameter botol sesuai untuk memasang filamen mentol. Tali cahaya hiasan sebahagiannya sudah tersedia. Semuanya sepadan dengan tepat!

Langkah 3: SKIMATIK UJIAN & LITAR AWAL

Pengujian awal dilakukan dengan menyediakan bekalan 5V ke CPU-Fan dan pengujaan voltan ke jambatan setengah bulb-filamen.

Telefon Android yang menjalankan aplikasi 'AndroSensor' disimpan di sebelah perkakasan Rate-Sensor dan kedua-duanya diputar dengan cara sinusoidal dengan tangan.

Paparan grafik GYRO 'AndroSensor' menunjukkan corak kadar sinusoidal. Pada masa yang sama output jambatan tahap rendah dipantau pada Osiloskop.

Isyarat +/- 5 mV diperhatikan untuk kadar +/- 100 deg / saat.

Litar elektronik menguatkan ini dengan 212 untuk memberikan isyarat output.

Masalah & Penyelesaian

Keluarannya mempunyai tahap kebisingan yang ketara walaupun pada kadar sifar. Ini didiagnosis kerana aliran udara yang tidak stabil dalam sistem. Untuk mengatasinya, sepotong bulat Scotch-Brite dimasukkan di antara kipas dan elemen mentol dan satu lagi di hujung input tiub pen mata. Ini membuat banyak perbezaan.

Skematik

Merujuk kepada skema:

5 V dimasukkan ke kipas CPU

5 V juga dimasukkan ke kombinasi siri 68 Ohm - Mentol - Mentol - 68 Ohm. kapasitor C3 menapis gangguan motor ke mentol-Filamen

5 V juga disaring oleh kombinasi induktor-kapasitor sebelum memberikannya sebagai bekalan ke OP-AMP

OP-AMP Dual Rail-Rail MCP6022 digunakan untuk litar aktif.

U1B adalah penyangga kenaikan kesatuan untuk bekalan rujukan 2.5 V

U1A adalah 212 Gain Inverting Amplifier dengan Low-Pass-Filter untuk isyarat jambatan sensor

Potentiometer R1 digunakan untuk membatalkan jambatan penuh yang dibentuk oleh pembahagi potensi dan rangkaian-sensor-sensor pada kadar sifar.

Langkah 4: PENYEDIAAN UJIAN KADAR SEDERHANA

PERALATAN STANDARD

Peralatan ujian Sensor Kadar Standard merangkumi 'Jadual-Jadual' bermotor yang menyediakan kadar putaran yang dapat diprogramkan. Jadual sedemikian juga dilengkapi dengan beberapa 'slip-ring' sehingga isyarat input-output dan power supply untuk unit-under-test dapat disediakan.

Seperti penyediaan hanya sensor laju dipasang di atas meja dan peralatan pengukur lain dan catu daya diletakkan di atas meja di sebelah.

PENYELESAIAN SAYA

Malangnya, akses ke peralatan tersebut tidak tersedia untuk peminat DIY. Untuk mengatasinya, kaedah inovatif menggunakan metodologi DIY digunakan.

Item utama yang ada ialah 'Meja Sisi Berputar'

Dudukan tripod dipasang dengan kamera digital yang kelihatan ke bawah.

Sekarang, jika sensor kadar, bekalan kuasa, alat pengukur output dan sensor kadar-standard dapat dipasang di platform ini. Kemudian meja dapat diputar mengikut arah jam, berlawanan arah jam dan berlawanan arah untuk memberikan input kadar yang berbeza kepada sensor. Semasa bergerak semua data dapat dirakam sebagai filem pada kamera digital dan dianalisis kemudian untuk menghasilkan hasil ujian.

Setelah melakukan ini, berikut dipasang di atas meja:

Sensor Kadar Fluidik

Mobile-phone-power-bank untuk menyediakan bekalan 5V ke kadar-Sensor

Multi-meter digital untuk memerhatikan voltan keluaran. Multi-meter ini mempunyai mod relatif yang dapat digunakan sebagai zeroing pada kadar sifar.

Oscilloscope mod OTG telefon Android menggunakan perkakasan 'Gerbotronicd Xproto Plain' dan aplikasi Android 'Oscilloscope Pro' dari 'NFX Development' untuk melihat variasi isyarat.

Telefon Android lain yang menjalankan aplikasi "AndroidSensor" oleh 'Fiv Asim'. Ini menggunakan sensor inersia telefon untuk menampilkan kadar nada. Menggunakan ini pada paksi-z memberikan nilai rujukan untuk menguji sensor kadar-Fluid yang sedang diuji.

Ujian dilakukan dan beberapa kes ujian khas dilaporkan:

CCW Z: +90 deg / saat multi-meter -0.931 V, Osiloskop ~ -1.0 V

CW Z: -90 deg / saat multi-meter +1.753 V, Osiloskop ~ +1.8 V

Faktor skala berdasarkan purata kedua-dua 1,33 V ini untuk 100 deg / saat

Uji sinusoidal Rujukan Telefon Android p-p 208 deg / saat, multi-meter tidak dapat bertindak balas dengan betul, Osiloskop menunjukkan tempoh 1.8 saat, voltan p-p 2.4 Div X 1.25 V / div = 3 V

Berdasarkan jangka waktu 1.8 Det ini, ia sesuai dengan 200 deg / sec p-p

Faktor skala 1.5 V untuk 100 deg / saat

Langkah 5: RINGKASAN

KAEDAH UJIAN GAGAL

Pada mulanya kaedah pemasangan sensor, osiloskop dan sensor kadar-rujukan pada meja berputar dan memerhatikan data, secara manual atau menggunakan kamera dari sisi telah dicuba. Ini adalah kegagalan kerana gambar kabur dan masa tindak balas yang tidak mencukupi bagi pemerhati manusia untuk merakam nilai.

AMBIL PENGAMBILAN RUMAH:

Fluidic-Rate-Sensor yang dibina untuk Instructable ini bertujuan untuk menunjukkan konsep yang akan dibuatnya. Walau bagaimanapun, sensor perlu dibina dengan ketepatan yang lebih baik sekiranya mesti memenuhi tujuan praktikal.

Kaedah DIY pengujian sensor kadar menggunakan meja berputar dengan semua peralatan dan bekalan kuasa di atas meja disyorkan untuk digunakan oleh komuniti yang dapat diajar.