Tus Nqi Tus Nqi Rheometer: 11 Kauj Ruam (nrog Duab)

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:24

Lub hom phiaj ntawm cov lus qhia no yog los tsim tus nqi qis rheometer los sim ua kom pom cov viscosity ntawm cov kua. Txoj haujlwm no tau tsim los ntawm pab pawg ntawm University Brown hauv kev kawm qib siab thiab kawm tiav cov tub ntxhais kawm hauv chav kawm Vibration of Mechanical Systems.

Lub rheometer yog lub cuab yeej ntsuas ntsuas siv los ntsuas qhov viscosity ntawm cov kua (tuab npaum li cas lossis nplaum cov kua yog - xav tias dej piv rau zib ntab). Muaj qee qhov rheometers uas tuaj yeem ntsuas qhov viscosity ntawm cov kua los ntawm kev ntsuas cov lus teb ntawm cov kab ke vibrating submerged hauv cov kua. Hauv txoj haujlwm tus nqi ntsuas tus nqi qis no, peb tau tsim lub tshuab vibrating los ntawm tus kheej thiab lub caij nplooj ntoo hlav txuas nrog tus hais lus los ntsuas cov lus teb ntawm ntau zaus. Los ntawm kab lus teb no, koj tuaj yeem pom qhov viscosity ntawm cov kua.

Khoom siv:

Cov Ntaub Ntawv Xav Tau:

Vaj Huam Sib Luag:

• Pawg Thawj Coj (11 '' W x 9 '' H) (ntawm no) $ 1.19
• 12 x 8-32 x 3/4 `` Hex taub hau ntsia hlau (ntawm no) $ 9.24 tot
• 12 x 8-32 Hex txiv ntoo (ntawm no) $ 8.39
• 4 x 6-32 x ½ '' Hex taub hau ntsia hlau (ntawm no) $ 9.95
• 4 x 6-32 Hex txiv ntoo (ntawm no) $ 5.12
• 9/64 `` Allen Key (ntawm no) $ 5.37

Electronics:

• 12V fais fab mov (ntawm no) $ 6.99
• Amplifier (ntawm no) $ 10.99
• Aux Cable (ntawm no) $ 7.54
• Jumper Hlau (saib hauv qab)
• Cov nab kuab (ntawm no) $ 5.19
• Hais lus (ntawm no) $ 4.25
• Ntsia Hlau Tsav (ntawm no) $ 5.99

Caij nplooj ntoos hlav & Sphere Teeb:

• 3D tshuab luam ntawv cob (sib txawv)
• 2 x accelerometers (peb siv cov no) $ 29.90
• 10 x poj niam-txiv neej zaj sawv kab (ntawm no) $ 4.67
• 12 x txiv neej-txiv neej zaj sawv kab (ntawm no) $ 3.95
• Arduino Uno (ntawm no) $ 23.00
• USB 2.0 Cable Hom A rau B (ntawm no) $ 3.95
• Pawg mov ci (ntawm no) $ 2.55
• Compression Springs (peb siv cov no) ??
• 2 x Cov Neeg Txuas Txuas (luam tawm 3D)
• 2 x ⅜ ''-16 Hex txiv ntoo (ntawm no) $ 1.18
• 4 x 8-32 Teeb Screws (ntawm no) $ 6.32
• 4 x ¼ '-20 Hex txiv ntoo (Aluminium) (ntawm no) $ 0.64
• 2 x ¼ ''-20 '' Threaded Rod (Aluminium) (ntawm no) $ 11.40
• 7/64 `` Allen Key
• 5/64 `` Allen Key
• 4 x 5x2mm 3/16''x1/8 '' Screws (ntawm no) $ 8.69

Lwm yam

• Khob yas (ntawm no) $ 6.99
• Ua kua los ntsuas viscosity (peb kuaj karo phoov, zaub glycerine, Hershey cov qhob noom xim kasfes)

QHOV TSEEB: $ 183.45*

*tsis suav nrog 3D tshuab luam ntawv los yog kua

Cov cuab yeej

• Laser Txiav
• 3D tshuab luam ntawv

Software Xav Tau

• MATLAB
• Arduino

Cov Ntaub Ntawv thiab Cov Cai:

• Adobe Illustrator cov ntaub ntawv rau kev sib dhos vaj tsev (Rheometer_Housing.ai)
• Hais lus Controller GUI (ENGN1735_2735_Vibrations_Lab_GUI_v2.mlapp)
• Arduino Rheometer File (rheometer_project.ino)
• Sphere mesh files (cor_0.9cmbody.stl thiab cor_1.5cmbody.stl)
• Custom Connector ASCII geometry file (Connector_File.step)
• MATLAB Code 1 (ff_two_signal.m)
• MATLAB Code 2 (accelprocessor_foruser.m)
• MATLAB Code 3 (rheometer_foruser.m)

Kauj Ruam 1: Ntu 1: Teeb

Yuav teeb tsa lub platform sim li cas.

Kauj Ruam 2: Luam Ntawv 3D thiab Laser Txiav Txhua Qhov (kev cai sib txuas, Spheres, thiab Vaj Tsev)

Kauj Ruam 3: Txuas Cov Khoom Siv Hluav Taws Xob Raws Li Qhia Hauv Qab

Tseem ceeb kom nco ntsoov: Tsis txhob ntsaws lub hwj chim rau hauv lub qhov hluav taws xob kom txog thaum txhua kauj ruam hauv ntu no ua tiav! QHOV TEEB MEEM HAUV POWER SUPPLY thaum ua ib qho kev hloov pauv.

Txhawm rau pib, xyuas kom tseeb tias lub suab nrov tau tso nrog lub pob qhov rooj tig mus. Txuas cov kais dej thiab cov hlua txuas rau sab laug-hauv qab tes txuas ntawm lub tshuab raj. Txuas cov hlua hluav taws xob thiab nws cov xaim hluav taws xob txuas rau sab laug-sab tes saum toj kawg nkaus ntawm lub tshuab raj. Ntsia hlau nqes mus rau lub davhlau ya nyob twg txuas txuas kom ruaj ntseg xaim pins. Ua kom ntseeg tau tias lub davhlau ya nyob twg zoo thiab tsis zoo teeb tsa kom raug nrog lub davhlau ya nyob twg ntawm lub amp thiab kaw cov kab zauv rau tus hais lus. Nco ntsoov tias ob qho yeeb yaj kiab no tsis cuam tshuam nrog.

Kauj ruam 4: GUI Teeb

Tam sim no cov khoom siv hluav taws xob tau teeb tsa, peb tuaj yeem sim GUI uas yuav tso cai rau peb tsav tus neeg hais lus thiab tsim qhov kev sib zog ua rau hauv peb cov kua. Tus neeg hais lus yuav raug tswj los ntawm lub kaw lus kaw suab hauv peb lub khoos phis tawj. Pib los ntawm rub tawm MATLAB thiab GUI code suav nrog saum toj no. NCO TSEG: muaj teeb tsa teeb LED uas yuav tsis siv thiab yuav tsum tsis quav ntsej.

Thaum koj tau qhib MATLAB, khiav cov hauv qab no ntawm lub qhov rai hais kom ua, "info = audiodevinfo" thiab ob npaug nyem rau ntawm 'tso tawm' xaiv. Nrhiav tus lej ID rau sab nrauv lub mloog pob ntseg/hais lus xaiv. Nws yuav yog qee yam xws li "Hais Lus / Lub Pob Ntseg …" lossis "Sab Nraud …" lossis "Cov Khoom Siv Ua Ntej …" nyob ntawm koj lub tshuab. Teem tus "Tus hais lus sab nraud ID" rau tus lej ID no.

Tam sim no cia peb sim tias peb cov txheej txheem teeb tsa raug. TUG KOJ COV LUS QHIA VOLUME DAWB Txhua Txoj Kev. Tshem lub Audio cable los ntawm koj lub khoos phis tawj thiab hloov lub mloog pob ntseg Peb yuav sim qhov kev txuas rau GUI kom xa lub teeb liab mus rau lub shaker. Nkag mus 60 Hz raws li kev tsav tsheb ntau zaus hauv kab ntawv raws li qhia hauv qab no. (Daim teb no lees txais qhov txiaj ntsig txog li 150 Hz). Nov yog qhov yuam kev zaus rau koj teeb tsa. Tom qab ntawd, xaub qhov kev tsav tsheb nce mus rau tus nqi kwv yees li 0.05. Tom qab ntawd, nias lub pob "Turn on system" kom xa lub teeb liab rau koj lub mloog pob ntseg. Qhov no yuav ua rau ib ntawm cov channel (sab laug lossis sab xis) ntawm koj lub mloog pob ntseg. Qhib koj lub computer ntim kom txog thaum hnov lub suab. Ntaus "Kaw qhov system" ib zaug lub suab tuaj yeem hnov thiab ua kom lub suab tsis ua si. Txhawm rau hloov qhov zaus lossis tsav tsheb qhov dav ntawm koj lub kaw lus thaum nws tab tom khiav, ntaus lub pob "Refresh settings".

Kauj Ruam 5: Tsim Lub Rooj Sib Tham Vibrating Mass

Tam sim no peb yuav pib sib sau ua ke cov txheej txheem vibrating uas peb yuav tso rau hauv peb cov kua. Tsis quav ntsej cov ntsuas kev ntsuas hauv cov kauj ruam no thiab tsom mus rau kev sib sau ua ke, txuas, hex txiv ntseej, thiab lub caij nplooj ntoo hlav. Ruaj khov hlau txiv ntseej txiv ntoo hauv txhua qhov kev cai sib txuas nrog cov ntsia hlau thiab 5/64 `` Allen Key. Txuas ib qho ntawm cov no mus rau tus kheej nrog aluminium hex txiv ntoo thiab txhuas Threaded Rod. Muab ob qho tib si raws li qhia saum toj no. Thaum kawg, ntsia hlau Threaded Thib Ob mus rau sab saum toj txuas thiab ib feem ntsia hlau ntawm txhuas txiv ntoo hex.

Kauj Ruam 6: Ntxiv Accelerometers & Arduino

Siv daim duab saum toj no, txuas cov arduino mus rau qhov ntsuas nrawm. Txhawm rau tsim cov kab zaj sawv ntev, siv cov txiv neej-txiv neej cov xov hlau (daim duab hauv daim duab ua dawb, txho, ntshav, xiav, thiab dub) thiab txuas lawv rau cov poj niam-txiv neej cov xov hlau (liab, daj, txiv kab ntxwv, ntsuab, thiab xim av). Qhov thib ob kawg yuav txuas rau qhov ntsuas qhov ntsuas. Nco ntsoov tias "GND" (Hauv av) thiab "VCC" (3.3 Volts) cov chaw nres nkoj ntsuas qhov ntsuas tau sib phim rau ntawm lub khob cij thiab tias "X" chaw nres nkoj tau sib phim rau A0 thiab A3 chaw nres nkoj hauv Arduino.

Txuas qhov ntsuas qhov ntsuas kawg mus rau Kev Sib Tham Sib Tham siv 5x3mm 3/16''x1/8 '' screws. Koj yuav tsum tau ua kom ntseeg tau TOP lub ntsuas cua txuas nrog A0 thiab BOTTOM lub ntsuas cua mus rau A3 txhawm rau kom Arduino code ua haujlwm.

Txhawm rau teeb tsa Arduino nws tus kheej, xub rub tawm lub software arduino mus rau koj lub computer. Txuas lub Arduino rau hauv koj lub computer siv USB 2.0 Cable. Qhib cov ntaub ntawv muab lossis theej thiab muab nws tso rau hauv cov ntawv tshiab. Nkag mus rau Cov Cuab Yeej nyob rau sab saum toj kawg nkaus thiab yuj dua "Pawg:" los xaiv Arduino Uno. Ib qho nqis, yuj dua "Chaw Nres Nkoj" thiab xaiv Arduino Uno.

Kauj Ruam 7: Teeb Qhov System Kawg

Kauj ruam kawg ntawm kev teeb tsa-muab nws tso ua ke! Pib los ntawm unclipping tus nab kuab los ntawm tus hais lus thiab ntswj tus neeg hais lus mus rau sab saum toj ntawm lub tsev sib dhos nrog 6-32 x ½ '' Hex lub taub hau ntsia hlau, 6-32 hex txiv ntseej thiab 9/64 '' Allen Key. Tom ntej no, ntswj lub vibrating pawg sib sau ua ke (nrog rau cov accelerometers) rau hauv tus hais lus. Rau qhov ua tau zoo tshaj plaws, peb pom zoo tig tus hais lus kom tsis txhob cuam tshuam cov xov tooj cua nrawm. Zuaj qhov hnyav rau tus hais lus nrog aluminium hex txiv ntoo.

Thaum kawg, qhib peb sab ntawm lub tsev sib dhos ua ke rau saum. Ruaj lub tsev sib dhos siv 8-32 x 3/4 `` Hex taub hau ntsia hlau thiab 8-32 hex txiv ntseej. Thaum kawg, rov txuas cov kais dej txuas rau tus hais lus. Koj npaj tau pib sim!

Xaiv koj cov kua dej uas koj xaiv thiab sau koj lub khob yas kom txog thaum lub thoob dej tag. Koj tsis xav kom lub ntiaj teb nyob hauv ib nrab dej, tab sis tseem yuav tsum tau ceev faj kom tsis txhob hla tus kheej kom deb li deb tau kom cov kua nkag mus rau aluminium hex txiv ntoo.

Kauj Ruam 8: Ntu 2: Khiav Kev sim

Tam sim no peb tau ua tiav peb lub rooj sib txoos tiav, peb tuaj yeem sau peb cov ntaub ntawv. Koj yuav cheb hla cov zaus ntawm 15 - 75 Hz ntawm kev teeb tsa tsav tsheb. Peb pom zoo nce ntxiv ntawm 5 Hz, tab sis qhov no tuaj yeem hloov pauv rau qhov txiaj ntsig tau meej dua. Arduino yuav sau ob qho nrawm rau tus hais lus (sab saum toj accelerometer) thiab tus kheej (hauv qab accelerometer) uas koj yuav sau hauv cov ntawv csv. MATLAB Txoj Cai 1 & 2 tau muab yuav nyeem hauv csv qhov tseem ceeb raws kab sib cais, ua ob lub teeb liab plaub zaus hloov pauv mus rau lub suab nrov nrov, thiab luam tawm qhov ua tiav qhov sib piv ntawm sab saum toj thiab hauv qab ntsuas qhov ntsuas. MATLAB Txoj Cai 3 yuav lees txais cov kev ntsuas qhov dav thiab qhov pib kwv yees viscosity thiab npaj cov kev sim thiab suav qhov sib piv piv rau zaus. Los ntawm kev sib txawv koj kwv yees viscosity thiab sib piv qhov muag qhov kev kwv yees no rau cov ntaub ntawv sim, koj yuav tuaj yeem txiav txim siab qhov viscosity ntawm koj cov kua.

Txog kev piav qhia tob ntawm MATLAB cov cai, saib cov ntaub ntawv txheej txheem txuas nrog.

Kauj Ruam 9: Sau Cov Ntaub Ntawv hauv CSV

Txhawm rau pib sau cov ntaub ntawv, ua ntej ua ntej kom ntseeg tau tias koj teeb tsa tau ua tiav raws li tau piav qhia hauv Ntu 1. Nco ntsoov tias lub Amplifier tau txuas rau lub qhov hluav taws xob. Rub koj tus lej Arduino rau koj lub cuab yeej los ntawm nyem rau "Upload" khawm nyob rau sab saud sab xis. Thaum qhov ntawd tau ua tiav xa mus, mus rau "Cov Cuab Yeej" thiab xaiv "Serial Monitor." Nco ntsoov tias thaum koj qhib Serial Monitor lossis Serial Plotter tias tus lej baudd sib npaug rau tus lej baudd hauv tus lej (115200). Koj yuav pom ob kab ntawv ntawm cov ntaub ntawv raug tsim uas yog sab saud thiab hauv qab ntsuas nrawm.

Qhib MATLAB GUI thiab xaiv lub zog tsav rau koj qhov kev sim (peb siv 0.08 amperes thiab 0.16 amperes). Koj yuav cheb hla qhov zaus 15 - 75 Hz, kaw cov ntaub ntawv txhua 5 Hz (13 pawg ntawm cov ntaub ntawv tag nrho). Pib los ntawm kev teeb tsa kev tsav tsheb mus rau 15 Hz thiab qhib lub kaw lus los ntawm kev ntaus "Qhib qhov system." Qhov no yuav tig koj tus neeg hais lus, ua rau lub ntsej muag thiab teeb tsa kom co co nce thiab nqis. Rov qab mus rau koj Arduino Serial Monitor thiab ntaus "Clear Output" kom pib sau cov ntaub ntawv tshiab. Cia qhov teeb tsa no khiav mus txog 6 vib nas this, thiab tom qab ntawd tshem lub Arduino ntawm koj lub khoos phis tawj. Serial Monitor yuav tso tseg qhov kaw cia, tso cai rau koj luam thiab luam tawm txog 4, 500-5, 000 cov ntaub ntawv nkag mus rau hauv cov ntaub ntawv csv. Muab faib ob kab ntawm cov ntaub ntawv ua ob kab sib cais (Kab 1 thiab 2). Hloov lub npe no "15hz.csv".

Txuas koj Arduino rov qab rau hauv koj lub khoos phis tawj (ua kom rov pib dua Chaw Nkag) thiab rov ua cov txheej txheem no rau zaus 20 Hz, 25 Hz, … 75Hz kom ntseeg tau tias ua raws cov lus cog tseg rau CSV cov ntaub ntawv. Saib cov ntaub ntawv qhia paub ntxiv txog yuav ua li cas cov ntaub ntawv no tau nyeem los ntawm MATLAB.

Yog tias koj xav soj ntsuam qhov sib piv qhov sib pauv hloov pauv ntau zaus, koj tuaj yeem siv qhov Arduino Serial Plotter kom pom qhov sib txawv no.

Kauj Ruam 10: Txheej Txheem Koj Cov Ntaub Ntawv nrog MATLAB Code

Thaum cov ntaub ntawv sim tau txais hauv daim ntawv ntawm CSV cov ntaub ntawv, cov kauj ruam tom ntej yog siv peb cov cai muab los ua cov ntaub ntawv. Yog xav paub cov lus qhia ntxaws txog kev siv tus lej thiab rau kev piav qhia ntawm kev ua lej zauv, saib peb cov ntaub ntawv thev naus laus zis. Lub hom phiaj yog kom tau txais qhov dav ntawm kev nrawm rau sab saum toj thiab hauv qab ntsuas nrawm, tom qab ntawd los xam qhov sib piv ntawm qhov dav hauv qab mus rau qhov siab tshaj plaws. Qhov piv no yog xam rau txhua qhov kev tsav tsheb. Cov lej sib piv tau npaj tseg raws li kev ua haujlwm ntawm kev tsav tsheb ntau zaus.

Thaum cov phiaj xwm no tau txais, lwm txheej txheej (rov piav qhia ntxaws hauv cov ntaub ntawv txheej txheem) tau siv los txiav txim siab cov kua viscosity. Txoj cai no xav kom tus neeg siv nkag mus thawj qhov kev kwv yees rau qhov viscosity, thiab nws yog qhov tseem ceeb uas qhov kev kwv yees thawj zaug qis dua qhov viscosity tiag, yog li nco ntsoov twv seb qhov viscosity qis heev yog li cov cai yuav tsis ua haujlwm zoo. Thaum cov cai tau pom qhov viscosity uas haum rau cov ntaub ntawv sim, nws yuav tsim cov phiaj xwm zoo ib yam li hauv qab no thiab yuav qhia tus nqi viscosity kawg. Nrog koj zoo siab rau qhov ua tiav qhov kev sim!

Kauj ruam 11: Cov ntaub ntawv

Xwb:

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