Применение датчика вибрации для балансировки.
Это только пока начало темы и, как обычно, в первом сообщении будет обобщаться результат исследований.
У китайских братьев есть 3-х координатные датчики положения, которые очень неплохо реагируют на вибрацию, тем более, что именно они применяются в промышленных приборах. Для экспериментов заказал 5 штук (https://ru.aliexpress.com/wholesale?SearchText=GY-61), вчера получил и решил сразу посмотреть как они работают. Собрал стенд из того же точила, которое использую для испытания зажиганий, только на этот раз убрал виток изоленты, чтобы нарушить центровку магнита на валу. Вибрация получилась, конечно, значительно меньше, чем у Дэшки, но этого оказалось вполне достаточно, чтобы увидеть результат.
Вот что из себя представляет стенд:
(http://img-fotki.yandex.ru/get/16117/223583489.4/0_fedcd_35025325_M.jpg) (http://img-fotki.yandex.ru/get/16117/223583489.4/0_fedcd_35025325_orig.jpg)
Максимальное напряжение, которое можно подавать на датчик 6 вольт, поэтому питание подал от 3-х АА батареек 1,5*3=4,5 вольта, в последствии, можно будет заменить на литиевый аккумулятор 3,7 вольта.
А это как раз сигнал с датчика. Снимать можно с 3-х координат, но я взял координату Z, т.к. датчик прилепил к точилу на двухсторонний скотч и вибрация происходит как раз по этой координате.
(http://img-fotki.yandex.ru/get/2/223583489.4/0_fedd0_251ad34b_M.jpg) (http://img-fotki.yandex.ru/get/2/223583489.4/0_fedd0_251ad34b_orig.jpg)
Сигнал сначала смотрел однолучевым осциллографом, но потом подсоединил датчик холла и подал сигнал на двухлучевой, чтобы видеть как работает датчик в угловом положении. Как видим, вибрация видна очень хорошо. Также на синусоиде можно заметить помехи от коллекторного двигателя. В последствии, помехи мешать не будут, т.к. плата усилителя будет собрана прямо рядом с датчиком, а сейчас у меня даже не экранированный провод около 1,5 метров, а чувствительность осциллографа на этом канале 0,2 вольта на деление(и развертка 2 мс/дел).
Обычно для устранения вибрации нужно найти более тяжелый сектор на вращающемся механизме, что с помощью этого датчика будет сделать довольно легко. Идея прибора будет заключаться в том, что при помощи компаратора будет находиться пик синусоиды и в этот момент будет зажигаться светодиод, т.е. будет работать на подобии стробоскопа, а дальше просто на вращающейся детали надо будет поставить какие-нибудь метки и сектор легко будет найден.
На сегодня пока это все, а на неделе подумаю над схемой компаратора - возьму какой-нибудь распространенный операционник типа LM358, на нем и сделаю.
Продолжение...
Итак, вот такая получилась схема:
(http://img-fotki.yandex.ru/get/16145/223583489.4/0_101ba6_44796d90_L.gif) (http://img-fotki.yandex.ru/get/16145/223583489.4/0_101ba6_44796d90_orig.gif)
Схема очень простая и работает по принципу стробоскопа, при этом кроме неё не надо ни каких приборов.
Стенд:
(http://img-fotki.yandex.ru/get/15484/223583489.4/0_101bb0_be5b0331_L.jpg) (http://img-fotki.yandex.ru/get/15484/223583489.4/0_101bb0_be5b0331_orig.jpg)
Датчик вибрации пришлось перевернуть, иначе метка светилась с противоположной стороны.
А это видео работы датчика вибрации на стенде:
http://youtu.be/sG8leHQn2Rg
Как-то я уже упоминал, что магнит при испытании зажиганий сидит на валу точила на витке изоленты, тем самым центрируется. Здесь же для испытания датчика вибрации, мне нужно было наоборот сделать дисбаланс, поэтому этот виток изоленты я убрал и магнит прижал к валу так, чтобы метка нанесенная на магните оказалась более тяжелым сектором. При раскрутке стенда вибрация, конечно, значительно меньше, чем у Дэшки, но мне и интересно было узнать возможности датчика по обнаружению даже небольшой вибрации.
Как видно на видео, чувствительность получилась очень высокой, что даже легкое постукивание по стенду вызывает вспыхивание светодиода. Кроме этого, регулятором уровня можно очень четко "выловить" самый пик сигнала с датчика, причем любого уровня. Уровнем можно настроить такой порог, что датчик начинает срабатывать даже на разговор или шаги около стенда. :)
На видео есть момент, где мне немного трудно было поймать нужное положение регулятора уровня, т.к. оно оказалось почти посередине регулировки переменного резистора, а он, как назло, попался с фиксацией середины и норовил как раз установиться на ней.
Итог: Идея работает и еще как, т.е. с помощью такого простого устройства можно балансировать хоть вентиляторы, хоть точило, можно также попробовать глянуть "более тяжелый сектор" у Дэшки при возникновении вибрации.
Плата:
(http://img-fotki.yandex.ru/get/16155/223583489.4/0_101bdd_7bb5da4f_XS.gif) (https://img-fotki.yandex.ru/get/16155/223583489.4/0_101bdd_7bb5da4f_orig.gif)
Печатная плата вибродатчика в формате Sprint layout 6.0 (http://www.mopedist.ru/users/files/download1210.html).
Принцип работы устройства
Принцип работы можно понять по картинке симулятора Протеус(На схему на Протеусе сильно внимание обращать не стоит - она не окончательная. Правильная опубликована выше). Сигнал с "датчика"(желтый) усиливается операционным усилителем U1(синий сигнал на его выходе) и дальше сравнивается компаратором U2. Уровень для сравнения подбирается переменным резистором, чтобы поймать самый верх синусоиды, тем самым сужается сектор подсветки светодиодом и таким образом будет найден самый тяжелый сектор. Для балансировки необходимо либо облегчать этот сектор, либо с противоположной стороны подвешивать груз.
(http://img-fotki.yandex.ru/get/17914/223583489.4/0_101efe_6b2c698f_L.gif) (http://img-fotki.yandex.ru/get/17914/223583489.4/0_101efe_6b2c698f_orig.gif)