কম খরচে রিওমিটার: 11 টি ধাপ (ছবি সহ)

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 07:56

এই নির্দেশের উদ্দেশ্য হল পরীক্ষামূলকভাবে তরলের সান্দ্রতা খুঁজে পেতে কম খরচে রিওমিটার তৈরি করা। এই প্রকল্পটি ব্রাউন ইউনিভার্সিটির আন্ডারগ্র্যাড এবং স্নাতক ছাত্রদের একটি দল দ্বারা তৈরি করা হয়েছিল যান্ত্রিক সিস্টেমের কম্পন শ্রেণীতে।

রিওমিটার হল একটি ল্যাব ডিভাইস যা তরলের সান্দ্রতা পরিমাপ করতে ব্যবহৃত হয় (তরলটি কত ঘন বা স্টিকি - জল বনাম মধু ভাবুন)। কিছু নির্দিষ্ট রিওমিটার আছে যেগুলো তরল পদার্থের সান্দ্রতা পরিমাপ করে তরলে নিমজ্জিত একটি কম্পন ব্যবস্থার প্রতিক্রিয়া পরিমাপ করে। এই কম খরচে রিওমিটার প্রকল্পে, আমরা বিভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে প্রতিক্রিয়া পরিমাপ করার জন্য একটি স্পিকারের সাথে সংযুক্ত একটি গোলক এবং বসন্ত থেকে একটি কম্পন ব্যবস্থা তৈরি করেছি। এই প্রতিক্রিয়া বক্ররেখা থেকে, আপনি তরলের সান্দ্রতা খুঁজে পেতে পারেন।

সরবরাহ:

উপকরণ প্রয়োজন:

আবাসন সমাবেশ:

• কণা বোর্ড (11’’ W x 9’’ H) (এখানে) $ 1.19
• 12 x 8-32 x 3/4 "হেক্স হেড স্ক্রু (এখানে) $ 9.24 টোট
• 12 x 8-32 হেক্স বাদাম (এখানে) $ 8.39
• 4 x 6-32 x ½’’ হেক্স হেড স্ক্রু (এখানে) $ 9.95
• 4 x 6-32 হেক্স বাদাম (এখানে) $ 5.12
• 9/64 "অ্যালেন কী (এখানে) $ 5.37

ইলেকট্রনিক্স:

• 12V পাওয়ার সাপ্লাই (এখানে) $ 6.99
• পরিবর্ধক (এখানে) $ 10.99
• অক্স কেবল (এখানে) $ 7.54
• জাম্পার ওয়্যার (নিচে দেখুন)
• অ্যালিগেটর ক্লিপস (এখানে) $ 5.19
• স্পিকার (এখানে) $ 4.25
• স্ক্রু ড্রাইভার (এখানে) $ 5.99

বসন্ত এবং গোলক সেট আপ:

• 3D প্রিন্টার রজন (পরিবর্তনশীল)
• 2 x অ্যাকসিলরোমিটার (আমরা এগুলো ব্যবহার করেছি) $ 29.90
• 10 x মহিলা-পুরুষ রেইনবো ক্যাবল (এখানে) $ 4.67
• 12 x পুরুষ-পুরুষ রেনবো ক্যাবল (এখানে) $ 3.95
• Arduino Uno (এখানে) $ 23.00
• ইউএসবি 2.0 কেবল টাইপ এ থেকে বি (এখানে) $ 3.95
• রুটি বোর্ড (এখানে) $ 2.55
• কম্প্রেশন স্প্রিংস (আমরা এগুলো ব্যবহার করেছি) ??
• 2 এক্স কাস্টম সংযোগকারী (3D মুদ্রিত)
• 2 x ⅜’’-16 হেক্স বাদাম (এখানে) $ 1.18
• 4 x 8-32 সেট স্ক্রু (এখানে) $ 6.32
• 4 x ¼’’-20 হেক্স বাদাম (অ্যালুমিনিয়াম) (এখানে) $ 0.64
• 2 x ¼’’-20’’ থ্রেডেড রড (অ্যালুমিনিয়াম) (এখানে) $ 11.40
• 7/64 "অ্যালেন কী
• 5/64 "অ্যালেন কী
• 4 x 5x2mm 3/16’'x1/8’’ স্ক্রু (এখানে) $ 8.69

অন্যান্য

• প্লাস্টিক কাপ (এখানে) $ 6.99
• সান্দ্রতা পরীক্ষা করার জন্য তরল (আমরা কারো সিরাপ, উদ্ভিজ্জ গ্লিসারিন, হার্শির চকলেট সিরাপ পরীক্ষা করেছি)

মোট খরচ: $ 183.45*

*3 ডি প্রিন্টার রজন বা তরল অন্তর্ভুক্ত নয়

সরঞ্জাম

• লেজার কাটার
• 3D প্রিন্টার

সফটওয়্যার প্রয়োজন

• ম্যাটল্যাব
• আরডুইনো

ফাইল এবং কোড:

• আবাসন সমাবেশের জন্য Adobe Illustrator ফাইল (Rheometer_Housing.ai)
• স্পিকার কন্ট্রোলার GUI (ENGN1735_2735_Vibrations_Lab_GUI_v2.mlapp)
• Arduino Rheometer ফাইল (rheometer_project.ino)
• গোলক জাল ফাইল (cor_0.9cmbody.stl এবং cor_1.5cmbody.stl)
• কাস্টম সংযোগকারী ASCII জ্যামিতি ফাইল (Connector_File.step)
• ম্যাটল্যাব কোড 1 (ff_two_signal.m)
• MATLAB কোড 2 (accelprocessor_foruser.m)
• ম্যাটল্যাব কোড 3 (rheometer_foruser.m)

ধাপ 1: পর্ব 1: সেট আপ করুন

পরীক্ষামূলক প্ল্যাটফর্ম কীভাবে সেটআপ করবেন।

ধাপ 2: 3D প্রিন্ট এবং লেজার সব অংশ (কাস্টম কানেক্টর, গোলক, এবং হাউজিং) কাটা

ধাপ 3: নীচে দেখানো হিসাবে ইলেকট্রনিক্স সংযোগ করুন

নোট করা গুরুত্বপূর্ণ: এই বিভাগে সমস্ত পদক্ষেপ শেষ না হওয়া পর্যন্ত আউটলেটে বিদ্যুৎ সরবরাহ প্লাগ করবেন না! যেকোনো পরিবর্তন করার সময় সর্বদা বিদ্যুৎ সরবরাহ বন্ধ করে রাখুন।

শুরু করার জন্য, নিশ্চিত করুন যে এম্প্লিফায়ারটি গিঁটটি মুখোমুখি রাখা হয়েছে। এম্প্লিফায়ারের বাম-নীচের হাতের টার্মিনালে অ্যালিগেটর ক্লিপ এবং জাম্পার তারগুলি সংযুক্ত করুন। এম্প্লিফায়ারের বাম দিকের টার্মিনালে পাওয়ার কর্ড এবং তার জাম্পার তার সংযুক্ত করুন। তারের পিনগুলি সুরক্ষিত করতে টার্মিনাল সংযোগের শেষ দিকে স্ক্রু করুন। নিশ্চিত করুন যে ধনাত্মক এবং নেতিবাচক টার্মিনালগুলি স্পিকারকে এম্প এবং ক্লিপ অ্যালিগেটর ক্লিপগুলিতে টার্মিনালগুলির সাথে সঠিকভাবে লাইন আপ করে। নিশ্চিত করুন যে এই দুটি ক্লিপ যেন যোগাযোগে না আসে।

ধাপ 4: GUI সেট আপ

এখন যেহেতু ইলেকট্রনিক্স সেট আপ করা হয়েছে, আমরা GUI পরীক্ষা করতে পারি যা আমাদের স্পিকার চালাতে এবং আমাদের তরলে নিমজ্জিত কম্পন ব্যবস্থা তৈরি করতে দেয়। আমাদের কম্পিউটারে অডিও আউটপুট সিস্টেম দ্বারা স্পিকার নিয়ন্ত্রিত হবে। MATLAB এবং উপরে অন্তর্ভুক্ত GUI কোড ডাউনলোড করে শুরু করুন। দ্রষ্টব্য: LED লাইট সেটিংস আছে যা ব্যবহার করা হবে না এবং উপেক্ষা করা উচিত।

একবার আপনি MATLAB খোলার পর, কমান্ড উইন্ডোতে নিম্নলিখিতটি চালান, "info = audiodevinfo" এবং 'আউটপুট' অপশনে ডাবল ক্লিক করুন। বাহ্যিক হেডফোন/স্পিকার বিকল্পের জন্য আইডি নম্বর খুঁজুন। এটি আপনার মেশিনের উপর নির্ভর করে "স্পিকার / হেডফোন …" বা "বাহ্যিক …" বা "অন্তর্নির্মিত আউটপুট …" এর মতো কিছু হবে। এই আইডি নম্বরে "এক্সটারনাল স্পিকার আইডি" সেট করুন।

এখন পরীক্ষা করা যাক যে আমাদের সিস্টেম সঠিকভাবে সেট আপ করা হয়েছে। আপনার কম্পিউটারের ভলিউম ডাউন করুন সমস্ত পথ। আপনার কম্পিউটার থেকে অডিও কেবলটি আনপ্লাগ করুন এবং পরিবর্তে হেডফোনগুলির একটি সেট প্লাগ করুন আমরা শেকারকে একটি সংকেত পাঠানোর জন্য GUI এর সংযোগ পরীক্ষা করব। নিচে দেখানো হিসাবে টেক্সট ফিল্ডে ড্রাইভিং ফ্রিকোয়েন্সি হিসেবে 60 Hz লিখুন। (এই ক্ষেত্র 150 Hz পর্যন্ত মান গ্রহণ করে)। এটি আপনার সেট আপ করার জন্য বাধ্যতামূলক ফ্রিকোয়েন্সি। তারপর, ড্রাইভিং প্রশস্ততা আনুমানিক 0.05 এর মান পর্যন্ত স্লাইড করুন। তারপরে, আপনার হেডফোনগুলিতে একটি সংকেত পাঠাতে "সিস্টেম চালু করুন" বোতাম টিপুন। এটি আপনার হেডফোনগুলির একটি চ্যানেল (বাম বা ডান) ট্রিগার করবে। আপনার কম্পিউটারের ভলিউম চালু করুন যতক্ষণ না একটি শব্দ শোনা যায়। একবার শ্রবণযোগ্য স্বর শোনা গেলে "সিস্টেম বন্ধ করুন" টিপুন এবং নিশ্চিত করুন যে শব্দটি বাজানো বন্ধ করে দেয়। আপনার সিস্টেম চলমান অবস্থায় ফ্রিকোয়েন্সি বা ড্রাইভিং প্রশস্ততা পরিবর্তন করতে, "রিফ্রেশ সেটিংস" বোতামটি টিপুন।

ধাপ 5: কম্পন ভর সমাবেশ তৈরি করুন

আমরা এখন স্পন্দিত ভর সিস্টেমকে একত্রিত করতে শুরু করব যা আমরা আমাদের তরলে ডুবে যাব। এই ধাপে অ্যাকসিলরোমিটার উপেক্ষা করুন এবং গোলক, সংযোগকারী, হেক্স বাদাম এবং বসন্তকে একত্রিত করার দিকে মনোনিবেশ করুন। সেট স্ক্রু এবং 5/64 '' অ্যালেন কী সহ প্রতিটি কাস্টম সংযোগকারীতে একটি স্টিল হেক্স বাদাম সুরক্ষিত করুন। এর মধ্যে একটিকে অ্যালুমিনিয়াম হেক্স বাদাম এবং অ্যালুমিনিয়াম থ্রেডেড রডের সাথে গোলকের সাথে সংযুক্ত করুন। উপরে দেখানো হিসাবে উভয় একত্রিত করুন। অবশেষে, দ্বিতীয় থ্রেডেড রডটিকে উপরের সংযোগকারীতে স্ক্রু করুন এবং একটি অ্যালুমিনিয়াম হেক্স বাদামে আংশিকভাবে স্ক্রু করুন।

ধাপ 6: অ্যাকসিলরোমিটার এবং আরডুইনো যোগ করুন

উপরের চিত্রটি ব্যবহার করে, আরডুইনোকে অ্যাকসিলরোমিটারের সাথে সংযুক্ত করুন। দীর্ঘ রামধনু তারগুলি তৈরি করতে, পুরুষ-পুরুষ তারগুলি ব্যবহার করুন (চিত্রটিতে সাদা, ধূসর, বেগুনি, নীল এবং কালো হিসাবে চিত্রিত) এবং সেগুলি মহিলা-পুরুষ তারের সাথে সংযুক্ত করুন (লাল, হলুদ, কমলা, সবুজ, এবং বাদামী). দ্বিতীয় প্রান্তটি অ্যাকসিলরোমিটারের সাথে সংযুক্ত হবে। নিশ্চিত করুন যে "GND" (Ground) এবং "VCC" (3.3 Volts) অ্যাকসিলরোমিটার পোর্টগুলি রুটিবোর্ডের সাথে মিলেছে এবং "X" পোর্টটি Arduino এর A0 এবং A3 পোর্টের সাথে মিলেছে।

5x3mm 3/16’’x1/8’’ স্ক্রু ব্যবহার করে কম্পনকারী ভর সমাবেশে চূড়ান্ত অ্যাকসিলরোমিটার সংযুক্ত করুন। Arduino কোডটি কাজ করার জন্য আপনাকে নিশ্চিত করতে হবে যে TOP এক্সিলোমিটার A0 এবং BOTTOM অ্যাকসিলরোমিটার A3 এর সাথে সংযুক্ত।

Arduino নিজেই সেট আপ করতে, প্রথমে আপনার কম্পিউটারে arduino সফটওয়্যারটি ডাউনলোড করুন। USB 2.0 কেবল ব্যবহার করে আপনার কম্পিউটারে Arduino প্লাগ করুন। প্রদত্ত ফাইলটি খুলুন বা একটি নতুন ফাইলে কপি এবং পেস্ট করুন। উপরের বারে টুলটিতে নেভিগেট করুন এবং Arduino Uno নির্বাচন করতে "বোর্ড:" এর উপরে ঘুরুন। একটি নিচে, "পোর্ট" এর উপর ঘুরুন এবং Arduino Uno নির্বাচন করুন।

ধাপ 7: চূড়ান্ত সিস্টেম সেট আপ করুন

সেট-আপের চূড়ান্ত ধাপ-সবকিছু একসাথে রাখা! স্পিকার থেকে অ্যালিগেটর ক্লিপগুলি আনক্লিপ করে শুরু করুন এবং 6-32 x ½’হেক্স হেড স্ক্রু, 6-32 হেক্স বাদাম এবং 9/64 '' অ্যালেন কী দিয়ে স্পিকারকে হাউজিং অ্যাসেম্বলির শীর্ষে স্ক্রু করুন। পরবর্তী, স্পিকারে কম্পনকারী ভর সমাবেশ (অ্যাকসিলরোমিটার সহ) স্ক্রু করুন। সর্বোত্তম ফলাফলের জন্য, আমরা অ্যাকসিলরোমিটারের তারে জট এড়াতে স্পিকারটি ঘুরিয়ে নেওয়ার পরামর্শ দিই। অ্যালুমিনিয়াম হেক্স বাদাম দিয়ে স্পিকারে ভর শক্ত করুন।

অবশেষে, হাউজিং অ্যাসেম্বলির তিনটি দিককে উপরের দিকে স্লট করুন। 8-32 x 3/4 হেক্স হেড স্ক্রু এবং 8-32 হেক্স বাদাম ব্যবহার করে হাউজিং অ্যাসেম্বলি সুরক্ষিত করুন। অবশেষে, স্পিকারে অ্যালিগেটর ক্লিপগুলি পুনরায় সংযুক্ত করুন। আপনি পরীক্ষা শুরু করার জন্য প্রস্তুত!

আপনার পছন্দের তরল চয়ন করুন এবং আপনার প্লাস্টিকের কাপটি পূরণ করুন যতক্ষণ না গোলকটি পুরোপুরি ডুবে যায়। আপনি চান না যে গোলকটি আংশিকভাবে নিমজ্জিত হোক, তবে সাবধান থাকুন যে গোলকটি এতদূর ডুবে না যায় যাতে তরল অ্যালুমিনিয়াম হেক্স বাদাম স্পর্শ করে।

ধাপ 8: পার্ট 2: পরীক্ষা চালানো

এখন যেহেতু আমরা আমাদের সমাবেশ শেষ করেছি, আমরা আমাদের ডেটা রেকর্ড করতে পারি। আপনি একটি সেট ড্রাইভিং প্রশস্ততায় 15 - 75 Hz এর মধ্যে ফ্রিকোয়েন্সি দিয়ে ঝাড়বেন। আমরা 5 Hz বৃদ্ধির সুপারিশ করি, কিন্তু আরো সুনির্দিষ্ট ফলাফলের জন্য এটি পরিবর্তন করা যেতে পারে। Arduino স্পিকার (টপ অ্যাক্সিলারোমিটার) এবং গোলক (নিচের অ্যাক্সিলারোমিটার) এর ত্বরণ উভয়ই রেকর্ড করবে যা আপনি একটি সিএসভি ফাইলে রেকর্ড করবেন। প্রদত্ত ম্যাটল্যাব কোড 1 এবং 2 সিএসভি মানগুলিতে পৃথক কলাম হিসাবে পড়বে, সিগন্যালকে ডি-নয়েজ করার জন্য দুই-সিগন্যাল ফুরিয়ার ট্রান্সফর্ম করবে এবং উপরের এবং নীচের অ্যাকসিলরোমিটারের ফলে প্রশস্ততার অনুপাত প্রিন্ট করবে। ম্যাটল্যাব কোড 3 এই প্রশস্ততা অনুপাত এবং প্রাথমিক অনুমানকৃত সান্দ্রতা গ্রহণ করবে এবং পরীক্ষামূলক এবং গণনা করা অনুপাত বনাম ফ্রিকোয়েন্সিগুলি চক্রান্ত করবে। আপনার অনুমানকৃত সান্দ্রতা পরিবর্তন করে এবং এই অনুমানটিকে পরীক্ষামূলক তথ্যের সাথে তুলনা করে, আপনি আপনার তরলের সান্দ্রতা নির্ধারণ করতে সক্ষম হবেন।

MATLAB কোডের গভীরভাবে ব্যাখ্যা করার জন্য, সংযুক্ত প্রযুক্তিগত ডকুমেন্টেশন দেখুন।

ধাপ 9: একটি CSV তে ডেটা রেকর্ড করা

ডেটা রেকর্ড করা শুরু করার জন্য, প্রথমে নিশ্চিত করুন যে আপনার সেটআপটি পার্ট 1 এ বর্ণিত হয়েছে। উপরের ডান দিকের কোণায় "আপলোড" বোতামে ক্লিক করে আপনার Arduino কোডটি আপনার ডিভাইসে আপলোড করুন। একবার এটি সফলভাবে আপলোড হয়ে গেলে, "সরঞ্জাম" -এ নেভিগেট করুন এবং "সিরিয়াল মনিটর" নির্বাচন করুন। নিশ্চিত করুন যে যখন আপনি সিরিয়াল মনিটর বা সিরিয়াল প্লটার খুলবেন যে বাড সংখ্যাটি কোড (115200) এর বাড নম্বরের সমান। আপনি দেখতে পাবেন যে দুটি কলাম ডেটা তৈরি হচ্ছে যা উপরের এবং নীচের অ্যাকসিলরোমিটার রিডিং।

MATLAB GUI খুলুন এবং আপনার পরীক্ষার জন্য একটি ড্রাইভিং প্রশস্ততা নির্বাচন করুন (আমরা 0.08 অ্যাম্পিয়ার এবং 0.16 অ্যাম্পিয়ার ব্যবহার করেছি)। আপনি ফ্রিকোয়েন্সি 15 - 75 Hz এর মাধ্যমে ঝাড়বেন, প্রতি 5 Hz তে ডেটা রেকর্ড করবেন (মোট 13 সেট ডেটা)। ড্রাইভিং ফ্রিকোয়েন্সি 15 Hz এ সেট করে শুরু করুন এবং "সিস্টেম চালু করুন" টিপে সিস্টেমটি চালু করুন। এটি আপনার স্পিকারটি চালু করবে, যার ফলে গোলক তৈরি হবে এবং আপ এবং ডাউন স্পন্দিত হবে। আপনার Arduino সিরিয়াল মনিটরে ফিরে যান এবং নতুন তথ্য সংগ্রহ শুরু করতে "ক্লিয়ার আউটপুট" টিপুন। এটিকে প্রায় 6 সেকেন্ডের জন্য চালাতে দিন এবং তারপরে আপনার কম্পিউটার থেকে আরডুইনো আনপ্লাগ করুন। সিরিয়াল মনিটর রেকর্ডিং বন্ধ করবে, যা আপনাকে একটি csv ফাইলে প্রায় 4, 500-5, 000 ডেটা এন্ট্রি ম্যানুয়ালি কপি এবং পেস্ট করার অনুমতি দেবে। ডেটার দুটি কলামকে দুটি পৃথক কলামে বিভক্ত করুন (কলাম 1 এবং 2)। এই সিএসভি "15hz.csv" এর নাম পরিবর্তন করুন।

আপনার Arduino কে আবার আপনার কম্পিউটারে প্লাগ করুন (পোর্টটি পুনরায় সেট করা নিশ্চিত করুন) এবং ফ্রিকোয়েন্সি 20 Hz, 25 Hz,… 75Hz এর জন্য এই প্রক্রিয়াটি পুনরাবৃত্তি করুন যাতে CSV ফাইলের নামকরণ কনভেনশন অনুসরণ করা নিশ্চিত হয়। কিভাবে MATLAB দ্বারা এই ফাইলগুলি পড়া হয় সে সম্পর্কে আরও তথ্যের জন্য প্রযুক্তিগত নথি দেখুন।

যদি আপনি ফ্রিকোয়েন্সি সুইপের উপর প্রশস্ততা অনুপাতের পরিবর্তনগুলি পর্যবেক্ষণ করতে চান তবে আপনি এই পার্থক্যটি দৃশ্যত পর্যবেক্ষণ করতে Arduino সিরিয়াল প্লটার ব্যবহার করতে পারেন।

ধাপ 10: MATLAB কোড দিয়ে আপনার ডেটা প্রক্রিয়া করুন

একবার CSV ফাইলের আকারে পরীক্ষামূলক তথ্য পাওয়া গেলে, পরবর্তী ধাপ হল ডেটা প্রক্রিয়া করার জন্য আমাদের প্রদত্ত কোড ব্যবহার করা। কোড ব্যবহারের বিস্তারিত নির্দেশনা এবং অন্তর্নিহিত গণিতের ব্যাখ্যার জন্য, আমাদের প্রযুক্তিগত নথি দেখুন। লক্ষ্য হল উপরের এবং নীচের অ্যাকসিলরোমিটারের জন্য ত্বরণের প্রশস্ততা অর্জন করা, তারপর উপরের প্রশস্ততার সাথে নীচের প্রশস্ততার অনুপাত গণনা করা। এই অনুপাত প্রতিটি ড্রাইভিং ফ্রিকোয়েন্সি জন্য গণনা করা হয়। অনুপাত তারপর ড্রাইভিং ফ্রিকোয়েন্সি একটি ফাংশন হিসাবে চক্রান্ত করা হয়।

একবার এই প্লটটি পাওয়া গেলে, তরল সান্দ্রতা নির্ধারণের জন্য কোডের আরেকটি সেট (আবার প্রযুক্তিগত নথিতে বিস্তারিত) ব্যবহার করা হয়। এই কোডটি ব্যবহারকারীর সান্দ্রতার জন্য একটি প্রাথমিক অনুমান ইনপুট করতে প্রয়োজন, এবং এটি অপরিহার্য যে এই প্রাথমিক অনুমানটি প্রকৃত সান্দ্রতার চেয়ে কম, তাই খুব কম সান্দ্রতা অনুমান করতে ভুলবেন না অন্যথায় কোডটি সঠিকভাবে কাজ করবে না। একবার কোডটি একটি সান্দ্রতা খুঁজে পেয়েছে যা পরীক্ষামূলক ডেটার সাথে মেলে, এটি নীচের চিত্রের মতো একটি প্লট তৈরি করবে এবং চূড়ান্ত সান্দ্রতা মান দেখাবে। পরীক্ষা শেষ করার জন্য অভিনন্দন!

ধাপ 11: ফাইল

বিকল্পভাবে:

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