শিক্ষাগত উদ্দেশ্যে একটি সাধারণ চাপ পরিমাপ ডিভাইস: 4 টি ধাপ

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 08:02

নীচে আপনি চাপ পরিমাপের সাথে খেলার জন্য একটি খুব সহজ এবং সহজে তৈরি করা যন্ত্রের জন্য বিল্ডিং নির্দেশাবলী পাবেন। এটি গ্যাস আইন সম্পর্কিত স্কুল বা অন্যান্য স্টেম সম্পর্কিত প্রকল্পগুলির জন্য ব্যবহারযোগ্য হতে পারে, কিন্তু শক্তি বা ওজন পরিমাপের জন্য অন্যান্য ডিভাইসে সংহত করার জন্য এটিকে অভিযোজিত করা যেতে পারে। যদিও আজকাল চাপ পরিমাপের জন্য প্রচুর সংখ্যক সেন্সর ব্রেকআউট রয়েছে, আমি এই সেন্সরগুলির সাথে খেলতে এবং শিক্ষাগত উদ্দেশ্যে তাদের ব্যবহার করার জন্য একটি সহজ এবং সস্তা ডিভাইস হারিয়েছিলাম। সিরিঞ্জের ভিতরে। ব্রেকআউটটি একটি মাইক্রোকন্ট্রোলারের সাথে সিরিঞ্জের আউটলেট দিয়ে যাওয়া তারের একটি সেট দ্বারা সংযুক্ত থাকে। সিরিঞ্জের আউটলেট গরম আঠা, বা অন্য কোন পদ্ধতি ব্যবহার করে বায়ুচলাচল সিল করা হয়, যার ফলে সিরিঞ্জের ভিতরে বাতাসের একটি সংজ্ঞায়িত পরিমাণ আটকে থাকে। যখন সিরিঞ্জের প্লাঙ্গার সরানো হয়, ভলিউম এবং চাপ পরিবর্তন হবে। Arduino IDE এর সিরিয়াল মনিটর বা সিরিয়াল প্লটার ব্যবহার করে রিয়েল টাইমে পরিমাপ প্রদর্শন করা যায়।

ধাপ 1: ব্যবহৃত উপকরণ

একটি 150 বা 250 মিলি প্লাস্টিক ক্যাথেটার সিরিঞ্জ - ইন্টারনেটের মাধ্যমে অথবা আপনার কাছাকাছি একটি হার্ডওয়্যার বা বাগানের দোকানে কয়েক ডলার বা ইউরোর জন্য পাওয়া যায়। প্রেসার সেন্সর ব্রেকআউট - আমি ব্যাংগুডে কেনা একটি সস্তা BMP280 (তাপমাত্রা এবং চাপ) সেন্সর ব্যবহার করেছি। এটি একটি 3V ব্রেকআউট w/o লেভেল শিফটার, প্রতিটির 2 ডলারের কম। পরিমাপ পরিসীমা 650 এবং প্রায় 1580 hPa এর মধ্যে অবস্থিত। তারগুলি কমপক্ষে সিরিঞ্জের মতো হওয়া উচিত, অন্যথায় তারগুলি এবং ব্রেকআউট সংযোগ করা খুব কঠিন। আপনার সেন্সর ব্রেকআউট হলে প্রয়োজন হয় না, যেমন অ্যাডাফ্রুট সংস্করণ হিসাবে, একটি ইতিমধ্যে বোর্ডে প্রয়োগ করা হয়েছে, অথবা আপনার মাইক্রোকন্ট্রোলার একটি 3V যুক্তি দিয়ে কাজ করছে একটি মাইক্রোকন্ট্রোলার: আমি Arduino Uno, MonkMakesDuino এর একটি সংস্করণ ব্যবহার করেছি, কিন্তু যেকোনো Arduino সামঞ্জস্যপূর্ণ কাজ করা উচিত। এমনকি মাইক্রো: বিট কাজ করে যদি আপনি অ্যাডাফ্রুট থেকে এই নির্দেশাবলী অনুসরণ করেন। এই বিষয়ে আরও একটি আসন্ন পৃথক নির্দেশনায় আলোচনা করা হবে।

সিরিঞ্জের জন্য একটি ধারক কিছু অ্যাপ্লিকেশনের জন্য সহায়ক হতে পারে, কিন্তু প্রয়োজনীয় নয়। Arduino IDE।

ধাপ 2: সমাবেশ এবং আবেদন

আপনার রুটিবোর্ডে সমস্ত অংশ সেট করুন। প্রয়োজনে মাইক্রোকন্ট্রোলার এবং লেভেল শিফটার সংযুক্ত করুন। যদি আপনার রুটিবোর্ডের একটি পাওয়ার রেলকে 5V, অন্যটিকে 3V হিসাবে সংজ্ঞায়িত করুন এবং সেগুলিকে যথাক্রমে মাইক্রোকন্ট্রোলারের 5V, 3V এবং গ্রাউন্ড পোর্টের সাথে সংযুক্ত করুন, তারপর লেভেল শিফটারের 3V, 5V এবং GND পোর্টগুলিকে সংযুক্ত করুন। এখন আরডুইনো এর SDA (A4) এবং SCL (A5) পোর্টগুলিকে লেভেল শিফটারের 5V পাশের দুটি নন-পাওয়ার পোর্টের সাথে সংযুক্ত করুন। অনুগ্রহ করে মনে রাখবেন যে মাইক্রোকন্ট্রোলারগুলির মধ্যে SDA এবং SDA পোর্টগুলি আলাদা, তাই দয়া করে আপনার জন্য চেক করুন তারের ব্যবহার করে আপনার সেন্সরটি সংযুক্ত করুন যা আপনি পরে লেভেল শিফটারের সাথে ব্যবহার করবেন। সেন্সরের এসডিএ এবং এসসিএল লেভেল শিফটারের 3V পাশে সংশ্লিষ্ট পোর্টের সাথে, সেন্সরের দ্য ভিন এবং জিএনডি পোর্ট 3V এবং গ্রাউন্ডে। আপনি যদি প্রদত্ত স্ক্রিপ্টটি ব্যবহার করতে চান তবে আরডুইনো আইডিইতে আরও লাইব্রেরির ইনস্টলেশনের প্রয়োজন নেই। আপনি যদি Adafruit BMP280 স্ক্রিপ্ট ব্যবহার করতে পছন্দ করেন, তাহলে তাদের BMP280 এবং সেন্সর লাইব্রেরি ইনস্টল করুন BMP280 স্ক্রিপ্টটি লোড করুন এবং এটি Arduino এ আপলোড করুন। যদি না হয়, সংযোগগুলি পরীক্ষা করুন এখন মাইক্রোকন্ট্রোলার বন্ধ করুন, এবং সেন্সর এবং ব্রেডবোর্ড সংযোগকারী তারগুলি আনপ্লাগ করুন। এখন সিরিঞ্জের আউটলেটের মাধ্যমে তারগুলি রাখুন। আপনি যদি জাম্পার তারগুলি ব্যবহার করেন তবে এটি আউটলেটটি প্রশস্ত করার প্রয়োজন হতে পারে, অথবা এটি কিছুটা ছোট করতে পারে। একের পর এক নারীর প্রান্তের ভিতর দিয়ে যেতে নিশ্চিত করুন। একটি I2C ব্রেকআউটের জন্য চারটি তারের প্রয়োজন হয়, বিশেষ করে বিভিন্ন রঙে ব্যবহার করুন। এখন ব্রেকআউটটিকে সিরিঞ্জের আউটলেট প্রান্তে নিয়ে যান। প্লঙ্গার Insোকান এবং এটি একটি কেন্দ্র অবস্থানে সরান, পরিকল্পিত বিশ্রাম অবস্থানের চেয়ে কিছুটা এগিয়ে। রুটিবোর্ডে তারগুলি সংযুক্ত করুন এবং সেন্সর কাজ করছে কিনা তা পরীক্ষা করুন। মাইক্রোকন্ট্রোলার বন্ধ করুন এবং সেন্সরটি সংযোগ বিচ্ছিন্ন করুন আউটলেটের শেষে গরম আঠালো একটি বড় ড্রপ যোগ করুন। সাবধানে কিছু উপাদান চুষুন এবং নিশ্চিত করুন যে শেষটি বায়ু আঁটসাঁট করা আছে। আঠালো ঠান্ডা এবং স্থির হতে দিন, তারপর এটি বায়ু টাইট কিনা আবার পরীক্ষা করুন। যদি প্রয়োজন হয়, অবশিষ্ট গর্তে আরও কিছু আঠা যোগ করুন। প্লঙ্গারকে সরিয়ে, আপনি চাপের মান পরিবর্তন করতে সক্ষম হন। কিন্তু যখন আপনি প্লাঙ্গারকে ধাক্কা দেন বা চাপেন তখন তাপমাত্রার মানগুলি আরও গভীরভাবে দেখুন।

সিরিয়াল মনিটর বন্ধ করুন এবং 'সিরিয়াল প্লটার' খুলুন, প্লানজারকে সরান। খেলুন!

যদি প্রয়োজন হয়, আপনি গ্যাসকেটের এলাকার কাছাকাছি সিরিঞ্জের পাশে কিছুটা শক্তি প্রয়োগ করে ভলিউম সংশোধন করতে পারেন, কিছুটা বাতাস inুকতে বা বের করে দিতে পারেন।

ধাপ 3: ফলাফল এবং আউটলুক

এখানে বর্ণিত যন্ত্রের সাহায্যে আপনি একটি সাধারণ পদার্থবিজ্ঞান পরীক্ষায় কম্প্রেশন এবং চাপের পারস্পরিক সম্পর্ক প্রদর্শন করতে পারেন। যেহেতু সিরিঞ্জটি একটি স্কেল নিয়ে আসে, এমনকি পরিমাপের পরীক্ষাগুলি করাও সহজ।

বয়েলের আইন অনুযায়ী, [ভলিউম * চাপ] একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় গ্যাসের জন্য ধ্রুবক। এর মানে হল আপনি যদি গ্যাসের একটি প্রদত্ত ভলিউম N- ভাঁজকে সংকুচিত করেন, অর্থাৎ চূড়ান্ত আয়তন 1/N হয়, তার চাপ N- ভাঁজও বাড়বে, যেমন: P1*V1 = P2*V2 = const।

আরো বিস্তারিত জানার জন্য, দয়া করে গ্যাস আইন সম্পর্কিত উইকিপিডিয়া নিবন্ধটি দেখুন।

সুতরাং একটি বিশ্রাম পয়েন্ট থেকে শুরু করে যেমন V1 = 100 ml এবং P1 = 1000 hPa, প্রায় 66 মিলি (অর্থাৎ V1 এর V2 = 2/3) এর কম্প্রেশন এর ফলে প্রায় 1500 hPa (P1 = P2 = 3/2) এর চাপ হবে। প্লাঙ্গারকে 125 মিলি (5/4 ভলিউম) টেনে আনলে প্রায় 800 এইচপিএ (4/5 চাপ) চাপ দেয়। আমার পরিমাপ এত সহজ ডিভাইসের জন্য বিস্ময়করভাবে সুনির্দিষ্ট ছিল।

উপরন্তু আপনি একটি সরাসরি হ্যাপটিক ইম্প্রেশন পাবেন যে তুলনামূলকভাবে অল্প পরিমাণে বাতাসকে সংকোচন বা প্রসারিত করতে কতটা শক্তি প্রয়োজন।

কিন্তু আমরা কিছু গণনাও করতে পারি এবং সেগুলো পরীক্ষামূলকভাবে পরীক্ষা করতে পারি। ধরুন আমরা 1000 hPa এর বেসাল ব্যারোমেট্রিক চাপে বাতাসকে 1500 hPa তে সংকুচিত করি। সুতরাং চাপের পার্থক্য হল 500 hPa, বা 50, 000 Pa। আমার সিরিঞ্জের জন্য, পিস্টনের ব্যাস (d) প্রায় 4 সেমি বা 0.04 মিটার।

এখন আপনি সেই অবস্থানে পিস্টন ধরে রাখার জন্য প্রয়োজনীয় বল গণনা করতে পারেন। প্রদত্ত P = F/A (চাপ হল বল দ্বারা বিভক্ত এলাকা), অথবা রূপান্তরিত F = P*A। বলের জন্য SI ইউনিট হল "নিউটন" বা N, দৈর্ঘ্য "মিটার" বা মিটার এবং চাপের জন্য "পাস্কাল" বা Pa। 1 Pa হল প্রতি বর্গমিটারে 1N। একটি গোলাকার পিস্টনের জন্য A = ব্যবহার করে এলাকা গণনা করা যায় ((d/2)^2) * pi, যা আমার সিরিঞ্জের জন্য 0.00125 বর্গ মিটার দেয়। সুতরাং 50, 000 Pa * 0.00125 m^2 = 63 N। পৃথিবীতে, 1 N 100 গ্রাম ওজনের সাথে সম্পর্কযুক্ত, তাই 63 N 6.3 কেজি ওজন ধারণের সমান।

সুতরাং চাপ পরিমাপের উপর ভিত্তি করে এক ধরণের স্কেল তৈরি করা সহজ হবে।

যেহেতু তাপমাত্রা সেন্সর অত্যন্ত সংবেদনশীল, কেউ তাপমাত্রার উপর সংকোচনের প্রভাবও দেখতে পারে। আমি অনুমান করি যে আপনি যদি BME280 সেন্সর ব্যবহার করেন, যা আর্দ্রতা পরিমাপও করতে পারে, আপনি আপেক্ষিক আর্দ্রতার উপর চাপের প্রভাবও দেখতে পারেন।

Arduino IDE এর সিরিয়াল প্লটারটি রিয়েল টাইমে চাপের পরিবর্তনগুলি সুন্দরভাবে প্রদর্শন করতে দেয়, কিন্তু অন্যান্য, আরো বিস্তৃত সমাধানও পাওয়া যায়, যেমন প্রসেসিং ভাষায়।

শিক্ষাগত উদ্দেশ্যে ছাড়াও, কেউ কিছু বাস্তব জগতের অ্যাপ্লিকেশনের জন্যও সিস্টেমটি ব্যবহার করতে পারে, কারণ এটি এমন শক্তিগুলিকে পরিমাণগতভাবে পরিমাপ করার অনুমতি দেয় যা প্লাঙ্গারকে এক বা অন্যভাবে সরানোর চেষ্টা করছে। সুতরাং আপনি প্লাঙ্গারের উপর স্থাপিত একটি ওজন বা প্লাঙ্গারের উপর একটি প্রভাব বল পরিমাপ করতে পারেন, অথবা একটি সুইচ তৈরি করতে পারেন যা একটি আলো বা বুজার সক্রিয় করে বা একটি নির্দিষ্ট থ্রেশহোল্ড মান পৌঁছানোর পরে একটি শব্দ বাজায়। অথবা আপনি একটি বাদ্যযন্ত্র তৈরি করতে পারেন যা প্লাঙ্গারে প্রয়োগ করা শক্তির শক্তির উপর নির্ভর করে ফ্রিকোয়েন্সি পরিবর্তন করে।

ধাপ 4: স্ক্রিপ্ট

আমি এখানে যে স্ক্রিপ্টটি যোগ করেছি তা হল ব্যাংগুড ওয়েবসাইটে পাওয়া BME280 স্ক্রিপ্টের একটি পরিবর্তন।

অ্যাডাফ্রুট স্ক্রিপ্ট আরও সুন্দর দেখায়, কিন্তু এর জন্য তাদের কিছু লাইব্রেরির প্রয়োজন হয় এবং এটি ব্যাংগুড সেন্সরকে চিনতে পারে না।