В отдельной статье «Мощность всасывания: что это такое и как будем измерять» рассказано о том, что такое мощность всасывания и с помощью какого оборудования мы ее измеряем. Основных недостатков у описанного там стенда два: во-первых, маховик вентиля приходится крутить вручную; во-вторых, показания приборов считываются визуально (на самом деле экраны фотографируются). Это осложняет работу со стендом, замедляет получение результатов и затрудняет получение отсчетов с мелким шагом. Для устранения этих недостатков был разработан новый стенд. Опишем его основные части и продемонстрируем работу.
Регистрация скорости потока воздуха
Как описано в статье «Пылесос Dyson DC52 Animal Complete», к первоначальной методике была добавлена процедура корректировки, учитывающая снижение рабочего сечения измерительной головки анемометра. Эта корректировка позволяет использовать практически любой анемометр с крыльчаткой для точного замера воздушного потока. Для нового стенда мы выбрали анемометр Mastech MS6250. Нам удалось подключиться к датчику вращения крыльчатки этого анемометра. Сигнал с датчика поступает на отдельный модуль на микроконтроллере, которые считает импульсы и по запросу передает данные на основной модуль по интерфейсу I²C. Основной модуль подключен к ПК по USB. Пересчет скорости вращения крыльчатки в скорость потока выполняется в управляющей программе с использованием полученной экспериментально калибровочной зависимости.
Регистрация давления (разрежения)
Для замера давления было решено использовать датчик давления. Выбор пал на датчик HSCDDRD005PD3A3 производства компании Honeywell. Этот датчик относится к серии TruStability HSC и обеспечивает весьма неплохую точность измерений. Диапазон измерения давления — ±5 psi (фунтов на квадратный дюйм), что соответствует примерно ±34,5 кПа. Отметим, что самое высокое разрежение, которое мы регистрировали, было достигнуто во время тестирования пылесоса Philips Performer Ultimate — порядка 28 кПа. Датчик опрашивается основным модулем также по интерфейсу I²C.
Привод для вращения маховика вентиля
Для вращения маховика вентиля мы решили использовать модуль мотора на 12 В с редуктором, обеспечивающим скорость вращения 3 об/мин. Выбранный нами вентиль полностью закрывается из открытого состояния за примерно 6 оборотов, то есть этот мотор с редуктором должен закрывать вентиль где-то за 2 минуты. На самом деле на это требуется чуть больше времени (порядка 160 секунд), так как скорость вращения под нагрузкой немного снижается. Для управления двигателем используется модуль моста на основе драйвера TA8429H. Его мощность в данном случае избыточна, просто он оказался под рукой. Признаком полного открытия или закрытия вентиля служит превышение током мотора порогового значения в 150 мА. Ток отслеживается модулем на основе микросхемы INA226. Датчик тока опрашивается основным модулем также по интерфейсу I²C.
Собираем все вместе
Из сантехнических изделий нам потребовались:
- Вентиль клиновый (клиновая задвижка) 1″ вр-вр (Uni-Fitt, Италия)
- Бочонок 1″ × 200 мм из кованой латуни (General Fittings, Италия)
- Бочонок 1″ × 50 мм из кованой латуни (General Fittings, Италия)
- Труба канализационная ∅32 мм длиной 0,15 м
- Переход эксцентрический 32/40
- Манжета ступенчатая
Если исключить регистрацию и управление, то в остальном конструкция стенда практически полностью повторяет вариант, описанный в указанной выше статье. Для отбора давления в стенке длинного бочонка было просверлено отверстие диаметром 1 мм. Ниппелем для трубки, соединяющей ввод датчика и отверстие, служит приклеенный на силиконовый герметик носик от разборного шприца. Опрос датчиков давления, скорости вращения крыльчатки анемометра и тока производится с периодичностью раз в секунду. Оператор посредством управляющей программы запускает измерительный цикл: включается вращение маховика задвижки, данные регистрируются. По завершению цикла данные сохраняются в файле. Открытие задвижки выполняется также по команде оператора, но регистрация уже не выполняется.
Общий вид стенда (тестируется Dyson V8):
Привод вентиля:
Узел отбора давления:
Датчик давления на переходной плате:
Для проверки работы нового стенда мы решили провести повторное тестирование пылесосов Dyson V8 и Dyson Cyclone V10.
Результат для Dyson V8:
График, подписанный как Максимальная (3) — это полученный на первом стенде и приведенный в статье про этот пылесос результат. Два других графика получены с использованием нового автоматизированного стенда. Совпадение очень хорошее.
Результат для Dyson Cyclone V10:
В данном случае совпадение чуть хуже, но все равно, с нашей точки зрения, достаточно хорошее. Отметим, что в случае автоматизированного стенда получается намного больше точек, что позволяет, в частности, точнее определять максимальную мощность всасывания.
В заключение предлагаем посмотреть короткое видео, демонстрирующее работу стенда во время тестирования пылесоса Dyson V8:
