CẢM BIẾN TỶ LỆ FLUIDIC: 5 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Bạn có nhận thấy rằng khi bạn di chuyển vòi nước từ bên này sang bên kia, tia nước sẽ lệch hướng vòi và thẳng hàng với nó khi chuyển động dừng lại. Việc xác định độ lệch góc của tia nước ở đầu ra của ống sẽ cung cấp một phép đo tốc độ góc theo hướng nghiêng này.

Có thể hướng dẫn này thể hiện nguyên tắc này bằng cách xây dựng 'Cảm biến tốc độ chất lỏng' sử dụng 'Tỷ lệ cược và kết thúc' có sẵn trong 'Phòng thí nghiệm tại nhà' của tôi. Chất lỏng ở đây là 'Không khí'.

Một phương pháp đơn giản để kiểm tra 'Cảm biến con quay hồi chuyển' này mà không cần sử dụng thiết bị kiểm tra tiêu chuẩn cũng được trình bày.

Quân nhu

1. Quạt CPU cũ
2. Chai chống muỗi (đã hết sạch và được làm sạch)
3. Bút bi với phần hình ống phía sau đồng nhất
4. Hai bóng đèn nhỏ từ một chuỗi đèn trang trí
5. Miếng chà bông Scotch-Brite
6. Ít linh kiện điện tử (tham khảo sơ đồ mạch)

Bước 1: CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG

Hai trang trình bày cung cấp sơ đồ bố trí vật lý của cảm biến Fluidic và lý thuyết đằng sau hiện tượng vật lý.

Trong thiết kế này, 'Không khí' là 'Chất lỏng' được hút qua Vòi phun bằng Quạt CPU nhỏ. Tia không khí tác động vào hai dây tóc bóng đèn được nung nóng tạo thành cảm biến vị trí. Một cầu tham chiếu được hình thành bởi hai điện trở.

Cả hai nhánh của cây cầu đầy đủ được tạo thành như vậy được cung cấp với một điện áp V +.

Trong điều kiện trạng thái ổn định, tia khí làm mát cả hai dây tóc bóng đèn như nhau, cầu nối cân bằng và điện áp đầu ra bằng không.

Khi một tốc độ góc được áp dụng lên hệ thống vật lý, tia không khí sẽ lệch hướng và một trong các dây tóc bóng đèn được làm mát nhiều hơn dây còn lại. Điều này tạo ra sự mất cân bằng cho cầu dẫn đến điện áp đầu ra.

Điện áp đầu ra này khi được khuếch đại cung cấp một số đo tốc độ góc.

Bước 2: CẤU TẠO CẢM BIẾN

LÀM THEO CÁC BƯỚC

1. Chọn hai bóng đèn có điện trở giống nhau từ dây đèn. (Hai bóng đèn có điện trở 11,7 Ohms được chọn)
2. Cẩn thận làm vỡ lớp kính bên ngoài để lộ những sợi tơ trần.
3. Giữ cho Quạt CPU ở trạng thái sẵn sàng và kiểm tra hướng luồng không khí ở điện áp cung cấp là 5 V. (Cần xác định điều này vì quạt cần được sử dụng ở chế độ hút)
4. Dùng dao sắc cắt bỏ phần đáy lọ kem chống muỗi.
5. Cắt bỏ phần trên của nắp chai chỉ để lộ phần hình ống phía trước.
6. Tháo rời cây bút bi và cắt bỏ phần đầu dưới cùng. Điều này sẽ cung cấp một ống đồng nhất sẽ tạo thành vòi phun cho cảm biến.
7. Lắp ống vào nắp chai.
8. Tạo hai lỗ nhỏ trên thân chai như trong hình. Điều này phải phù hợp để cố định các dây tóc bóng đèn đối diện nhau theo đường kính.
9. Cố định nắp, đẩy ống đến độ dài phù hợp chỉ ngắn các lỗ của dây tóc bóng đèn.
10. Bây giờ, chèn các sợi bóng đèn vào các lỗ và căn chỉnh chúng sao cho các sợi chỉ đi vào phần ngoại vi của đầu ống như hình minh họa. Cố định thân dây tóc bóng đèn vào thân chai bằng keo nóng. (Nên thử một vị trí đối xứng nhất có thể.)
11. Cố định Quạt CPU vào phía sau của thân chai (đáy) bằng cách sử dụng keo nóng ở các cạnh. Quạt phải được lắp sao cho một trong các phần phẳng song song với mặt phẳng của dây tóc bóng đèn.
12. Đảm bảo rằng các cánh quạt quay trơn tru và khi không khí được cung cấp được hút ra sẽ tạo thành phía sau để tạo thành một luồng khí qua ống-thân bút..

Đơn vị cảm biến cơ bản hiện đã được lắp ráp và sẵn sàng để thử nghiệm

Có thể giảng dạy này được thực hiện bởi một tình huống đặc biệt của các bộ phận phù hợp:

Việc chọn các phần cho Có thể hướng dẫn này đã được thực hiện từ 'tỷ lệ cược và kết thúc' trong 'phòng thí nghiệm tại nhà' của tôi. Kích thước CPU-Quạt phù hợp chính xác với đường kính đáy chống muỗi. Phần phía sau của bút bi dưới dạng ống vừa khít với phần hình ống của nắp chai và các hình dạng bậc trong đường kính chai phù hợp để cố định các dây tóc bóng đèn. Một dây đèn trang trí hợp nhất một phần đã có sẵn. Mọi thứ khớp chính xác!

Bước 3: KIỂM TRA BAN ĐẦU & SƠ ĐỒ MẠCH

Thử nghiệm ban đầu được thực hiện bằng cách cung cấp nguồn 5V cho CPU-Fan và kích thích điện áp đến nửa cầu dây tóc bóng đèn.

Một điện thoại Android chạy ứng dụng 'AndroSensor' được giữ bên cạnh phần cứng Cảm biến tốc độ và cả hai đều được xoay theo kiểu hình sin bằng tay.

Màn hình đồ họa 'AndroSensor' GYRO hiển thị dạng tỷ lệ hình sin. Đồng thời đầu ra cầu mức thấp được theo dõi trên Máy hiện sóng.

Tín hiệu +/- 5 mV được quan sát cho tốc độ +/- 100 độ / giây.

Mạch điện tử khuếch đại điều này bằng 212 để cung cấp tín hiệu đầu ra.

Vấn đề & Giải pháp

Đầu ra có mức nhiễu đáng kể ngay cả ở tốc độ bằng không. Điều này được chẩn đoán là do luồng không khí không ổn định trong hệ thống. Để khắc phục điều này, một miếng Scotch-Brite hình tròn đã được đưa vào giữa quạt và các phần tử bóng đèn và một mảnh khác ở đầu vào của ống bút bi. Điều này đã tạo ra rất nhiều khác biệt.

Sơ đồ

Đề cập đến giản đồ:

5 V được cấp cho quạt CPU

5 V cũng được cấp cho tổ hợp loạt 68 Ohm - Bulb - Bulb - 68 Ohm. tụ điện C3 lọc nhiễu động cơ đối với bóng đèn-Filaments

5 V cũng được lọc bởi sự kết hợp tụ điện cuộn cảm trước khi cung cấp nó làm nguồn cung cấp cho OP-AMP

MCP6022 Dual Rail-Rail OP-AMP được sử dụng cho mạch hoạt động.

U1B là bộ đệm khuếch đại thống nhất cho nguồn cung cấp tham chiếu 2,5 V

U1A là Bộ khuếch đại đảo ngược 212 với Bộ lọc thông thấp cho tín hiệu cầu cảm biến

Chiết áp R1 được sử dụng để làm vô hiệu toàn cầu được tạo bởi bộ chia điện thế và chuỗi-chuỗi cảm biến ở tốc độ bằng không.

Bước 4: THIẾT LẬP KIỂM TRA CẢM BIẾN TỶ GIÁ ĐƠN GIẢN

THIẾT BỊ TIÊU CHUẨN

Thiết bị kiểm tra Cảm biến tốc độ tiêu chuẩn bao gồm 'Bảng tỷ lệ' có động cơ cung cấp tốc độ quay có thể lập trình được. Các bảng như vậy cũng được cung cấp nhiều 'vòng trượt' để có thể cung cấp các tín hiệu đầu vào - đầu ra và nguồn cung cấp cho thử nghiệm đơn vị dưới mức.

Như vậy, chỉ thiết lập cảm biến tỷ lệ được lắp trên bàn và các thiết bị đo lường khác và nguồn điện được đặt trên bàn bên cạnh.

GIẢI PHÁP CỦA TÔI

Thật không may, những người đam mê DIY không có quyền truy cập vào các thiết bị như vậy. Để khắc phục điều này, một phương pháp đổi mới sử dụng phương pháp tự làm đã được áp dụng.

Mục chính có sẵn là 'Bảng phụ xoay'

Một giá ba chân đã được trang bị trên này với một máy ảnh kỹ thuật số nhìn xuống.

Bây giờ, nếu cảm biến tỷ lệ, nguồn điện, thiết bị đo đầu ra và cảm biến tỷ lệ tiêu chuẩn có thể được gắn trên nền tảng này. Sau đó, bảng có thể được xoay Theo chiều kim đồng hồ, Ngược chiều kim đồng hồ và tới-lui để cung cấp đầu vào tốc độ khác nhau cho cảm biến. Trong khi chuyển động, tất cả dữ liệu có thể được ghi lại dưới dạng phim trên máy ảnh kỹ thuật số và được phân tích sau đó để tạo ra kết quả thử nghiệm.

Sau khi thực hiện điều này, phần sau đã được gắn trên bàn:

Cảm biến tốc độ chất lỏng

Ngân hàng điện thoại di động để cung cấp nguồn điện 5V cho Cảm biến tỷ lệ

Một đồng hồ kỹ thuật số đa năng để quan sát điện áp đầu ra. Đồng hồ đo đa năng này có một chế độ tương đối có thể được sử dụng để đo ở tốc độ 0.

Máy hiện sóng ở chế độ OTG trên điện thoại Android sử dụng phần cứng 'Gerbotronicd Xproto Plain' và ứng dụng Android 'Oscilloscope Pro' từ 'NFX Development' để quan sát các biến thể tín hiệu.

Một điện thoại Android khác đang chạy ứng dụng "AndroidSensor" của 'Fiv Asim'. Ứng dụng này sử dụng cảm biến quán tính của điện thoại để hiển thị tốc độ cao độ. Sử dụng giá trị này trong trục z cung cấp giá trị tham chiếu để kiểm tra cảm biến tốc độ linh hoạt đang thử nghiệm.

Thử nghiệm đã được thực hiện và một số trường hợp thử nghiệm điển hình được báo cáo:

CCW Z: +90 độ / giây đa mét -0,931 V, Máy hiện sóng ~ -1,0 V

CW Z: -90 độ / giây đa mét +1.753 V, Máy hiện sóng ~ +1.8 V

Hệ số thang đo dựa trên mức trung bình của hai loại này là 1,33 V cho 100 độ / giây

Kiểm tra hình sin Điện thoại Android tham chiếu p-p 208 độ / giây, nhiều đồng hồ không thể phản hồi chính xác, Máy hiện sóng hiển thị chu kỳ 1,8 giây, điện áp p-p 2,4 Div X 1,25 V / div = 3 V

Dựa trên khoảng thời gian 1,8 giây này tương ứng với 200 độ / giây p-p

Hệ số thang đo 1,5 V cho 100 độ / giây

Bước 5: TÓM TẮT

PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA THẤT BẠI

Ban đầu, một phương pháp gắn cảm biến, máy hiện sóng và cảm biến tỷ lệ tham chiếu trên bàn quay và quan sát dữ liệu, thủ công hoặc sử dụng máy ảnh từ bên cạnh đã được thử nghiệm. Đây là sự cố do hình ảnh bị mờ và không đủ thời gian phản hồi để người quan sát là con người ghi lại các giá trị.

HÃY QUAN SÁT TRANG CHỦ:

Cảm biến tốc độ chất lỏng được xây dựng cho Thiết bị hướng dẫn này phục vụ mục đích thể hiện khái niệm mà nó đặt ra để thực hiện. Tuy nhiên, cảm biến cần được chế tạo với độ chính xác tốt hơn nếu phải phục vụ cho bất kỳ mục đích thực tế nào.

Cộng đồng Người có thể hướng dẫn sử dụng phương pháp Tự làm bằng cách sử dụng bàn xoay với tất cả thiết bị và nguồn điện trên mặt bàn.