هدف این Instructable ساخت دستگاه قابل حملی است که بتواند سرعت صوت در گازهای مبرد را اندازه گیری کند و از این داده ها برای شناسایی آنها استفاده کند.
سرعت صوت در یک گاز ایده آل به دو ویژگی ماده گازی مربوط می شود، جرم مولکولی آن (kg/mol) و ثابت آدیاباتیک ( نسبت ظرفیت گرمایی ) یا مقادیر متوسط آن در صورت مخلوط بودن گازها.
به همین دلیل است که اندازه گیری سرعت صوت می تواند به عنوان یک روش مقدماتی برای شناسایی گاز خالص یا مخلوطی از مواد گازی استفاده شود.
اندازهگیری را میتوان با استفاده از یک سنسور مجاورت اولتراسونیک برای اندازهگیری زمان رفت و برگشت ( t/2 ) یک پالس صوتی در یک لوله پلاستیکی با طول مشخص ( x ) ( روش اکو )، پر از گاز مورد مطالعه ( v =) انجام داد. 2x/t ).
از آنجایی که سرعت صوت نیز به دمای مطلق وابسته است، باید با استفاده از سنسور دما دیجیتال اندازه گیری شود.
مقادیر اندازهگیری شده توسط سنسورها توسط یک میکروکنترلر آردوینو گرفته و پردازش میشوند که آنها را از طریق بلوتوث به یک برنامه تلفن همراه طراحی شده با App Inventor 2 ارسال میکند، که به کالیبره کردن طول لوله پلاستیکی با استفاده از یک گاز مرجع که سرعت صدای آن مشخص است اجازه میدهد. .
برنامه از این اطلاعات برای محاسبه سرعت صدای یک نمونه ناشناخته گاز مبرد و انجام شناسایی اولیه استفاده خواهد کرد ( به سلب مسئولیت ** مراجعه کنید ).
تدارکات
- قطعه لوله پی وی سی به طول تقریبی 14 سانتی متر و قطر خارجی 4.8 سانتی متر (1-1/2 اینچ).
- 2 درپوش لوله پی وی سی با قطر داخلی تقریباً 4.8 سانتی متر (1-1/2 اینچ).
- 2 درپوش فشار شانه لوله خمیر دندان.
- 1 قطعه نوار تعمیر نشتی حدود 15 سانتی متر در 25 سانتی متر.
- چسب اپوکسی.
- 1 ظرف پلاستیکی
- 1 نان برد.
- 1 عدد آردوینو نانو V3.0 CH340 با کابل mini usb.
- 1 سنسور اولتراسونیک HC-SR04.
- 1 سنسور دمای دیجیتال TMP36.
- 1 بلوتوث HC-06.
- مقاومت 1 1 کیلو اهم
- مقاومت 12k اهم،
- کابل جامپر نر/نر.
- کابل جامپر نر/ماده.
- 1 کابل usb مرد/زن.
- 1 شارژر باتری قابل حمل (6000 میلی آمپر ساعت 3.7 ولت، خروجی 5 ولت، حداکثر خروجی 2.4 آمپر)
- نوار برقی.
- نوار چسب.
مرحله 1: کاوشگر اندازه گیری
پروب اندازه گیری اساساً یک قطعه لوله پی وی سی به طول تقریبی 14 سانتی متر و قطر خارجی 4.8 سانتی متر (1-1/2 اینچ) است که سه سوراخ، دو سوراخ برای ورودی و خروجی گاز (با درپوش های فشار از نوع مورد استفاده در آن) حفر شده است. لوله های خمیر دندان) و دیگری برای قرار دادن دماسنج دیجیتال.
این لوله در انتهای خود توسط دو درپوش لوله PVC به قطر داخلی تقریباً 4.8 سانتی متر (1-1/2 اینچ) بسته می شود. یکی از درپوش ها دارای دو سوراخ برای قرار دادن امیتر و آشکارساز حسگر اولتراسونیک خواهد بود. این قسمت از دستگاه قرار است نقطه تابش و تشخیص پالس های اولتراسونیک باشد، در حالی که صفحه صاف سرپوش دیگر، در مقابل نقطه انتشار، نقطه بازگشت (پژواک) پالس ها خواهد بود.
روش ساخت پروب اندازه گیری به شرح زیر است:
- از یک لوله پی وی سی 1-1/2 اینچی قطعه ای به طول حدود 14 سانتی متر برش دهید.
- حدود 4 سانتی متر از هر انتهای قطعه لوله، دو سوراخ در جهت مخالف، به قطر تقریبی 5 میلی متر ایجاد کنید.
- بر روی سوراخ های ساخته شده خمیر با رزین اپوکسی دو درپوش فشار لوله های خمیر دندان.
- در نیمه راه لوله و عمود بر صفحه تشکیل شده توسط دو سوراخ شرح داده شده در بالا، سوراخی به قطر حدود 1 سانتی متر باز کنید.
- از طریق سوراخ فوق، سنسور دما TMP36 را که به کابلهای اتصال آن متصل شده و با کمک نوار الکتریکی به دیواره داخلی بالایی لوله PVC میچسبید، سر سنسور را در معرض دید قرار دهید. به صورت خارجی با چسب اپوکسی ثابت کنید.
- دو سوراخ به قطر تقریبی 1.5 سانتیمتر ایجاد کنید که با 2.5 سانتیمتر از یکی از درپوشهای لوله PVC جدا شدهاند، به طوری که امیتر و گیرنده سنسور اولتراسونیک HC-SR04 را تنظیم میکنند و در مرکز روی درپوش قرار میگیرند. حسگر HC-SR04 را با چسب expoxi ثابت کنید و مطمئن شوید که همه شکاف ها مهر و موم شده اند. بگذارید چسب خشک شود.
- درپوش را با حسگر اولتراسونیک و درپوشی که به عنوان سطح برگشتی عمل می کند، در انتهای لوله (پروب اندازه گیری) قرار دهید. بقیه سطح بیرونی لوله را با نوار تعمیر نشتی بپوشانید تا عایق حرارتی شود.
- پروب اندازه گیری را به ظرف پلاستیکی وصل کنید که بسته به ظرف خاصی که دارید، برای تنظیم آن نیاز به برش هایی دارد.
- همانطور که در بخش بعدی نشان داده شده است، حسگر اولتراسونیک و سنسور دما را به پردازنده آردوینو متصل کنید.