Форум Микро-Чип

Форум Микро-Чип (http://www.microchip.su/index.php)
-   Своими руками (http://www.microchip.su/forumdisplay.php?f=21)
-   -   Детектор капель (http://www.microchip.su/showthread.php?t=18277)

BoolAB 18.02.2018 10:11

Детектор капель
 
Доброго времени суток!
Детёнка преподнесла задачку. "Исследовательская работа" по физике про поверхностное натяжение. Для демонстрации эффекта, по промасленной горке будет катиться капля воды. Одна из промежуточных задач: измерение коэффициента трения этой капли по поверхности. Для этого необходимо знать наклон горки (транспортир, или линейка и чуток тригонометрии), массу капли (наливаем 10мл в бюретку, считаем капли, делим), некий отрезок на горке (опять-же линейка в помощь), и время прохождения каплей этого отрезка. Вот тут засада. Таймер, считающий миллисекунды от-до, с выводом на индикатор -дело одного вечера. Но как отловить момент прокатывания капли через контрольную точку? Метод должен быть бесконтактный, т.к. любое прикосновение к капле изменит её скорость и внесёт погрешность в измерение. И, желательно, реализуемый из подручных материалов, которые могут заваляться дома у радиолюбителя.
p.s. В принципе, если это облегчит отлов капель, то воду можно заменить на какой-нибудь раствор. Просто у дистиллированной воды проще массу капли посчитать без дополнительных весов.

masterok999 18.02.2018 10:46

Re: Детектор капель
 
Напрашивается копеечная лазерная указка с одной стороны и фотодиод с другой.
При пересечении луча однозначно будет некоторое изменение выходного напряжения светодиода из за преломления луча света проходящей каплей.
Вот это изменение и можно отловить, к примеру настроив компаратор на нижнюю
границу напряжения фотодиода в нормально засвеченном состоянии.

BoolAB 18.02.2018 10:52

Re: Детектор капель
 
Фотодиод из состава мышки пойдёт? Или там спектр другой?

masterok999 18.02.2018 10:57

Re: Детектор капель
 
Цитата:

Сообщение от BoolAB (Сообщение 236454)
Фотодиод из состава мышки пойдёт? Или там спектр другой?

В мышке не фотодиод, а некое подобие видеоматрицы - не пойдет.
Они сейчас выводят данные прямо в USB.
Вместо фотодиода отлично будет работать красный СВЕТОДИОД, иногда использую красные ультраяркие (прозрачный пластик).

BoolAB 18.02.2018 11:43

Re: Детектор капель
 
"Мышкин фотодиод" я имел ввиду который на ролике. Но там оказалось что-то навороченное: всего три вывода, на двух из них питание, на третьем импульсы несутся, не несущие напрямую информацию о наличии засветки. Совсем старой "шариковой" мышки в загашнике не оказалось.
Про светодиод - это вы отлично подсказали. Прозрачного не оказалось, но даже просто красные хорошо реагируют на указку. Огромное спасибо, буду крутить в этом направлении.

Greg 18.02.2018 12:25

Re: Детектор капель
 
Цитата:

Сообщение от BoolAB (Сообщение 236450)
Метод должен быть бесконтактный, т.к. любое прикосновение к капле изменит её скорость и внесёт погрешность в измерение. И, желательно, реализуемый из подручных материалов, которые могут заваляться дома у радиолюбителя.

красиво будет приладить видеокамеру. это очень наглядно и вполне современно.
с этими свето-фото все может оказаться не просто и не для воды.

BoolAB 18.02.2018 12:59

Re: Детектор капель
 
Цитата:

Сообщение от Greg (Сообщение 236457)
красиво будет приладить видеокамеру. это очень наглядно и вполне современно.

Видео для контроля времени прохождения отсечек не пойдёт: частота слишком маленькая. Или просто делать два кадра и по картинке отмерять расстояние? На горку рядом с траекторией движения капли положить линейку, чтобы проще было мерить. Для расчёта ускорения надо замерить время прохождения двух известных участков. Значит мне надо сделать 3 кадра. Пусть 24 кадра в секунду, ~41мс на кадр, ~82мс на два кадра. Наверно, за такое время капля много не проедет. Надо попробовать. Правда, вебки обычно кадров поменьше дают. Сейчас откопаю камеру, отпишусь.

Greg 18.02.2018 14:19

Re: Детектор капель
 
Цитата:

Сообщение от BoolAB (Сообщение 236459)
Видео для контроля времени прохождения отсечек не пойдёт: частота слишком маленькая. Или просто делать два кадра и по картинке отмерять расстояние? На горку рядом с траекторией движения капли положить линейку, чтобы проще было мерить. Для расчёта ускорения надо замерить время прохождения двух известных участков. Значит мне надо сделать 3 кадра. Пусть 24 кадра в секунду, ~41мс на кадр, ~82мс на два кадра. Наверно, за такое время капля много не проедет. Надо попробовать. Правда, вебки обычно кадров поменьше дают. Сейчас откопаю камеру, отпишусь.

да, делать кадры с каким-то постоянным периодом. капля же вообще еле ползет.
естественно какую-то линейку на фоне приладить.
с железными таймерами возиться глупо - до миллисекунд дело скорее всего не дойдет, и вообще не очень понятно, что по факту будет измеряться.
но будет красиво менять угол наклона и смотреть, куда что поплывет...

paul 18.02.2018 22:52

Re: Детектор капель
 
Цитата:

Сообщение от BoolAB (Сообщение 236456)
"Мышкин фотодиод" я имел ввиду который на ролике. Но там оказалось что-то навороченное: всего три вывода, на двух из них питание, на третьем импульсы несутся, не несущие напрямую информацию о наличии засветки.

Это сдвоенные фототранзисторы, смещенные на миллиметр друг от друга. ИК диапазон ловят отлично, лазерный луч не тестил.

maagalex 19.02.2018 03:38

Re: Детектор капель
 
Кусок текстолита с двумя параллельными дорожками, на одну подается некий меандр с частотой сколько-то киллогерц, на второй этот меандр ловится и меряется время его наличия..Проводимость воды не важна, работает емкость капли, можно и бумагу ту поверх поклеить, капля конечно должна пересекать дорожки..то есть двигаться поперек а не вдоль..

Марк 19.02.2018 11:46

Re: Детектор капель
 
Цитата:

Сообщение от maagalex (Сообщение 236466)
Проводимость воды не важна, работает емкость капли

Не емкость, а диэлектрическая проницаемость равная 80. Но при слоистом диэлектрике конденсатора изменение его емкости может оказаться весьма малым. Задача детектирования будет не тривиальной. Плюс к этому. близко подносить пластины к капле нельзя, иначе на входе будет ускоряющий вектор силы, а на выходе - тормозящий. Даже не переменном токе электрическое поле будет стремиться втянуть диэлектрик с высоким эпсилон в конденсатор.

masterok999 19.02.2018 12:53

Re: Детектор капель
 
Цитата:

Сообщение от Greg (Сообщение 236462)
капля же вообще еле ползет

Да, особенно по промасленной бумаге, как сказано в исходнике... "Для демонстрации эффекта, по промасленной горке будет катиться капля воды."
Эффект хорошо заметен на автомойке после так называемого "воскования".
Погрешность на камеру будет большая, и есть вероятность что капля на кадре будет смазанной.
Можно попробовать еще один способ и он проще, сделать простейший стробоскоп на светодиоде и пустить каплю вдоль линейки.
Опыт проводить в темноте, тогда благодаря инерционности зрения
мозг "сфотографирует" 2 короткие яркие вспышки с расположением капли на линейке.
Зная пройденное расстояние и период импульсов (можно регулировать) на LED можно решить задачу.
Естественно, скважность импульсов должна быть большой, а ток на светодиод достаточный для интенсивной вспышки.

Рак 19.02.2018 14:49

Re: Детектор капель
 
Для регистрации времении реакции системы использовали часы с миллисекундами, вспышки которых были кратны частототе кадров (что бы изображение не смазывалось) и камера с режимом Slow motion. Потом, с видео бралось время до воздействия и искался кадр, где система отреагировала, по разнице времени отпределялась задержка.

masterok999 19.02.2018 15:02

Re: Детектор капель
 
Да тут вполне зрительного восприятия и без камеры хватит, наверно многие смотрели на струю воды с помощью стробоскопа.
Стробоскоп+линейка+зрение, причем в качестве стробоскопа можно использовать функциональный генератор + светодиод.

maagalex 20.02.2018 12:00

Re: Детектор капель
 
Есть еще такая интересная технология как автомат медленного танца
https://vimeo.com/185540178
Емкость капли очень хорошо зафиксируется, в емкстных клавиатурах капли вызывают срабатывание если нет программной защиты..
А то что медленно катится-можно добавить чуть чуть вибрации к поверхности и они будут летать)

paul 20.02.2018 12:19

Re: Детектор капель
 
Цитата:

Сообщение от maagalex (Сообщение 236473)
Емкость капли очень хорошо зафиксируется, в емкстных клавиатурах капли вызывают срабатывание если нет программной защиты..

Тогда предложение - пускать каплю не по бумаге, а по тачскрину, вернее по емкостному сенсору от тачскрина. Обрабатывать можно только одну координату.

masterok999 20.02.2018 12:40

Re: Детектор капель
 
Если есть цифровой фотик, настроить его на выдержку 2 секунды.
В темноте включить строб., нажать спуск у фотика и капнуть пипеткой на бумажный склон (на фоне линейки) - весть трек капли с привязкой ко времени вспышек.

maagalex 20.02.2018 12:41

Re: Детектор капель
 
Цитата:

Сообщение от paul (Сообщение 236474)
Тогда предложение - пускать каплю не по бумаге, а по тачскрину, вернее по емкостному сенсору от тачскрина. Обрабатывать можно только одну координату.

Не получится, регестрируется емкость между земляным полигоном и сенсором, капля должна их косаться одновременно..

siargy 21.02.2018 06:55

Re: Детектор капель
 
как далеко предложенные варианты от исходных условий :D
Цитата:

Сообщение от BoolAB (Сообщение 236450)
Детёнка преподнесла задачку. "Исследовательская работа" по физике про поверхностное натяжение.

, желательно, реализуемый из подручных материалов, .


мне кажется, при небольшом наклоне капля будет катица достаточно медленно , чтобы время прохождения заданного отрезка можно было отмерить секундометром.


Часовой пояс GMT +3, время: 23:50.

Powered by vBulletin® Version 3.8.9
Copyright ©2000 - 2018, Jelsoft Enterprises Ltd. Перевод: zCarot