Pengukur Aliran Udara Perumahan

Tentang proyek ini

Latar belakang

Kami ditugaskan untuk membuat flowmeter aliran udara yang dapat digunakan di lingkungan perumahan. Sayangnya, dalam industri HVAC saat ini, satu-satunya perangkat penginderaan aliran udara di pasar adalah untuk sistem yang dirancang untuk aplikasi industri. Perangkat yang saat ini digunakan untuk menghitung laju aliran udara dalam register berukuran industri terlalu besar untuk register perumahan atau tidak dapat menghitung laju aliran udara karena keluaran aliran udara yang lebih kecil dari sistem HVAC perumahan.

Cara Kerjanya

Untuk menghasilkan sinyal dari aliran udara, kami menggunakan anemometer cangkir untuk menangkap udara. Kami membuat bilah cetak 3D khusus menggunakan Autodesk Inventor untuk mengoptimalkan kinerja bilah kipas dalam menangkap udara. Kami juga mencetak enklosur 3D untuk menempatkan anemometer.

Untuk membaca sinyal yang dikeluarkan oleh anemometer, sensor tegangan dipilih. Sinyal dari sensor juga perlu diperkuat agar pembacaan pada sensor tegangan lebih akurat. Penguat mengambil tegangan keluaran dari anemometer dan menguatkannya dengan faktor 10. Faktor ini dapat dinaikkan atau diturunkan di mana saja antara 1,5 dan 1000 kali berdasarkan tegangan masukan.

Arduino Uno digunakan untuk membaca sinyal analog dari sensor tegangan dan mengontrol apa yang ditampilkan pada layar LCD. Untuk masalah khusus ini kami menginginkan kecepatan angin dalam CFM sehingga kami menampilkannya di layar.

Bangunan

Elektronik

Langkah pertama dalam konstruksi adalah memulai dengan anemometer. Di bawah ini adalah beberapa foto perangkat.

Lihatlah gambar berlabel "Anemometer Top View". Titik di mana bilah terhubung ke anemometer berbentuk L dan sangat tipis. Ini tidak akan bertahan dengan baik pada kecepatan tinggi, jadi di sinilah kami merancang blade baru. Yang kami inginkan adalah bilah yang lebih tebal dan desain pegangan yang lebih kokoh. Tujuan dari bilah yang lebih besar adalah untuk mengurangi celah udara penampang antara bilah dan unit rumah (di mana kipas akan duduk), yang pada gilirannya akan meningkatkan jumlah udara yang ditangkap oleh sendok dan tegangan yang dihasilkan oleh motor. Di bawah ini adalah foto tempat baling-baling menempel pada anemometer.

Anda mungkin berpikir, apakah ini akan membuat banyak perbedaan? Itu adalah pertanyaan yang bagus. Untuk menjawabnya, kami melakukan beberapa tes analisis tegangan di Autodesk Inventor untuk melihat desain baru yang jauh lebih kokoh. Gambar di bawah menunjukkan hasilnya.

Kita bisa melihat dari bilah baru yang jauh lebih efektif pada kecepatan tinggi. File STL untuk blade dilampirkan di bagian file. JANGAN PASANG PISAU BARU.

Selanjutnya kita perlu menempatkan anemometer yang dimodifikasi ke dalam unit perumahan. File STL untuk unit rumah ada di bagian file. Tanpa bilah di anemometer, geser anemometer ke atas melalui lubang di bagian bawah wadah. Gorila bagian bawah anemometer ke dua lingkaran kayu tipis (dari Hobby Lobby). Bor 4 lubang kecil melalui lingkaran dan melalui rumah plastik ABS. Satu lubang untuk memasukkan kawat, tiga lainnya untuk sekrup. Gambar di bawah menunjukkan tampilannya.

Selanjutnya kita perlu memasang anemometer ke amplifier. Di bawah ini adalah gambar dari amplifier.

*Perhatikan semua kabel yang terpasang ke amplifier adalah male to male

Ambil dua kabel jantan ke jantan, warnanya tidak masalah, tetapi saya akan menyebutnya dengan warna yang kami gunakan dalam proyek kami. Solder kabel merah ke lingkaran +S di sebelah kanan. Solder ujung lainnya ke kabel merah yang berasal dari anemometer. Solder kabel hitam ke lingkaran -S di sebelah kanan. Solder ujung lainnya ke kabel kuning yang berasal dari anemometer. Menambahkan pita listrik juga berfungsi dengan baik untuk menjaganya tetap di tempatnya.

Selanjutnya kita perlu menyambungkan amplifier ke catu daya baterai. Solder kabel kuning ke GND di sisi kanan. Solder ujung lainnya ke kabel hitam yang berasal dari konektor paket baterai. Solder kabel putih ke lingkaran Vln di sisi kanan. Solder ujung lainnya ke kabel merah yang berasal dari konektor baterai.

Selanjutnya kita perlu menghubungkan amplifier ke sensor tegangan. Solder kabel biru ke GND pada amplifier ujung lainnya ke VCC pada sensor tegangan. Solder kabel hijau ke Vout pada amplifier ujung lainnya ke GND pada sensor tegangan.

Sekarang kita akan memasang sensor tegangan ke Arduino dan menyelesaikan pemasangan kabel. Diagram pengkabelan di bagian skema menunjukkan cara menyambungkan bagian ini.

Sentuhan Akhir

Bagian tersulit sudah selesai! Sekarang setelah semuanya terhubung, kita dapat mengatur elektronik pada flowmeter. Gunakan sepotong papan busa untuk menjadi langit-langit untuk bagian atas rumah kipas. Kami menggunakan lem gorila untuk menahannya. Anda kemudian dapat menempatkan elektronik di papan busa dan menggunakan lebih banyak papan busa untuk melampirkan elektronik. Pada gambar di bawah ini Anda dapat melihat bagaimana busa digunakan untuk melampirkan elektronik.

Juga, lubang dipotong di busa untuk memungkinkan Arduino dan akses amplifier ke sumber catu daya baterai 9V masing-masing. Hal ini dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Selanjutnya kita akan membangun corong. Kami menggunakan bahan PVC untuk papan corong. Ada 4 papan berbentuk trapesium. Untuk menghubungkan papan satu sama lain, kami menggunakan lem gorila dan mendempul. Metode yang sama digunakan untuk menghubungkan corong ke rumah kipas. Di ujung besar corong, pengupasan cuaca ditempatkan di sekeliling. Ini dilakukan untuk membuat segel ketika corong ditekan ke ventilasi. Penampang dari ujung besar corong adalah 14'' kali 14''. Gambar di bawah menunjukkan tampilan depan corong.

Kalibrasi

Setelah semuanya dibangun, kami mengkalibrasi flowmeter kami. Kami mengujinya dengan perangkat yang mengetahui aliran udara yang tepat. Kode pertama kami menampilkan tegangan yang dibaca oleh sensor di layar LCD. Kami kemudian menggunakan data yang dikumpulkan untuk membuat persamaan untuk membuat layar LCD menampilkan CFM. Data di bawah ini menunjukkan bagaimana kami mengkalibrasinya.

Pada grafik Anda dapat melihat dua kurva, aliran udara awal dan aliran udara aktual. Mereka berbeda karena ketika kita mengalirkan udara, kecepatannya akan sedikit berkurang. Di sini kita akan menggunakan persamaan yang paling cocok untuk aliran udara aktual,

y =1.1409x^2 + 44.958x, dalam kode arduino kami. Kode tersebut akan dipecah menjadi tiga bagian, area dengan kecepatan angin nol, kecepatan angin kecil hingga sedang, dan kecepatan angin besar. Anda dapat menggunakan persamaan yang paling sesuai di atas untuk memodelkan seluruh kecepatan angin dari aliran, tetapi kami menemukan persamaan yang lebih baik untuk memodelkan rentang kecil hingga menengah. Rentang akan digambarkan oleh persamaan berikut:

CFM Besar:

y =1,1409x^2 + 44,958x

CFM Sedang ke Rendah

y =40x +20

Nol CFM:

y =0

Anda dapat menemukan kode di bagian selanjutnya.

Setelah Anda mengunggah kode ke Arduino, Anda telah menyelesaikan flowmeter!

Kalibrasi itu Anda sendiri (Opsional)

Jadi katakanlah Anda ingin mengkalibrasinya sendiri. Mungkin Anda ingin aliran udara Anda diukur dalam m/s atau mph. Di sini kami akan memandu Anda melalui langkah-langkah untuk mengkalibrasinya.

Langkah 1:Temukan cara untuk menemukan laju aliran aktual terlebih dahulu.

Cara termurah untuk melakukannya adalah dengan membeli anemometer dari toko. Berikut adalah salah satu yang akan bekerja. Anemometer

Langkah 2:Tempatkan anemometer di depan kipas yang memiliki pengaturan kecepatan berbeda. Kipas anginnya bisa seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini.

Langkah 3:Catat kecepatan angin anemometer pada setiap pengaturan yang berbeda.

Langkah 4:Anda harus membuat flowmeter membaca tegangan output kipas. Untuk melakukan ini, unggah kode berjudul "Kode Sensor Tegangan" ke Arduino.

Langkah 5:Sekarang setelah Anda memiliki voltase pembacaan flowmeter, catat voltase pada setiap pengaturan kecepatan kipas yang berbeda.

Langkah 6:Gunakan Excel untuk membuat plot pencar "Kecepatan Angin vs. Tegangan".

Langkah 7:Gunakan fitur garis tren untuk menemukan persamaan yang secara akurat memodelkan “Kecepatan Angin vs. Tegangan”.

Langkah 8:Jika Anda merasa bahwa garis tren Anda tidak terlalu linier, Anda dapat menemukan persamaan terpisah untuk bagian bawah dan atas grafik.

Langkah 9:Sekarang Anda dapat mengganti persamaan Anda dengan persamaan saya di "Kode Flowmeter". Setelah Anda mengunggah kode ke Arduino, Anda sudah siap!

Kode

• Kode Pengukur Aliran
• Kode untuk Sensor Tegangan
• Kode Sensor Tegangan

Kode Pengukur AliranC/C++

1. #termasuk 2. 3. LiquidCrystal lcd (12, 11, 5, 4, 3, 2); 4. // Ini adalah pin yang akan digunakan 5. 6. // Berikut adalah nilai resistor pada sensor 7. float R1=30000; 8. 9. mengapung R2=7500; 10. 11. void setup() 12. { 13. 14. Serial.begin (9600); 15. lcd.begin(16, 2); 16. // Ini memungkinkan layar LCD untuk digunakan 17. 18. 19. } 20. 21. void loop() 22. // Awal loop 23. { 24. 25. int sensorValue =analogRead(A0); 26. // Membaca nilai sensor 27. 28. tegangan float =((5*sensorValue*(R1+R2))/(1024*R2)); 29. // Persamaan untuk tegangan sebenarnya 30. 31. 32. //********************************* ************************// 33. // Persamaan untuk CFM adalah fungsi sepotong-sepotong dari tegangan, 34. // jadi jika pernyataan digunakan untuk membagi fungsi menjadi 35. // daerah masing-masing di bawah 36. //********************************* ************************// 37. 38. 39. if (tegangan> 1) 40. // Daerah pertama dari fungsi untuk CFM besar 41. { 42. 43. float cfm =(1.1409*(tegangan))*((tegangan))+44.258*(tegangan); 44. 45. Serial.println(cfm); 46. ​​// Menampilkan CFM 47. lcd.print("CFM ="); 48. lcd.setCursor(0, 1); 49. lcd.print(cfm); 50. penundaan(1000); 51. // penundaan 1000 md 52. lcd.clear(); 53. // Menghapus untuk pengulangan 54. delay(1000); 55. 56. } 57. 58. else if (.01

Suku cadang dan penutup khusus

Skema

u-blox LEA-6H 02 Modul GPS dengan Arduino dan Python Datalogger Balon Cuaca Bertenaga Arduino