Turbulentiemeter - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Dit is een instructie voor een Turbulentiemeter. Deze meter meet niet het Reynolds nummer maar de mate van uitwijking van een stokje achter een object dat turbulentie veroorzaakt. De mate van uitwijking wordt elke 50 ms gemeten en gemeten met de vorige uitwijking waarde, dit getal wordt meer dan 4 seconden gesommeerd en zeker met een calculatie waarde voor laminaire stroming, een tussen fase en turbulente stroming.

Benodigdheden

• Deeltjesfoton en breadboard
• Vluchttijdsensor VL53L0X
• Pin connectoren (mannelijk en gezamenlijk)
• 4x Kabels van 1 meter
• 5x 8mm draadstaal
• 20x 8mm moeren en ringen
• Ducttape & lijm
• IJzerdraad 10 cm
• Knoopje
• Houten plank van 40 cm
• Vrijdraaiend wieltje

Stap 1: Bouwen

Zoals te zien is op de foto's is er een frame nodig om de turbulentie meter op te hangen. Het frame is gemaakt van 2 houten planken van 6 cm breed en 2 cm dik. De bovenste plank is 24 cm lang, dit is gedaan in de stroomgoot te passagier, en de onderste plank is 15 cm lang. De planken zijn aan elkaar verbonden met 4x 8 mm draadstaal en moeren, dit is om de hoogte in te kunnen stellen van de onderste plank. Het is dus nodig om 4 x 8 mm gaten te boren in het midden van de bovenste plank en 3 cm uit het midden van de onderste plank, zoals in het plaatje hier boven. Elke plank zit vast met 2 moeren, ringen en stukken draadstaal zodat niets beweegt tijdens het meten.

Om de sensor op te kunnen hangen moet er nog een gat van 8 mm geboord worden in de onderste plank en draadstaal er in geplaatst worden. De sensor wordt vervolgens vast geklemd tussen twee moeren. Daarnaast is een stuk ducttape nodig op het draadstaal achter de sensor zodat deze geen elektrisch contact maakt.

Verder moet er eendraaiend wieltje worden gemonteerd in de onderste plank onder het midden van de bovenste plank. Op dit wieltje moet een stuk ijzerdraad, van ongeveer 5 cm, vastgelijmd worden en moet er een knoopje gelijmd worden aan de onderkant van het draad. Om het meet oppervlak te vergroten is een stuk duct tape van 2 bij 3 cm op het ijzerdraad nodig ter hoogte van de sensor.

Stap 2: Circuit

Het circuit bestaat uit een particle photon, een soort arduino, en een time of flight sensor, wij hebben een vl53l0x gebruikt. De time of flight sensor meet de afstand van de sensor tot het bewegende stokje, dit wordt gedaan met een infrarood laser. De schakeling zelf is een vrij simpel ontwerp, sluit de time of flight sensor aan de particle photon door middel van kabeltjes. De Vin moet aan een 2.6V tot 5.5V verbonden worden, de GND moet aan 0V verbonden worden, de SDA moet aan D0 pin verbonden worden en de SCL moet aan D1 verbonden worden. Om de arduino een veilige afstand te geven van het water zijn alle kabels verlengd met elk een 1 meter lange kabel. Ook heeft de particle photon een stroombron nodig, dit moet gedaan worden via een micro usb aansluiting aan bijvoorbeeld een powerbank of laptop usb.

Stap 3: Coderen

De code voor het deeltje foton zit in de. Zip bestand Code voor turbulentie meter hieronder. Pas de code aan naar je eigen wens. Let wel op als je de delayTime aanpast dat je ook de 't' in de while loop aanpast, ook andersom. Deze code bestaat uit 3 verschillende bestanden, het is nodig om ze allemaal op de arduino te laden zodat alle elementen van de gebruikte code kunnen worden.

De code komt van de maker van de time flight sensor, de originele code is op hun website te vinden met een gebruikershandleiding en de specificaties van de sensor.

Website Velleman:

Stap 4: Meten

Om metingen te doen moet de foton van verbonden worden aan het internet en uitgelezen worden via de Event pagina van particle, of via een usb aansluiting naar je laptop. In beide gevallen is het handig om de meetgegevens te kalibreren, doe dit via de waarden 'LM' en 'ML' in de code.

Stel 'LM' in naar waarde die je wilt voor de overgang van laminaire stroming naar tussen fase. En voor 'MH' de waarde die je wilt als overgang van tussen fase naar turbulente stroming.

Bij het berekenen is het handig om eerst je maximale laminaire waarde te kiezen en vervolgens achter een object in turbulente je MH in te stellen voor turbulente stromingen.