ዝቅተኛ ወጭ ሮሞሜትር 11 ደረጃዎች (ከስዕሎች ጋር)

2024 ደራሲ ደራሲ: John Day | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-30 07:29

የዚህ አስተማሪ ዓላማ የአንድ ፈሳሽ viscosity ን በሙከራ ለመፈለግ አነስተኛ ዋጋ ያለው ሮሞሜትር መፍጠር ነው። ይህ ፕሮጀክት የተፈጠረው በቡና ዩኒቨርስቲ የመጀመሪያ ደረጃ እና የድህረ ምረቃ ተማሪዎች በክፍል ውስጥ የሜካኒካል ሲስተሞች ንዝረት ነው።

ሪሞሜትር የፈሳሾችን viscosity ለመለካት የሚያገለግል የላቦራቶሪ መሣሪያ ነው (ምን ያህል ወፍራም ወይም ተለጣፊ ፈሳሽ ነው - ውሃ እና ማር ይመስሉ)። በፈሳሽ ውስጥ የገባውን የንዝረት ስርዓት ምላሽ በመለካት የፈሳሾችን viscosity ሊለኩ የሚችሉ የተወሰኑ ሪሞሜትሮች አሉ። በዚህ ዝቅተኛ ዋጋ ባለው የሮሞሜትር ፕሮጀክት ውስጥ በተለያየ ድግግሞሽ ላይ ምላሹን ለመለካት ከአንድ ተናጋሪ ጋር ከተያያዘው የሉል እና የፀደይ የንዝረት ስርዓት ፈጠርን። ከዚህ የምላሽ ኩርባ ፣ የፈሳሹን viscosity ማግኘት ይችላሉ።

አቅርቦቶች

የሚያስፈልጉ ቁሳቁሶች

የቤቶች ስብሰባ;

• ቅንጣት ቦርድ (11 '' W x 9 '' H) (እዚህ) $ 1.19
• 12 x 8-32 x 3/4”የሄክስ ራስ ብሎኖች (እዚህ) $ 9.24 ዶላር
• 12 x 8-32 ሄክስ ኖት (እዚህ) $ 8.39
• 4 x 6-32 x’'' የሄክስ ራስ ሽክርክሪት (እዚህ) $ 9.95
• 4 x 6-32 ሄክስ ኖት (እዚህ) $ 5.12
• 9/64”አለን ቁልፍ (እዚህ) $ 5.37

ኤሌክትሮኒክስ

• 12V የኃይል አቅርቦት (እዚህ) $ 6.99
• ማጉያ (እዚህ) $ 10.99
• ኦክስ ኬብል (እዚህ) $ 7.54
• Jumper Wire (ከዚህ በታች ይመልከቱ)
• የአዞ ክሊፖች (እዚህ) 5.19 ዶላር
• ተናጋሪ (እዚህ) 4.25 ዶላር
• Screw Driver (እዚህ) $ 5.99

ፀደይ እና ሉል ተዋቅሯል -

• 3 ዲ አታሚ ሙጫ (ተለዋዋጭ)
• 2 x የፍጥነት መለኪያ (እነዚህን ተጠቅመናል) $ 29.90
• 10 x ሴት-ወንድ ቀስተ ደመና ኬብሎች (እዚህ) 4.67 ዶላር
• 12 x ወንድ-ወንድ ቀስተ ደመና ኬብሎች (እዚህ) 3.95 ዶላር
• አርዱዲኖ ኡኖ (እዚህ) $ 23.00
• ዩኤስቢ 2.0 የኬብል ዓይነት ሀ ለ (እዚህ) $ 3.95
• የዳቦ ሰሌዳ (እዚህ) 2.55 ዶላር
• መጭመቂያ ምንጮች (እነዚህን ተጠቅመናል) ??
• 2 x ብጁ አያያctorsች (3 ዲ ታትሟል)
• 2 x ⅜’’-16 የሄክ ፍሬዎች (እዚህ) 1.18 ዶላር
• 4 x 8-32 አዘጋጅ ብሎኖች (እዚህ) $ 6.32
• 4 x ¼ ''-20 ሄክስ ኖት (አልሙኒየም) (እዚህ) 0.64 ዶላር
• 2 x ¼ ''--20 '' የታጠፈ ሮድ (አልሙኒየም) (እዚህ) 11.40 ዶላር
• 7/64”አለን ቁልፍ
• 5/64”አለን ቁልፍ
• 4 x 5x2 ሚሜ 3/16''x1/8 '' ብሎኖች (እዚህ) $ 8.69

ሌላ

• የፕላስቲክ ዋንጫ (እዚህ) $ 6.99
• Viscosity ን ለመፈተሽ ፈሳሽ (ካሮ ሽሮፕ ፣ የአትክልት ግሊሰሪን ፣ የሄርቼ ቸኮሌት ሽሮፕን ሞክረናል)

ጠቅላላ ወጪ - $ 183.45*

*3 ዲ አታሚ ሙጫ ወይም ፈሳሽ አያካትትም

መሣሪያዎች

• ሌዘር መቁረጫ
• 3 ዲ አታሚ

ሶፍትዌር ያስፈልጋል

• MATLAB
• አርዱinoኖ

ፋይሎች እና ኮድ;

• የ Adobe Illustrator ፋይል ለቤቶች ስብሰባ (Rheometer_Housing.ai)
• የድምፅ ማጉያ መቆጣጠሪያ GUI (ENGN1735_2735_Vibrations_Lab_GUI_v2.mlapp)
• የአርዱዲኖ ሬሞሜትር ፋይል (rheometer_project.ino)
• የሉል ሜሽ ፋይሎች (cor_0.9cmbody.stl እና cor_1.5cmbody.stl)
• ብጁ አገናኝ ASCII ጂኦሜትሪ ፋይል (Connector_File.step)
• MATLAB ኮድ 1 (ff_two_signal.m)
• MATLAB ኮድ 2 (accelprocessor_foruser.m)
• MATLAB ኮድ 3 (rheometer_foruser.m)

ደረጃ 1: ክፍል 1: ያዋቅሩ

የሙከራ መድረክን እንዴት ማዋቀር እንደሚቻል።

ደረጃ 2: 3 ዲ ማተም እና ሌዘር ሁሉንም ክፍሎች (ብጁ አያያctorsች ፣ ሉሎች እና መኖሪያ ቤት)

ደረጃ 3 ከዚህ በታች እንደሚታየው ኤሌክትሮኒክስን ያገናኙ

ልብ ሊባል የሚገባው - በዚህ ክፍል ውስጥ ያሉት ሁሉም እርምጃዎች እስኪጠናቀቁ ድረስ የኃይል አቅርቦቱን ወደ መውጫው ውስጥ አያስገቡ! ማንኛቸውም ለውጦች በሚደረጉበት ጊዜ ሁል ጊዜ የኃይል አቅርቦቱን ይጠቀሙ።

ለመጀመር ፣ ማጉያው ከጉልበቱ ፊት ለፊት እንደተቀመጠ ያረጋግጡ። በአጉሊ መነጽር ላይ የአዞን ክሊፖች እና የጃምፐር ሽቦዎችን ከግራ ወደ ታች የእጅ ተርሚናሎች ያገናኙ። የኃይል ማጉያውን እና የጁምፐር ሽቦውን በማጉያው ላይ ከግራ በላይኛው የእጅ ተርሚናሎች ጋር ያያይዙት። የሽቦቹን ካስማዎች ለመጠበቅ በተርሚናል ግንኙነት ጫፎች ላይ ወደታች ያሽከርክሩ። በድምፅ እና በአሉታዊ ክሊፖች ላይ ወደ ተናጋሪው አዎንታዊ እና አሉታዊ ተርሚናሎች ከተርሚኖቹ ጋር በትክክል መከተላቸውን ያረጋግጡ። እነዚህ ሁለት ክሊፖች እንዳይገናኙ እርግጠኛ ይሁኑ።

ደረጃ 4: GUI አዘጋጅ

አሁን የኤሌክትሮኒክስ ዕቃዎች ከተዋቀሩ ፣ ተናጋሪውን ለመንዳት እና በእኛ ፈሳሽ ውስጥ ጠልቆ የሚርገበገብ ስርዓትን ለመፍጠር የሚያስችለውን GUI ን መሞከር እንችላለን። ተናጋሪው በኮምፒውተራችን ውስጥ በድምጽ ውፅዓት ስርዓት ቁጥጥር ይደረግበታል። MATLAB ን እና ከላይ የተካተተውን GUI ኮድ በማውረድ ይጀምሩ። ማሳሰቢያ -ጥቅም ላይ የማይውሉ የ LED መብራቶች ቅንብሮች አሉ እና ችላ ሊባሉ ይገባል።

አንዴ MATLAB ን ከከፈቱ በኋላ የሚከተለውን በትእዛዝ መስኮት ፣ “መረጃ = ኦዲዮዴቪንፎ” ላይ ያሂዱ እና በ ‹ውፅዓት› አማራጭ ላይ ሁለቴ ጠቅ ያድርጉ። ለውጫዊ የጆሮ ማዳመጫዎች/ድምጽ ማጉያ አማራጭ የመታወቂያ ቁጥሩን ያግኙ። በማሽንዎ ላይ በመመስረት እንደ “ተናጋሪ / የጆሮ ማዳመጫዎች…” ወይም “ውጫዊ…” ወይም “አብሮገነብ ውፅዓት…” ያለ ነገር ይሆናል። በዚህ የመታወቂያ ቁጥር ላይ “የውጭ ተናጋሪ መታወቂያ” ያዘጋጁ።

አሁን የእኛ ስርዓት በትክክል መዋቀሩን እንፈትሽ። በሁሉም መንገድ የኮምፒተርዎን ድምጽ ያጥፉት። የኦዲዮ ገመዱን ከኮምፒዩተርዎ ይንቀሉ እና ይልቁንስ የጆሮ ማዳመጫዎችን ስብስብ ይሰኩ ለ GUI ምልክት ወደ ሻካራ ለመላክ ግንኙነቱን እንፈትሻለን። ከዚህ በታች እንደሚታየው በጽሑፍ መስክ ውስጥ እንደ የመንዳት ድግግሞሽ 60 Hz ያስገቡ። (ይህ መስክ እስከ 150 Hz ድረስ እሴቶችን ይቀበላል)። ይህ ለማዋቀርዎ አስገዳጅ ድግግሞሽ ነው። ከዚያ የመንጃውን ስፋት በግምት ወደ 0.05 እሴት ያንሸራትቱ። ከዚያ ለጆሮ ማዳመጫዎችዎ ምልክት ለመላክ “ስርዓቱን ያብሩ” የሚለውን ቁልፍ ይጫኑ። ይህ የጆሮ ማዳመጫዎችዎን አንዱን ሰርጦች (ግራ ወይም ቀኝ) ይቀሰቅሳል። አንድ ድምጽ እስኪሰማ ድረስ የኮምፒተርዎን መጠን ይጨምሩ። አንዴ የሚሰማ ድምጽ ከተሰማ እና “ድምፁ መጫወት ማቆም” መሆኑን “ስርዓቱን አጥፋ” ን ይምቱ። በሚሠራበት ጊዜ የስርዓትዎን ድግግሞሽ ወይም የመንዳት ስፋት ለመለወጥ ፣ “ቅንብሮችን ያድሱ” የሚለውን ቁልፍ ይምቱ።

ደረጃ 5 የንዝረት ቅዳሴ ጉባኤን ይፍጠሩ

አሁን እኛ በፈሳችን ውስጥ የምናስገባውን የሚንቀጠቀጥ የጅምላ ስርዓት መሰብሰብ እንጀምራለን። በዚህ ደረጃ የፍጥነት መለኪያዎችን ችላ ይበሉ እና ሉሉን ፣ አያያ,ችን ፣ የሄክ ፍሬዎችን እና ጸደይን በማሰባሰብ ላይ ያተኩሩ። በእያንዲንደ ብጁ ማያያዣዎች ውስጥ የብረት ሄክስ ኖት በተቀመጡ መከለያዎች እና በ 5/64 Al አለን ቁልፍ ያስጠብቁ። ከእነዚህ ውስጥ አንዱን ከአሉሚኒየም ሄክስ ኖት እና ከአሉሚኒየም ክር ሮድ ጋር ወደ ሉል ያገናኙ። ከላይ እንደሚታየው ሁለቱንም ያጣምሩ። በመጨረሻ ፣ ሁለተኛውን የታጠፈውን ሮድ ወደ ላይኛው አገናኝ ያዙሩት እና በከፊል በአሉሚኒየም ሄክስ ኖት ላይ ይከርክሙት።

ደረጃ 6 - የፍጥነት መለኪያዎችን እና አርዱዲኖን ያክሉ

ከላይ ያለውን ስዕላዊ መግለጫ በመጠቀም አርዱዲኖን ከአክስሌሮሜትር ጋር ያገናኙ። ረዥሙን ቀስተ ደመና ገመዶችን ለመፍጠር የወንድ-ወንድ ሽቦዎችን (በስዕሉ ላይ እንደ ነጭ ፣ ግራጫ ፣ ሐምራዊ ፣ ሰማያዊ እና ጥቁር ምስል) ይጠቀሙ እና ከሴት-ወንድ ሽቦዎች (ቀይ ፣ ቢጫ ፣ ብርቱካናማ ፣ አረንጓዴ እና ብናማ). ሁለተኛው ጫፍ ከአክስሌሮሜትር ጋር ይገናኛል። የ “GND” (መሬት) እና “ቪሲሲ” (3.3 ቮልት) የፍጥነት መለኪያ ወደቦች ከዳቦ ሰሌዳው ጋር የሚዛመዱ መሆናቸውን እና የ “X” ወደብ በአርዱዲኖ ከሚገኙት A0 እና A3 ወደቦች ጋር መጣጣሙን ያረጋግጡ።

5x3mm 3/16'x1/8 '' ብሎኖችን በመጠቀም የመጨረሻውን የፍጥነት መለኪያዎችን ወደ ንዝረት ቅዳሴ ስብሰባ ያያይዙ። አርዱinoኖ ኮድ እንዲሠራ የ TOP የፍጥነት መለኪያ ከ A0 እና ከ BOTTOM የፍጥነት መለኪያ ወደ A3 መገናኘቱን ማረጋገጥ ያስፈልግዎታል።

አርዱዲኖን ራሱ ለማዋቀር በመጀመሪያ የአርዱዲኖን ሶፍትዌር በኮምፒተርዎ ላይ ያውርዱ። የዩኤስቢ 2.0 ገመድ በመጠቀም አርዱዲኖን ወደ ኮምፒተርዎ ይሰኩት። የቀረበውን ፋይል ይክፈቱ ወይም ይቅዱ እና ወደ አዲስ ፋይል ይለጥፉት። በላይኛው አሞሌ ውስጥ ወዳለው መሣሪያ ይሂዱ እና አርዱዲኖ ኡኖን ለመምረጥ በ “ቦርድ” ላይ ያንዣብቡ። አንድ ወደ ታች ፣ በ “ወደብ” ላይ ያንዣብቡ እና አርዱዲኖ ኡኖን ይምረጡ።

ደረጃ 7 የመጨረሻውን ስርዓት ያዘጋጁ

የአቀማመጃው የመጨረሻ ደረጃ-ሁሉንም በአንድ ላይ ማስቀመጥ! የአዞን ክሊፖች ከተናጋሪው በማላቀቅ እና ድምጽ ማጉያውን በ 6-32 x ½ '' Hex head screws ፣ 6-32 hex nut እና 9/64 '' Allen Key አማካኝነት በመኖሪያ ቤቱ ስብሰባ አናት ላይ በማወዛወዝ ይጀምሩ። በመቀጠልም የሚንቀጠቀጠውን የጅምላ ስብሰባ (በአክስሌሮሜትር) ወደ ድምጽ ማጉያው ያዙሩት። ለተሻለ ውጤት የፍጥነት መለኪያ ሽቦዎችን እንዳያደናቅፉ የድምፅ ማጉያውን ማዞር እንመክራለን። የጅምላውን ከአሉሚኒየም ሄክስ ኖት ጋር ወደ ተናጋሪው ያጥብቁት።

በመጨረሻ ፣ የቤቶች ስብሰባውን ሶስት ጎኖች ከላይ ወደ ላይ ያስገቡ። የ 8-32 x 3/4”የሄክስ ራስ ብሎኖችን እና 8-32 ሄክ ፍሬዎችን በመጠቀም የቤቶች ስብሰባውን ደህንነት ይጠብቁ። በመጨረሻም የአዞን ክሊፖች ወደ ተናጋሪው ያያይዙት። ሙከራ ለመጀመር ዝግጁ ነዎት!

ሉል ሙሉ በሙሉ እስኪጠልቅ ድረስ የምርጫዎን ፈሳሽ ይምረጡ እና የፕላስቲክ ጽዋዎን ይሙሉ። ሉሉ በከፊል እንዲሰምጥ አይፈልጉም ፣ ነገር ግን ፈሳሹ የአሉሚኒየም ሄክስ ኖት እስኪነካ ድረስ ሉሉ እንዳይሰምጥ ይጠንቀቁ።

ደረጃ 8 ክፍል 2 ሙከራውን ማካሄድ

አሁን የእኛን ስብሰባ ጨርሰናል ፣ ውሂባችንን መመዝገብ እንችላለን። በተቀመጠ የማሽከርከር ስፋት ላይ ከ 15 - 75 Hz መካከል ድግግሞሾችን ያጥባሉ። የ 5 Hz ጭማሪዎችን እንመክራለን ፣ ግን ይህ ለተጨማሪ ትክክለኛ ውጤቶች ሊለወጥ ይችላል። አርዱዲኖ በ csv ፋይል ውስጥ ለሚመዘግቡት ተናጋሪው (ከፍተኛ የፍጥነት መለኪያ) እና ሉል (የታችኛው የፍጥነት መለኪያ) ሁለቱንም ፍጥነት ይመዘግባል። የቀረበው የ MATLAB ኮድ 1 እና 2 በ csv እሴቶች ውስጥ እንደ የተለየ ዓምዶች ያነባል ፣ ምልክቱን ለማሰናከል ሁለት-ምልክት ፎሪየር ለውጥን ያድርጉ እና የተገኘውን የላይኛው እና የታችኛው የፍጥነት መለኪያ የውጤት ጥምርታ ያትሙ። የ MATLAB ኮድ 3 እነዚህን የመጠን መለኪያዎች እና የመጀመሪያ ግምታዊ viscosity ይቀበላል እና የሙከራ እና የተሰላ ሬሾዎችን እና ድግግሞሾችን ያሴራል። የተገመተውን viscosityዎን በመለዋወጥ እና ይህንን ግምት በእይታ ከሙከራ ውሂብ ጋር በማወዳደር ፣ የፈሳሽዎን viscosity መወሰን ይችላሉ።

ስለ MATLAB ኮድ ጥልቅ ማብራሪያ ፣ የተያያዘውን የቴክኒክ ሰነድ ይመልከቱ።

ደረጃ 9 በ CSV ውስጥ ውሂብ መቅዳት

መረጃን መቅዳት ለመጀመር ፣ በመጀመሪያ ክፍልዎ 1 ላይ እንደተገለፀው ማዋቀሩን ማጠናቀቁን ያረጋግጡ። በላይኛው ቀኝ ጥግ ላይ ያለውን “ስቀል” ቁልፍን ጠቅ በማድረግ የአርዱኖ ኮድዎን ወደ መሣሪያዎ ይስቀሉ። አንዴ በተሳካ ሁኔታ ከተጫነ ወደ “መሣሪያዎች” ይሂዱ እና “ተከታታይ ሞኒተር” ን ይምረጡ። Serial Monitor ወይም Serial Plotter ን ሲከፍቱ የባውድ ቁጥር በኮድ (115200) ውስጥ ካለው የባውድ ቁጥር ጋር እኩል መሆኑን ያረጋግጡ። የላይኛው እና የታችኛው የፍጥነት መለኪያ ንባቦች ሁለት የውሂብ ዓምዶች ሲፈጠሩ ያያሉ።

MATLAB GUI ን ይክፈቱ እና ለሙከራዎ የመንዳት ስፋት ይምረጡ (እኛ 0.08 አምፔሮችን እና 0.16 አምፔሮችን እንጠቀም ነበር)። መረጃን በየ 5 Hz (13 የውሂብ ስብስቦች) በመቅዳት በ 15 - 75 Hz ድግግሞሾችን ያጥባሉ። የማሽከርከር ድግግሞሹን ወደ 15 Hz በማቀናበር ይጀምሩ እና “ስርዓቱን ያብሩ” ን በመምታት ስርዓቱን ያብሩ። ይህ ድምጽ ማጉያዎን ያበራል ፣ ይህም ሉሉን ያስከትላል እና ወደ ላይ እና ወደ ታች ይንቀጠቀጣል። ወደ የእርስዎ Arduino Serial Monitor ይመለሱ እና አዲስ ውሂብ መሰብሰብ ለመጀመር “ውፅዓት አጥራ” ን ይምቱ። ይህ ቅንብር ለ 6 ሰከንዶች ያህል እንዲሠራ ይፍቀዱ እና ከዚያ አርዱዲኖን ከኮምፒዩተርዎ ይንቀሉ። ተከታታይ ተቆጣጣሪው ስለ 4 ፣ 500-5 ፣ 000 የውሂብ ግቤቶችን በሲኤስቪ ፋይል ውስጥ ለመቅዳት እና ለመለጠፍ የሚያስችል ቀረጻን ያቆማል። ሁለቱን የውሂብ አምዶች በሁለት የተለያዩ ዓምዶች (ዓምዶች 1 እና 2) ይከፋፍሉ። ይህንን csv “15hz.csv” እንደገና ይሰይሙ።

አርዱኢኖዎን ወደ ኮምፒተርዎ መልሰው ይሰኩት (ወደቡን እንደገና ማስጀመርዎን ያረጋግጡ) እና ለሲቪቪ ፋይሎች የስምምነት ውሉን መከተልዎን ለማረጋገጥ ለ 20 Hz ፣ 25 Hz ፣… 75Hz ይህንን ሂደት ይድገሙት። እነዚህ ፋይሎች በ MATLAB እንዴት እንደሚነበቡ ለተጨማሪ መረጃ ቴክኒካዊ ሰነዱን ይመልከቱ።

በድግግሞሽ መጥረግ ላይ የአመዛኙ ጥምርታ ለውጦችን ለመመልከት ከፈለጉ ፣ ይህንን ልዩነት በእይታ ለመመልከት የ Arduino Serial Plotter ን በተጨማሪ መጠቀም ይችላሉ።

ደረጃ 10 መረጃዎን በ MATLAB ኮድ ያስኬዱ

አንዴ የሙከራ ውሂብ በ CSV ፋይሎች መልክ ከተገኘ ፣ ቀጣዩ ደረጃ ውሂቡን ለማስኬድ የቀረበውን ኮዳችንን መጠቀም ነው። ኮዱን ስለመጠቀም ዝርዝር መመሪያዎችን እና ስለ መሰረታዊ ሂሳብ ማብራሪያ ፣ ቴክኒካዊ ሰነዳችንን ይመልከቱ። ግቡ ለላይ እና ለታች የፍጥነት መለኪያ የፍጥነት መጠንን ማግኘት ፣ ከዚያ የታችውን ስፋት ወደ ላይኛው ጥምርታ ማስላት ነው። ይህ ሬሾ ለእያንዳንዱ የመንዳት ድግግሞሽ ይሰላል። ከዚያም ሬሾዎቹ እንደ የመንዳት ድግግሞሽ ተግባር ሆነው ተቀርፀዋል።

ይህ ሴራ ከተገኘ በኋላ ሌላ የኮድ ስብስብ (በቴክኒካዊ ሰነዱ ውስጥ እንደገና ተዘርዝሯል) የፈሳሹን viscosity ለመወሰን ጥቅም ላይ ይውላል። ይህ ኮድ ተጠቃሚው ለ viscosity የመጀመሪያ ግምት እንዲያስገባ ይጠይቃል ፣ እናም ይህ የመጀመሪያ ግምት ከትክክለኛው viscosity በታች መሆኑ አስፈላጊ ነው ፣ ስለሆነም ኮዱ በትክክል አይሰራም በጣም ዝቅተኛ viscosity መገመትዎን ያረጋግጡ። ኮዱ ከሙከራ ውሂቡ ጋር የሚዛመድ viscosity ካገኘ በኋላ ከዚህ በታች እንደሚታየው አንድ ሴራ ያመነጫል እና የመጨረሻውን viscosity እሴት ያሳያል። ሙከራውን በማጠናቀቁ እንኳን ደስ አለዎት!

ደረጃ 11 - ፋይሎች

በአማራጭ

drive.google.com/file/d/1mqTwCACTO5cjDKdUSCUUhqhT9K6QMigC/view?usp=sharing