SENSOR TINGKAT FLUIDA: 5 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Pernahkah Anda memperhatikan bahwa ketika Anda memindahkan selang air dari sisi ke sisi, jet air tertinggal dari arah selang dan sejajar dengannya saat gerakan dihentikan. Menentukan defleksi sudut pancaran air pada keluaran selang akan memberikan ukuran laju sudut dalam arah menyamping ini.

Instruksi ini menunjukkan prinsip ini dengan membuat 'Sensor Laju Fluida' menggunakan 'Odds and Ends' yang tersedia di 'Home Lab' saya. Cairan di sini adalah 'Udara'.

Metode sederhana untuk menguji 'Sensor Gyroscopic' ini tanpa menggunakan peralatan uji standar juga disajikan.

Perlengkapan

1. Penggemar CPU lama
2. Botol pengusir nyamuk (kosong dan dibersihkan dengan baik)
3. Pena bolpoin dengan bagian tubular belakang yang seragam
4. Dua bola lampu kecil dari rangkaian lampu hias seri
5. Bantalan scrub Scotch-Brite
6. Beberapa komponen elektronik (lihat skema rangkaian)

Langkah 1: BAGAIMANA CARA KERJANYA

Kedua slide memberikan skema tata letak fisik sensor Fluidic dan teori di balik fenomena fisik.

Dalam desain ini 'Udara' adalah 'Cairan' yang disedot melalui Nozzle menggunakan CPU-Fan kecil. Air-jet menimpa dua filamen bola lampu yang dipanaskan membentuk sensor posisi. Sebuah Referensi-Bridge dibentuk oleh dua resistor.

Kedua lengan jembatan penuh yang terbentuk diberi tegangan V+.

Dalam kondisi tunak, pancaran udara mendinginkan kedua filamen bola lampu secara merata, jembatan seimbang dan tegangan keluaran adalah nol.

Ketika laju sudut dikenakan pada sistem fisik, pancaran udara dibelokkan dan salah satu filamen bola didinginkan lebih dari yang lain. Ini memberikan ketidakseimbangan ke jembatan yang mengarah ke tegangan keluaran.

Tegangan keluaran ini ketika diperkuat memberikan ukuran laju sudut.

Langkah 2: MEMBANGUN SENSOR

IKUTI LANGKAH-LANGKAHNYA

1. Pilih dua bola lampu dengan resistansi yang sama dari tali lampu. (Dua bohlam dengan resistansi 11,7 Ohm dipilih)
2. Pecahkan kaca luar dengan hati-hati yang memperlihatkan filamen telanjang.
3. Siapkan Kipas CPU dan periksa arah aliran udara pada tegangan suplai 5 V. (Hal ini perlu ditentukan karena kipas harus digunakan dalam mode hisap)
4. Potong bagian bawah botol anti nyamuk dengan pisau tajam.
5. Potong bagian atas tutup botol hanya untuk memperlihatkan bagian tabung depan.
6. Bongkar pulpen dan potong ujung bawahnya. Ini harus menyediakan tabung seragam yang akan membentuk nosel untuk sensor.
7. Masukkan tabung ke dalam tutup botol.
8. Buat dua lubang kecil di badan botol seperti yang ditunjukkan pada gambar. Ini harus cocok untuk memperbaiki filamen bola lampu yang berlawanan secara diametris satu sama lain.
9. Pasang tutupnya, dorong tabung ke panjang yang sesuai tepat di bawah lubang bohlam-filamen.
10. Sekarang masukkan filamen bohlam ke dalam lubang dan sejajarkan sedemikian rupa sehingga filamen hanya masuk ke pinggiran ujung tabung seperti yang ditunjukkan. Pasang badan bohlam-filamen ke badan botol menggunakan lem panas. (Penempatan yang simetris mungkin harus dicoba.)
11. Pasang Kipas CPU ke bagian belakang badan botol (bawah) menggunakan lem panas di bagian tepinya. Kipas angin harus dipasang sedemikian rupa sehingga salah satu bagian datar sejajar dengan bidang filamen bola lampu.
12. Pastikan bilah kipas berputar dengan lancar dan ketika bertenaga udara tersedot keluar dari belakang sehingga membentuk jet udara melalui pen-body-tube..

Unit sensor dasar sekarang telah dirakit dan siap untuk diuji

Instruksi ini dimungkinkan oleh keadaan khusus dari bagian yang cocok:

Memilih bagian untuk Instructable ini dilakukan dari 'aneh-aneh' di 'rumah-lab' saya. Ukuran CPU-Fan sama persis dengan diameter bawah anti nyamuk. Bagian belakang pena bolpoin sebagai tabung sangat pas dengan bagian tabung tutup botol dan bentuk langkah dalam diameter botol cocok untuk memasang filamen bohlam. Tali lampu dekoratif yang sebagian menyatu telah tersedia. Semuanya sangat cocok!

Langkah 3: PENGUJIAN AWAL & SKEMA SIRKUIT

Pengujian awal dilakukan dengan memberikan suplai 5V ke CPU-Fan dan eksitasi tegangan ke half bridge bulb-filament.

Ponsel Android yang menjalankan aplikasi 'AndroSensor' disimpan di samping perangkat keras Rate-Sensor dan keduanya diputar secara sinusoidal dengan tangan.

Tampilan grafis 'AndroSensor' GYRO menunjukkan pola laju sinusoidal. Secara bersamaan output jembatan tingkat rendah dipantau pada Osiloskop.

Sinyal +/- 5 mV diamati untuk kecepatan +/- 100 derajat/detik.

Sirkuit elektronik menguatkan ini dengan 212 untuk memberikan sinyal output.

Solusi masalah

Outputnya memiliki tingkat kebisingan yang signifikan bahkan pada tingkat nol. Ini didiagnosis karena aliran udara yang tidak stabil dalam sistem. Untuk mengatasinya, potongan melingkar Scotch-Brite dimasukkan di antara kipas dan elemen bohlam dan satu lagi di ujung input tabung pulpen. Ini membuat banyak perbedaan.

Skema

Mengacu pada skema:

5 V diumpankan ke kipas CPU

5 V juga diumpankan ke kombinasi seri 68 Ohm - Bulb - Bulb - 68 Ohm. kapasitor C3 menyaring gangguan motor ke bohlam-Filamen

5 V juga disaring oleh kombinasi induktor-kapasitor sebelum memberikan ini sebagai suplai ke OP-AMP

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

U1B adalah buffer gain satu untuk catu referensi 2,5 V

U1A adalah 212 Gain Inverting Amplifier dengan Low-Pass-Filter untuk sinyal jembatan sensor

Potensiometer R1 digunakan untuk meniadakan jembatan penuh yang dibentuk oleh pembagi potensial dan rantai seri sensor pada laju nol.

Langkah 4: PENYETELAN UJI SENSOR TINGKAT SEDERHANA

PERALATAN STANDAR

Peralatan uji Sensor Laju Standar mencakup 'Tabel Laju' bermotor yang menyediakan laju rotasi yang dapat diprogram. Tabel tersebut juga dilengkapi dengan beberapa 'slip-rings' sehingga sinyal input-output dan catu daya untuk unit yang sedang diuji dapat disediakan.

Dalam pengaturan seperti itu hanya sensor laju yang dipasang di atas meja dan peralatan pengukur lainnya serta catu daya ditempatkan di atas meja di sampingnya.

SOLUSI SAYA

Sayangnya, akses ke peralatan tersebut tidak tersedia untuk penggemar DIY. Untuk mengatasi hal ini, metode inovasi menggunakan metodologi DIY diadopsi.

Item utama yang tersedia adalah 'Meja Samping Berputar'

Dudukan tripod dipasang pada ini dengan kamera digital yang menghadap ke bawah.

Sekarang, jika sensor laju, catu daya, perangkat pengukur keluaran, dan sensor laju standar dapat dipasang pada platform ini. Kemudian meja bisa diputar Searah Jarum Jam, Berlawanan arah jarum jam dan bolak-balik untuk memberikan masukan tingkat yang berbeda ke sensor. Saat bergerak, semua data dapat direkam sebagai film pada kamera digital dan dianalisis kemudian untuk menghasilkan hasil pengujian.

Setelah melakukan ini, berikut ini dipasang di atas meja:

Fluidic-Rate-Sensor

Ponsel-ponsel-bank daya untuk menyediakan pasokan 5V ke sensor tarif

Multimeter digital untuk mengamati tegangan keluaran. Multi-meter ini memiliki mode relatif yang dapat digunakan untuk memusatkan perhatian pada tingkat nol.

Oscilloscope mode OTG ponsel Android menggunakan perangkat keras 'Gerbotronicd Xproto Plain' dan aplikasi Android 'Oscilloscope Pro' dari 'NFX Development' untuk mengamati variasi sinyal.

Ponsel Android lain yang menjalankan aplikasi AndroidSensor' oleh 'Fiv Asim'. Ini menggunakan sensor inersia ponsel untuk menampilkan kecepatan nada. Menggunakan ini di sumbu z memberikan nilai referensi untuk menguji sensor kecepatan Fluidic yang sedang diuji.

Pengujian dilakukan dan beberapa kasus uji khas dilaporkan:

CCW Z:+90 deg/dtk multi-meter -0,931 V, Osiloskop ~ -1,0 V

CW Z:-90 deg/dtk multi-meter +1,753 V, Osiloskop ~ +1,8 V

Faktor skala berdasarkan rata-rata keduanya 1,33 V untuk 100 derajat/dtk

Tes sinusoidal Referensi Ponsel Android p-p 208 deg/dtk, multi-meter tidak dapat merespons dengan benar, Osiloskop menunjukkan periode 1,8 Detik, tegangan p-p 2,4 Div X 1,25 V/div = 3 V

Berdasarkan periode 1,8 Detik ini sama dengan 200 deg/dtk p-p

Faktor skala 1,5 V untuk 100 derajat/dtk

Langkah 5: RINGKASAN

METODE UJI GAGAL

Awalnya metode pemasangan sensor, osiloskop dan sensor tingkat referensi di meja putar dan mengamati data, secara manual atau menggunakan kamera dari samping dicoba. Ini adalah kegagalan karena gambar buram dan waktu respons yang tidak memadai bagi pengamat manusia untuk merekam nilai.

PENGAMATAN DIAMBIL RUMAH:

Fluidic-Rate-Sensor yang dibuat untuk Instructable ini berfungsi untuk mendemonstrasikan konsep yang ingin dilakukan. Namun, sensor perlu dibuat dengan presisi yang lebih baik jika harus digunakan untuk tujuan praktis.

Metode pengujian sensor laju DIY menggunakan meja putar dengan semua peralatan dan catu daya di atas meja direkomendasikan untuk digunakan oleh komunitas Instructable.