FLUIDIC RATE SENSOR: 5 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Napansin mo ba na kapag lumipat ka ng isang hose ng tubig mula sa gilid-sa-gilid ay pinapasok ng water jet ang direksyon ng hose at nakahanay dito kapag tumigil ang paggalaw. Ang pagtukoy ng angular na pagpapalihis ng water jet sa output ng hose ay magbibigay ng isang sukat ng angular rate sa patagilid na direksyon na ito.

Ipinapakita ng Instructable na ito ang prinsipyong ito sa pamamagitan ng pagbuo ng isang 'Fluidic Rate Sensor' gamit ang 'Odds and Ends' na magagamit sa aking 'Home Lab'. Ang likido dito ay 'Air'.

Ang isang simpleng pamamaraan ng pagsubok sa 'Gyroscopic Sensor' na walang paggamit ng karaniwang kagamitan sa pagsubok ay ipinakita din.

Mga gamit

1. Isang matandang tagahanga ng CPU
2. Bote ng reporter ng lamok (walang laman at malinis na malinis)
3. Panulat ng bola na may pare-parehong seksyon ng pantubo na pantubo
4. Dalawang maliliit na bombilya mula sa isang serye ng pandekorasyon na light string
5. Scotch-Brite scrub pad
6. Ilang mga elektronikong sangkap (sumangguni sa circuit eskematiko)

Hakbang 1: PAANO GUMAGAWA

Ang dalawang slide ay nagbibigay ng isang iskema ng pisikal na layout ng isang Fluidic sensor at ang teorya sa likod ng pisikal na kababalaghan.

Sa disenyo na 'Air' ay ang 'Fluid' na sinipsip sa pamamagitan ng isang Nozzle gamit ang isang maliit na CPU-Fan. Ang air-jet ay nakakaapekto sa dalawang pinainit na bombilya-filament na bumubuo sa posisyon-sensor. Ang isang Reference-Bridge ay nabuo ng dalawang resistors.

Ang parehong mga braso ng buong tulay na nabuo ay pinakain ng boltahe V +.

Sa ilalim ng matatag na mga kundisyon ng estado ang air-jet ay pinapalamig ang parehong bombilya-filament pantay, ang tulay ay balanse at ang output-boltahe ay zero.

Kapag ang isang rate ng angular ay ipinataw sa pisikal na sistema, ang mga air-jet deflect at isa sa mga bombilya-filament ay pinalamig higit sa iba. Nagbibigay ito ng isang kawalan ng timbang sa tulay na humahantong sa isang output-boltahe.

Ang boltahe ng output na ito kapag pinalaki ay nagbibigay ng isang sukat ng angular rate.

Hakbang 2: CONSTRUCTING THE SENSOR

Sundin ang mga hakbang

1. Pumili ng dalawang bombilya na may katulad na paglaban mula sa light-string. (Dalawang bombilya na may napiling 11.7 Ohms paglaban)
2. Maingat na basagin ang panlabas na baso na inilalantad ang mga walang laman na filament.
3. Panatilihing handa ang CPU-Fan at suriin ang direksyon ng daloy ng hangin sa isang boltahe ng suplay na 5 V. (Kinakailangan upang matukoy ito dahil ang fan ay kailangang gamitin sa isang suction mode)
4. Gupitin ang ilalim ng bote ng lamok na may matalim na kutsilyo.
5. Gupitin ang tuktok ng bote-botelya na inilalantad lamang ang harap na pantubo na bahagi.
6. I-disassemble ang ball-point pen at putulin ang ilalim na dulo. Dapat itong magbigay ng isang pare-parehong tubo na magbubuo ng nguso ng gripo para sa sensor.
7. Ipasok ang tubo sa botelya.
8. Gumawa ng dalawang maliit na butas sa bote-katawan tulad ng ipinakita sa larawan. Ito ay dapat na angkop para sa pag-aayos ng bombilya-filament na diametrically kabaligtaran sa bawat isa.
9. Ayusin ang takip, itulak ang tubo sa isang naaangkop na haba na maikli lamang sa mga butas ng bombilya-filament.
10. Ipasok ngayon ang mga bombilya-filament sa mga butas at ihanay ang mga ito na ang mga filament ay pumapasok lamang sa paligid ng tubo-end tulad ng ipinakita. Ayusin ang katawan ng bombilya-filament sa bote-katawan gamit ang hot-glue. (Bilang simetriko isang pagkakalagay hangga't maaari ay dapat na tangkain.)
11. Ayusin ang CPU-Fan sa likuran ng body ng bote (ilalim) gamit ang hot-glue sa mga gilid. Ang fan ay dapat na naka-mount upang ang isa sa mga patag na bahagi ay kahanay sa eroplano ng mga bombilya-filament.
12. Siguraduhin na ang mga blades ng fan ay maayos na paikutin at kapag ang pinapatakbo ng hangin ay sinipsip form sa likuran kaya bumubuo ng isang air-jet sa pamamagitan ng pen-body-tube..

Ang pangunahing unit ng sensor ay tipunin na at handa na para sa pagsubok

Ang Instructable na ito ay ginawang posible ng isang kakaibang pangyayari ng mga tumutugmang bahagi:

Ang pagpili ng mga bahagi para sa Instructable na ito ay ginawa mula sa 'odds-and-end' sa aking 'home-lab'. Sakto na tumugma ang laki ng CPU-Fan sa diameter ng ilalim ng lamok na nagtataboy. Ang panloob na bahagi ng bolang-point pen bilang isang tubo ay isang masikip na sukat sa bahagi ng tubular na bote ng cap at ang mga hugis-hakbang sa sukat ng bote ay angkop para sa pag-aayos ng mga filament ng bombilya. Ang isang bahagyang fuse-out pandekorasyon light-string ay magagamit. Saktong tumutugma ang lahat!

Hakbang 3: INITIAL TESTING & CIRCUIT SKEMATIC

Isinasagawa ang paunang pagsubok sa pamamagitan ng pagbibigay ng isang 5V supply sa CPU-Fan at ang boltahe na paggulo sa bombilya-filament na tulay.

Ang isang teleponong Android na nagpapatakbo ng application na 'AndroSensor' ay itinatabi sa tabi ng hardware ng Rate-Sensor at kapwa pinaikot sa isang sinusoidal na mode sa pamamagitan ng kamay.

Ipinapakita ng 'AndroSensor' GYRO na grapikong pagpapakita ang pattern ng rate ng sinusoidal. Kasabay ang mababang antas na output ng tulay ay sinusubaybayan sa isang Oscilloscope.

+/- 5 mV signal ay sinusunod para sa +/- 100 deg / sec rate.

Ang elektronikong circuit ay pinalalakas ito ng 212 upang maibigay ang output signal.

Solusyon sa problema

Ang output ay may isang makabuluhang antas ng ingay kahit na sa zero-rate. Nasuri ito dahil sa hindi matatag na daloy ng hangin sa system. Upang mapagtagumpayan ito isang pabilog na piraso ng Scotch-Brite ay ipinasok sa pagitan ng fan at mga bombilya-elemento at isa pa sa input tip ng ball-point pen tube. Gumawa ito ng maraming pagkakaiba.

Skematika

Sumangguni sa eskematiko:

Ang 5 V ay pinakain sa CPU-fan

Ang 5 V ay pinakain din sa 68 Ohm - Bulb - Bulb - 68 Ohm series na kumbinasyon. sinasalamin ng capacitor C3 ang pagkagambala ng motor sa bombilya-Mga Filament

Ang 5 V ay sinala rin ng isang kumbinasyon na inductor-capacitor bago ibigay ito bilang isang supply sa OP-AMP

Ang MCP6022 Dual Rail-Rail OP-AMP ay ginagamit para sa aktibong circuit.

Ang U1B ay isang buffer ng pagkakaisa na nakuha para sa 2.5 V na sanggunian na sanggunian

Ang U1A ay isang 212 Gain Inverting Amplifier na may isang Low-Pass-Filter para sa signal ng sensor-bridge

Ginagamit ang Potentiometer R1 upang mawala ang buong tulay na nabuo ng potensyal na divider at ang sensor-series-chain sa zero-rate.

Hakbang 4: SIMPLE RATE-SENSOR TEST SETUP

STANDARD NA MGA KAGAMITAN

Kasama sa karaniwang kagamitan sa pagsubok na Rate-Sensor ang isang motorized na 'Rate-Table' na nagbibigay ng mga programmable na rate ng pag-ikot. Ang mga nasabing talahanayan ay binibigyan din ng maraming 'slip-ring' upang ang mga signal ng input-output at power-supply para sa unit-under-test ay maaaring ipagkaloob.

Sa tulad ng pag-set up lamang ang rate-sensor ay nilagyan sa talahanayan at iba pang kagamitan sa pagsukat at supply ng kuryente ay inilalagay sa isang mesa sa tabi.

SOLUSYON KO

Sa kasamaang palad, ang pag-access sa naturang kagamitan ay hindi magagamit sa mga taong mahilig sa DIY. Upang mapagtagumpayan ito ay isang pamamaraan na nagbago gamit ang pamamaraan ng DIY ay pinagtibay.

Ang pangunahing magagamit na item ay isang 'Rotating Side Table'

Ang isang tripod stand ay nilagyan dito ng isang pababang naghahanap ng digital camera.

Ngayon, kung ang sensor ng rate, power-supply, output-pagsukat-aparato at standard-rate-sensor ay maaaring mai-mount sa platform na ito. Pagkatapos ang mesa ay maaaring paikutin Clockwise, Anticlockwise at to-and-pabalik upang magbigay ng iba't ibang mga rate -input sa sensor. Habang nasa paggalaw ang lahat ng data ay maaaring maitala bilang isang pelikula sa digital-camera at pinag-aralan sa paglaon para sa pagbuo ng mga resulta sa pagsubok.

Pagkatapos gawin ito, ang sumusunod ay naka-mount sa talahanayan:

Fluidic-Rate-Sensor

Mobile-phone-power-bank upang magbigay ng 5V supply sa rate-Sensor

Isang digital multi-meter upang obserbahan ang output-boltahe. Ang multi-meter na ito ay may isang relatif-mode na maaaring magamit ng zeroing sa zero-rate.

Isang oscilloscope mode na Android phone OTG gamit ang hardware na 'Gerbotronicd Xproto Plain' at 'Oscilloscope Pro' Android application mula sa 'NFX Development' upang maobserbahan ang mga pagkakaiba-iba ng signal.

Ang isa pang teleponong Android na nagpapatakbo ng application na AndroidSensor 'ng' Fiv Asim '. Gumagamit ito ng mga inertial sensor ng telepono upang ipakita ang mga pitch-rate. Ang paggamit nito sa z-axis ay nagbibigay ng isang sanggunian-halaga upang subukan ang Fluidic-rate-sensor sa ilalim ng pagsubok.

Natupad ang pagsubok at ang ilang mga karaniwang kaso ng pagsubok ay iniulat:

CCW Z: +90 deg / sec multi-meter -0.931 V, Oscilloscope ~ -1.0 V

CW Z: -90 deg / sec multi-meter +1.753 V, Oscilloscope ~ +1.8 V

Ang kadahilanan ng antas batay sa average ng dalawang 1.33 V na ito para sa 100 deg / sec

Sinusoidal test Ang sanggunian sa Android na telepono p-p 208 deg / sec, multi-meter ay hindi maaaring tumugon nang tama, ang Oscilloscope ay nagpapakita ng 1.8 Sec period, p-p boltahe 2.4 Div X 1.25 V / div = 3 V

Batay sa 1.8 sec period na ito ay tumutugma sa 200 deg / sec p-p

Scale factor 1.5 V para sa 100 deg / sec

Hakbang 5: BUOD

FAILED METHOD NG PAGSUBOK

Pauna sa isang paraan ng mga tumataas na sensor, oscilloscope at reference-rate-sensor sa umiikot na talahanayan at pagmamasid ng data, mano-mano o paggamit ng isang camera mula sa gilid ay sinubukan. Ito ay isang pagkabigo dahil sa mga malabo na imahe at hindi sapat na oras ng pagtugon para sa isang taong nagmamasid na magtala ng mga halaga.

KUMUHA NG PANAHON NG PAGPAPSAN:

Ang Fluidic-Rate-Sensor na itinayo para sa Instructable na ito ay nagsisilbi sa layunin ng pagpapakita ng isang konseptong itinakda nitong gawin. Gayunpaman, ang sensor ay kailangang itayo nang may mas mahusay na katumpakan kung kailangang maghatid ng anumang praktikal na layunin.

Ang pamamaraan ng DIY ng pagsubok ng rate-sensor na gumagamit ng isang umiikot na talahanayan na may lahat ng kagamitan at supply ng kuryente sa tuktok ng talahanayan ay inirerekomenda para magamit ng pamayanang Masasanay.