مستشعر معدل السوائل: 5 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

هل لاحظت أنه عند تحريك خرطوم الماء من جانب إلى آخر ، يتأخر تدفق المياه في اتجاه الخرطوم ويتماشى معه عند توقف الحركة. سيوفر تحديد الانحراف الزاوي لنفث الماء عند خرج الخرطوم مقياسًا للمعدل الزاوي في هذا الاتجاه الجانبي.

يوضح هذا Instructable هذا المبدأ من خلال إنشاء "مستشعر معدل السوائل" باستخدام "الاحتمالات والنهايات" المتوفرة في "مختبر المنزل" الخاص بي. السائل هنا هو "الهواء".

يتم أيضًا تقديم طريقة بسيطة لاختبار "المستشعر الجيروسكوبي" بدون استخدام معدات الاختبار القياسية.

اللوازم

1. مروحة وحدة المعالجة المركزية القديمة
2. زجاجة طاردة للبعوض (فارغة ونظيفة جيدًا)
3. قلم ذو سن كروي مع قسم أنبوبي خلفي موحد
4. مصباحان صغيران من سلسلة إضاءة زخرفية
5. وسادة فرك سكوتش برايت
6. عدد قليل من المكونات الإلكترونية (راجع مخطط الدائرة)

الخطوة 1: كيف يعمل

تقدم الشريحتان مخططًا تخطيطيًا للتخطيط المادي لجهاز استشعار السوائل والنظرية الكامنة وراء الظاهرة الفيزيائية.

في هذا التصميم "الهواء" هو "السائل" الذي يتم امتصاصه من خلال فوهة باستخدام مروحة صغيرة لوحدة المعالجة المركزية. يؤثر الهواء النفاث على خيوط لمبة ساخنة تشكل مستشعر الموضع. يتكون الجسر المرجعي من مقاومين.

يتم تغذية ذراعي الجسر الكامل المتشكل على هذا النحو بجهد V +.

في ظل ظروف الحالة المستقرة ، يبرد الهواء النفاث كلاً من خيوط المصباح بالتساوي ، ويكون الجسر متوازنًا ويكون جهد الخرج صفرًا.

عندما يتم فرض معدل زاوية على النظام الفيزيائي ، ينحرف الهواء النفاث ويتم تبريد أحد خيوط المصباح أكثر من الآخر. يؤدي هذا إلى عدم توازن الجسر المؤدي إلى جهد الخرج.

يوفر جهد الخرج هذا عند تضخيمه مقياسًا للمعدل الزاوي.

الخطوة الثانية: بناء جهاز الاستشعار

اتبع الخطوات

1. حدد مصباحين بمقاومة مماثلة من الخيط الخفيف. (تم تحديد مصباحين بمقاومة 11.7 أوم)
2. كسر الزجاج الخارجي بعناية وكشف الشعيرات العارية.
3. اجعل مروحة وحدة المعالجة المركزية جاهزة وتحقق من اتجاه تدفق الهواء بجهد إمداد 5 فولت (من الضروري تحديد ذلك حيث يجب استخدام المروحة في وضع الشفط)
4. قطع الجزء السفلي من زجاجة طارد البعوض بسكين حاد.
5. قطع الجزء العلوي من غطاء الزجاجة فقط تعريض الجزء الأنبوبي الأمامي.
6. قم بتفكيك قلم الكرة واقطع الطرف السفلي. يجب أن يوفر هذا أنبوبًا موحدًا يشكل فوهة لجهاز الاستشعار.
7. أدخل الأنبوب في غطاء الزجاجة.
8. قم بعمل فتحتين صغيرتين في جسم الزجاجة كما هو موضح في الصورة. يجب أن يكون هذا مناسبًا لتثبيت خيوط اللمبة المقابلة تمامًا لبعضها البعض.
9. قم بتثبيت الغطاء ، وادفع الأنبوب إلى طول مناسب قصير جدًا من فتحات فتحات المصباح.
10. الآن أدخل خيوط المصباح في الثقوب وقم بمحاذاةها بحيث تدخل الخيوط فقط في محيط طرف الأنبوب كما هو موضح. ثبت جسم الفتيل المصباح على جسم الزجاجة باستخدام الغراء الساخن. (يجب محاولة التنسيب المتماثل قدر الإمكان.)
11. ثبت مروحة وحدة المعالجة المركزية في الجزء الخلفي من جسم الزجاجة (أسفل) باستخدام الغراء الساخن عند الحواف. يجب تركيب المروحة بحيث يكون أحد الأجزاء المسطحة موازية لمستوى خيوط اللمبة.
12. تأكد من أن شفرات المروحة تدور بسلاسة وعندما يتم امتصاص الهواء بالطاقة من الخلف ، مما يؤدي إلى تشكيل نفاثة هواء من خلال أنبوب جسم القلم..

وحدة الاستشعار الأساسية مجمعة الآن وجاهزة للاختبار

أصبح هذا Instructable ممكنًا بسبب ظرف غريب من الأجزاء المتطابقة:

تم تحديد أجزاء من Instructable من "الاحتمالات والنهايات" في "المعمل المنزلي" الخاص بي. يتطابق حجم مروحة وحدة المعالجة المركزية تمامًا مع القطر السفلي طارد البعوض. كان الجزء الخلفي للقلم ذي الكرة الكروية كأنبوب مناسبًا بإحكام في الجزء الأنبوبي لغطاء الزجاجة وكانت الأشكال المتدرجة في قطر الزجاجة مناسبة لإصلاح خيوط اللمبة. تم توفير سلسلة ضوئية زخرفية مدمجة جزئيًا. كل شيء مطابق تمامًا!

الخطوة 3: الاختبار الأولي ومخطط الدائرة

تم إجراء الاختبار الأولي من خلال توفير إمداد 5 فولت لمروحة وحدة المعالجة المركزية وإثارة الجهد لجسر نصف فتيل المصباح.

تم الاحتفاظ بهاتف Android يعمل على تطبيق "AndroSensor" بجانب جهاز Rate-Sensor وكلاهما تم تدويره يدويًا بطريقة جيبية.

يُظهر العرض الرسومي "AndroSensor" GYRO نمط المعدل الجيبي. في نفس الوقت يتم مراقبة خرج الجسر منخفض المستوى بواسطة راسم الذبذبات.

لوحظ إشارة +/- 5 بالسيارات لمعدل +/- 100 درجة / ثانية.

تضخم الدائرة الإلكترونية هذا بمقدار 212 لتوفير إشارة الخرج.

حل المشكلة

كان للإخراج مستوى ضوضاء كبير حتى عند معدل الصفر. تم تشخيص هذا على أنه بسبب تدفق الهواء غير المستقر في النظام. للتغلب على هذا ، تم إدخال قطعة دائرية من سكوتش برايت بين المروحة وعناصر المصباح وأخرى عند طرف الإدخال لأنبوب القلم ذي النقطة الكروية. هذا صنع الكثير من الاختلاف

تخطيطي

بالإشارة إلى التخطيطي:

يتم تغذية 5 فولت إلى مروحة وحدة المعالجة المركزية

يتم تغذية 5 فولت أيضًا إلى مجموعة سلسلة 68 أوم - لمبة - لمبة - 68 أوم. يقوم المكثف C3 بتصفية تداخل المحرك مع خيوط المصباح

يتم أيضًا ترشيح 5 فولت بواسطة تركيبة مكثف محث قبل توفير هذا كإمداد لـ OP-AMP

يتم استخدام OP-AMP للسكك الحديدية المزدوجة MCP6022 للدائرة النشطة.

U1B عبارة عن مخزن مؤقت لكسب الوحدة للإمداد المرجعي 2.5 فولت

U1A هو مكبر صوت عكسي 212 كسب مع مرشح تمرير منخفض لإشارة جسر المستشعر

يتم استخدام مقياس الجهد R1 لإلغاء الجسر الكامل الذي يتكون من فاصل الجهد وسلسلة سلسلة المستشعرات بمعدل صفر.

الخطوة 4: إعداد اختبار مستشعر المعدل البسيط

المعدات القياسية

تشتمل معدات اختبار حساس المعدل القياسي على "جدول معدل" مزود بمحرك يوفر معدلات دوران قابلة للبرمجة. يتم تزويد هذه الجداول أيضًا بـ "حلقات انزلاق" متعددة بحيث يمكن توفير إشارات الإدخال والإخراج ومصدر الطاقة للوحدة قيد الاختبار.

في مثل الإعداد ، يتم تركيب مستشعر المعدل فقط على الطاولة ويتم وضع معدات القياس الأخرى ومصدر الطاقة على طاولة بجانبها.

بلدي الحل

لسوء الحظ ، لا يتوفر الوصول إلى هذه المعدات لعشاق DIY. للتغلب على هذا تم اعتماد طريقة مبتكرة باستخدام منهجية DIY.

العنصر الأساسي المتاح كان "طاولة جانبية دوارة"

تم تركيب حامل ثلاثي القوائم على هذا بكاميرا رقمية باتجاه الأسفل.

الآن ، إذا كان من الممكن تركيب مستشعر المعدل ومصدر الطاقة وأجهزة قياس الإخراج ومستشعر المعدل القياسي على هذه المنصة. ثم يمكن تدوير الجدول في اتجاه عقارب الساعة ، وعكس اتجاه عقارب الساعة ، وذهابًا وإيابًا لتوفير مدخلات معدل مختلفة إلى المستشعر. أثناء الحركة ، يمكن تسجيل جميع البيانات كفيلم على الكاميرا الرقمية وتحليلها لاحقًا لتوليد نتائج الاختبار.

بعد القيام بذلك ، تم تثبيت ما يلي على الطاولة:

مستشعر معدل السوائل

بنك الطاقة للهاتف المحمول لتوفير مصدر طاقة 5 فولت لمستشعر المعدل

جهاز رقمي متعدد المقاييس لمراقبة جهد الخرج. يحتوي هذا المتر المتعدد على وضع نسبي يمكن استخدامه للتصفير بمعدل صفر.

راسم الذبذبات في وضع OTG للهاتف الذي يعمل بنظام Android باستخدام أجهزة "Gerbotronicd Xproto Plain" وتطبيق "Oscilloscope Pro" لنظام Android من "NFX Development" لمراقبة اختلافات الإشارة.

هاتف Android آخر يقوم بتشغيل تطبيق "AndroidSensor" بواسطة "Fiv Asim". يستخدم هذا مستشعرات الهاتف بالقصور الذاتي لعرض معدلات الملعب. يعطي استخدام هذا في المحور z قيمة مرجعية لاختبار مستشعر معدل السوائل قيد الاختبار.

تم إجراء الاختبار وتم الإبلاغ عن بعض حالات الاختبار النموذجية:

CCW Z: +90 درجة / ثانية متعددة المقاييس -0.931 فولت ، راسم الذبذبات ~ -1.0 فولت

CW Z: -90 درجة / ثانية متعددة المقاييس +1.753 فولت ، راسم الذبذبات ~ +1.8 فولت

يعتمد عامل القياس على متوسط هاتين 1.33 فولت لكل 100 درجة / ثانية

اختبار جيبي مرجع هاتف Android p-p 208 درجة / ثانية ، جهاز القياس المتعدد لا يمكنه الاستجابة بشكل صحيح ، يظهر راسم الذبذبات فترة 1.8 ثانية ، جهد p-p 2.4 Div X 1.25 V / div = 3 V

بناءً على فترة 1.8 ثانية هذه تقابل 200 درجة / ثانية ف ص

عامل المقياس 1.5 فولت لـ 100 درجة / ثانية

الخطوة 5: ملخص

طريقة الاختبار الفاشلة

في البداية ، تمت تجربة طريقة لتركيب أجهزة الاستشعار وراسم الذبذبات ومستشعر المعدل المرجعي على الطاولة الدوارة ومراقبة البيانات يدويًا أو باستخدام كاميرا من الجانب. كان هذا فشلًا بسبب الصور غير الواضحة ووقت الاستجابة غير الكافي لمراقب بشري لتسجيل القيم.

خذ ملاحظات منزلية:

يخدم مستشعر معدل السوائل المصمم لهذا Instructable الغرض من إظهار المفهوم الذي حدده للقيام به. ومع ذلك ، يجب بناء المستشعر بدقة أفضل إذا كان عليه أن يخدم أي غرض عملي.

يوصى باستخدام طريقة DIY لاختبار مستشعر المعدل باستخدام طاولة دوارة مع جميع المعدات ومصدر الطاقة على سطح الطاولة للاستخدام من قبل مجتمع Instructable.