द्रव दर सेंसर: 5 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

क्या आपने देखा है कि जब आप पानी की नली को अगल-बगल से घुमाते हैं तो पानी का जेट नली की दिशा से पिछड़ जाता है और गति रुकने पर उसके साथ संरेखित हो जाता है। नली के आउटपुट पर पानी के जेट के कोणीय विक्षेपण का निर्धारण इस बग़ल में दिशा में कोणीय दर का एक माप प्रदान करेगा।

यह निर्देशयोग्य मेरी 'होम लैब' में उपलब्ध 'ऑड्स एंड एंड्स' का उपयोग करके 'फ्लुइडिक रेट सेंसर' का निर्माण करके इस सिद्धांत को प्रदर्शित करता है। यहाँ द्रव्य 'वायु' है।

मानक परीक्षण उपकरण के उपयोग के बिना इस 'जाइरोस्कोपिक सेंसर' के परीक्षण की एक सरल विधि भी प्रस्तुत की गई है।

आपूर्ति

1. एक पुराना सीपीयू फैन
2. मच्छर भगाने वाली बोतल (खाली और अच्छी तरह से साफ)
3. यूनिफ़ॉर्म रियर ट्यूबलर सेक्शन के साथ बॉल पॉइंट पेन
4. एक श्रृंखला सजावटी प्रकाश स्ट्रिंग से दो छोटे बल्ब
5. स्कॉच-ब्राइट स्क्रब पैड
6. कुछ इलेक्ट्रॉनिक घटक (सर्किट योजनाबद्ध देखें)

चरण 1: यह कैसे काम करता है

दो स्लाइड एक फ्लुइडिक सेंसर के भौतिक लेआउट और भौतिक घटना के पीछे के सिद्धांत का एक योजनाबद्ध प्रदान करते हैं।

इस डिजाइन में 'एयर' 'फ्लुइड' है जिसे एक छोटे सीपीयू-फैन का उपयोग करके नोजल के माध्यम से चूसा जाता है। एयर-जेट दो गर्म बल्ब-फिलामेंट्स पर पोजिशन-सेंसर बनाता है। एक संदर्भ-सेतु दो प्रतिरोधों द्वारा बनता है।

इस प्रकार बने फुल-ब्रिज की दोनों भुजाओं को वोल्टेज V+ से भर दिया जाता है।

स्थिर अवस्था में एयर-जेट दोनों बल्ब-फिलामेंट को समान रूप से ठंडा करता है, ब्रिज संतुलित होता है और आउटपुट-वोल्टेज शून्य होता है।

जब भौतिक प्रणाली पर एक कोणीय दर लगाई जाती है, तो एयर-जेट विक्षेपित होता है और बल्ब-फिलामेंट में से एक को दूसरे की तुलना में अधिक ठंडा किया जाता है। यह एक आउटपुट-वोल्टेज की ओर ले जाने वाले पुल को एक असंतुलन प्रदान करता है।

प्रवर्धित होने पर यह आउटपुट वोल्टेज कोणीय दर का माप प्रदान करता है।

चरण 2: सेंसर का निर्माण

चरणों का पालन करें

1. प्रकाश-स्ट्रिंग से समान प्रतिरोध वाले दो बल्बों का चयन करें। (11.7 ओम प्रतिरोध वाले दो बल्ब चयनित)
2. नंगे फिलामेंट्स को उजागर करने वाले बाहरी कांच को सावधानी से तोड़ें।
3. सीपीयू-फैन तैयार रखें और 5 वी के आपूर्ति वोल्टेज पर हवा के प्रवाह की दिशा की जांच करें। (इसे निर्धारित करना आवश्यक है क्योंकि पंखे को सक्शन मोड में उपयोग करने की आवश्यकता है)
4. मच्छर भगाने वाली बोतल के निचले हिस्से को तेज चाकू से काट लें।
5. सामने के ट्यूबलर हिस्से को उजागर करते हुए बोतल-कैप के शीर्ष को काट लें।
6. बॉल-पॉइंट पेन को अलग करें और नीचे के सिरे को काट लें। यह एक समान ट्यूब प्रदान करेगा जो सेंसर के लिए नोजल बनाएगा।
7. ट्यूब को बॉटल-कैप में डालें।
8. बॉटल-बॉडी में दो छोटे-छोटे छेद करें जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। यह बल्ब-फिलामेंट्स को एक-दूसरे के ठीक विपरीत लगाने के लिए उपयुक्त होना चाहिए।
9. टोपी को ठीक करें, ट्यूब को बल्ब-फिलामेंट के छिद्रों से ठीक पहले उपयुक्त लंबाई तक धकेलें।
10. अब बल्ब-फिलामेंट्स को छेदों में डालें और उन्हें इस तरह संरेखित करें कि फिलामेंट्स केवल ट्यूब-एंड की परिधि में प्रवेश करें जैसा कि दिखाया गया है। हॉट-गोंद का उपयोग करके बल्ब-फिलामेंट बॉडी को बॉटल-बॉडी से ठीक करें। (जितना संभव हो सके सममित प्लेसमेंट का प्रयास किया जाना चाहिए।)
11. सीपीयू-फैन को किनारों पर हॉट-ग्लू का उपयोग करके बोतल-बॉडी (नीचे) के पीछे से ठीक करें। पंखा लगा होना चाहिए ताकि एक सपाट भाग बल्ब-तंतु के तल के समानांतर हो।
12. सुनिश्चित करें कि पंखे के ब्लेड सुचारू रूप से घूमते हैं और जब संचालित हवा को चूसा जाता है तो पेन-बॉडी-ट्यूब के माध्यम से एक एयर-जेट बनाते हैं।

बुनियादी सेंसर इकाई अब असेंबल की गई है और परीक्षण के लिए तैयार है।

यह निर्देश योग्य भागों के मिलान की एक अजीबोगरीब परिस्थिति से संभव हुआ था:

इस निर्देश के लिए भागों का चयन मेरी 'होम-लैब' में 'ऑड्स-एंड-एंड्स' से किया गया था। सीपीयू-फैन का आकार मच्छर-विकर्षक नीचे के व्यास से बिल्कुल मेल खाता है। बॉल-पॉइंट पेन का पिछला भाग ट्यूब के रूप में बॉटल-कैप ट्यूबलर हिस्से में कसकर फिट था और बोतल-व्यास में स्टेप-आकृतियाँ बल्ब-फिलामेंट्स को ठीक करने के लिए उपयुक्त थीं। आंशिक रूप से जुड़े हुए सजावटी प्रकाश-स्ट्रिंग उपलब्ध थे। सब कुछ बिल्कुल मेल खाता था!

चरण 3: प्रारंभिक परीक्षण और सर्किट योजना

सीपीयू-फैन को 5V की आपूर्ति और बल्ब-फिलामेंट हाफ ब्रिज को वोल्टेज उत्तेजना प्रदान करके प्रारंभिक परीक्षण किया गया था।

'एंड्रोसेंसर' एप्लिकेशन चलाने वाला एक एंड्रॉइड फोन रेट-सेंसर हार्डवेयर के बगल में रखा गया था और दोनों को हाथ से साइनसॉइडल फैशन में घुमाया गया था।

'एंड्रोसेंसर' GYRO ग्राफिकल डिस्प्ले साइनसॉइडल रेट पैटर्न को दर्शाता है। साथ ही एक ऑसिलोस्कोप पर निम्न-स्तरीय ब्रिज आउटपुट की निगरानी की जाती है।

+/- 5 एमवी सिग्नल +/- 100 डिग्री/सेकंड की दर से देखा गया।

आउटपुट सिग्नल प्रदान करने के लिए इलेक्ट्रॉनिक सर्किट इसे 212 तक बढ़ाता है।

समस्या समाधान

आउटपुट में शून्य-दर पर भी महत्वपूर्ण शोर-स्तर था। सिस्टम में अस्थिर वायु प्रवाह के कारण इसका निदान किया गया था। इसे दूर करने के लिए स्कॉच-ब्राइट का एक गोलाकार टुकड़ा पंखे और बल्ब-तत्वों के बीच और दूसरा बॉल-पॉइंट पेन ट्यूब के इनपुट टिप पर डाला गया। इससे बहुत फर्क पड़ा।

ढांच के रूप में

योजनाबद्ध का जिक्र करते हुए:

5 वी सीपीयू-प्रशंसक को खिलाया जाता है

5 वी को 68 ओम - बल्ब - बल्ब - 68 ओम श्रृंखला संयोजन को भी खिलाया जाता है। कैपेसिटर C3 बल्ब-फिलामेंट्स में मोटर के हस्तक्षेप को फ़िल्टर करता है

ओपी-एएमपी को आपूर्ति के रूप में प्रदान करने से पहले 5 वी को एक प्रेरक-संधारित्र संयोजन द्वारा भी फ़िल्टर किया जाता है

सक्रिय सर्किट के लिए MCP6022 डुअल रेल-रेल OP-AMP का उपयोग किया जाता है।

U1B 2.5 V संदर्भ आपूर्ति के लिए एक यूनिटी गेन बफर है

U1A एक 212 गेन इनवर्टिंग एम्पलीफायर है जिसमें सेंसर-ब्रिज सिग्नल के लिए लो-पास-फिल्टर है

पोटेंशियोमीटर R1 का उपयोग संभावित-विभक्त और सेंसर-श्रृंखला-श्रृंखला को शून्य-दर पर बनाए गए पूर्ण-पुल को खाली करने के लिए किया जाता है।

चरण 4: सरल दर-सेंसर परीक्षण सेटअप

मानक उपकरण

मानक दर-सेंसर परीक्षण उपकरण में एक मोटर चालित 'दर-तालिका' शामिल है जो प्रोग्रामयोग्य रोटेशन-दर प्रदान करती है। इस तरह की तालिकाओं में कई 'स्लिप-रिंग' भी दिए गए हैं ताकि यूनिट-अंडर-टेस्ट के लिए इनपुट-आउटपुट सिग्नल और बिजली-आपूर्ति प्रदान की जा सके।

जैसे सेटअप में टेबल पर केवल रेट-सेंसर लगाया जाता है और अन्य माप उपकरण और बिजली-आपूर्ति को एक टेबल पर किनारे पर रखा जाता है।

मेरा समाधान

दुर्भाग्य से, ऐसे उपकरण तक पहुंच DIY उत्साही लोगों के लिए उपलब्ध नहीं है। इसे दूर करने के लिए DIY पद्धति का उपयोग करके एक नया तरीका अपनाया गया।

उपलब्ध प्राथमिक वस्तु 'घूर्णन साइड टेबल' थी

इस पर नीचे की ओर दिखने वाले डिजिटल कैमरे के साथ एक तिपाई स्टैंड लगाया गया था।

अब, अगर इस प्लेटफॉर्म पर रेट सेंसर, पावर-सप्लाई, आउटपुट-मेजरिंग-डिवाइसेस और स्टैंडर्ड-रेट-सेंसर लगाए जा सकते हैं। फिर सेंसर को अलग-अलग रेट-इनपुट प्रदान करने के लिए टेबल को क्लॉकवाइज, एंटीक्लॉकवाइज और टू-एंड घुमाया जा सकता है। गति में रहते हुए सभी डेटा को डिजिटल-कैमरा पर एक मूवी के रूप में रिकॉर्ड किया जा सकता है और परीक्षण के परिणाम उत्पन्न करने के लिए बाद में विश्लेषण किया जा सकता है।

ऐसा करने के बाद, निम्नलिखित को टेबल पर रखा गया:

द्रव-दर-सेंसर

मोबाइल-फोन-पावर-बैंक दर-सेंसर को 5V आपूर्ति प्रदान करने के लिए

आउटपुट-वोल्टेज का निरीक्षण करने के लिए एक डिजिटल मल्टी-मीटर। इस मल्टी-मीटर में एक सापेक्ष-मोड था जिसका उपयोग शून्य-दर पर शून्य करने के लिए किया जा सकता था।

एक एंड्रॉइड फोन ओटीजी मोड ऑसिलोस्कोप 'गेरबोट्रोनिकड एक्सप्रोटो प्लेन' हार्डवेयर और 'एनएफएक्स डेवलपमेंट' से 'ऑसिलोस्कोप प्रो' एंड्रॉइड एप्लिकेशन का उपयोग करके सिग्नल विविधताओं का निरीक्षण करता है।

एक अन्य एंड्रॉइड फोन जो 'फाइव असीम' द्वारा एंड्रॉइड सेंसर' एप्लिकेशन चला रहा है। यह पिच-दरों को प्रदर्शित करने के लिए फोन जड़त्वीय सेंसर का उपयोग करता है। जेड-अक्ष में इसका उपयोग परीक्षण के तहत फ्लूइडिक-दर-सेंसर का परीक्षण करने के लिए एक संदर्भ-मूल्य देता है।.

परीक्षण किए गए और कुछ विशिष्ट परीक्षण मामलों की सूचना दी गई:

सीसीडब्ल्यू जेड:+90 डिग्री/सेकंड मल्टी-मीटर -0.931 वी, ऑसिलोस्कोप ~ -1.0 वी

सीडब्ल्यू जेड:-90 डिग्री/सेकंड मल्टी-मीटर +1.753 वी, ऑसिलोस्कोप ~ +1.8 वी

१०० डिग्री/सेकंड. के लिए इन दो १.३३ वी के औसत के आधार पर स्केल फैक्टर

साइनसॉइडल परीक्षण एंड्रॉइड फोन संदर्भ पीपी 208 डिग्री / सेकंड, मल्टी-मीटर सही ढंग से प्रतिक्रिया नहीं दे सकता है, ऑसिलोस्कोप 1.8 सेकंड की अवधि दिखाता है, पीपी वोल्टेज 2.4 डिव एक्स 1.25 वी / डीवी = 3 वी

इसके आधार पर 1.8 सेकंड की अवधि 200 डिग्री/सेकंड पी-पी. से मेल खाती है

१०० डिग्री/सेकंड. के लिए स्केल फैक्टर १.५ वी

चरण 5: सारांश

विफल परीक्षण विधि

प्रारंभ में रोटेटिंग टेबल पर सेंसर, ऑसिलोस्कोप और रेफरेंस-रेट-सेंसर को माउंट करने और डेटा को देखने, मैन्युअल रूप से या साइड से कैमरे का उपयोग करने की एक विधि की कोशिश की गई थी। धुंधली छवियों और मानव पर्यवेक्षक के लिए मूल्यों को रिकॉर्ड करने के लिए अपर्याप्त प्रतिक्रिया समय के कारण यह एक विफलता थी।

गृह निरीक्षण करें:

इस निर्देश के लिए निर्मित फ्लुइडिक-रेट-सेंसर एक अवधारणा को प्रदर्शित करने के उद्देश्य से कार्य करता है जिसे वह करने के लिए निर्धारित करता है। हालांकि, अगर किसी व्यावहारिक उद्देश्य को पूरा करना है तो सेंसर को बेहतर परिशुद्धता के साथ बनाया जाना चाहिए।

इंस्ट्रक्शनल समुदाय द्वारा उपयोग के लिए टेबल-टॉप पर सभी उपकरणों और बिजली-आपूर्ति के साथ घूर्णन-टेबल का उपयोग करके रेट-सेंसर परीक्षण की DIY विधि की सिफारिश की जाती है।