Turbulentie Meter

Dit is een instructables voor een Turbulentie meter. 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 vergeleken met de vorige uitwijking waarde (als in abs(u(tnu)-u(tvorige)) ), dit getal wordt over 4 seconden gesommeerd en vergeleken met een kalibratie waarde voor laminaire stroming, een tussen fase en turbulente stroming.

• Particle photon en breadboard
• Time of flight sensor VL53L0X
• Pin connectors (mannelijk en vrouwelijk)
• 4x Kabels van 1 meter
• 5x 8mm draadstaal
• 20x 8mm moeren en ringen
• Duct tape & lijm
• IJzerdraad 10 cm
• Knoopje
• Houten plank van 40 cm
• Vrijdraaiend wieltje

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 om in de stroomgoot te passen, 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 worden geplaatst. De sensor wordt vervolgens vast geklemd tussen twee moeren. Daarnaast is een stuk duct tape nodig op het draadstaal achter de sensor zodat deze geen elektrisch contact maakt.

Verder moet er een vrijdraaiend wieltje gemonteerd worden 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.

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.

De code voor de particle photon 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, eveneens andersom. Deze code bestaat uit 3 verschillende bestanden, het is nodig om ze allemaal op de arduino te laden zodat alle elementen van de code gebruikt kunnen worden.

De code komt merendeel van de maker van de time of flight sensor, de originele code is op hun website te vinden samen met een user manual en de specificaties van de sensor.

Website Velleman: https://www.velleman.eu/products/view/?id=450562

Om metingen te doen moet de photon of verbonden worden aan het internet en uitgelezen worden via de Event page 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 kalibratie is het handig om eerst je maximale laminaire waarde te kiezen en vervolgens achter een object in turbulente stroom je MH in te stellen voor turbulente stromingen.