Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Przetworniki tensometryczne w wagach -zakres pracy?

08 Lip 2010 12:56 3475 10
  • Poziom 20  
    Chciałem zrobić klucz dynamometryczny i szukam tanich tensometrów. Z obliczeń wyszło mi, że potrzebuję zakres nacisku od 20kg do 2000kg, krok pomiarowy to będzie 10kg albo optymistycznie 1kg (ale to już nieważne, to rozdzielczość adc i dokładność samego pomiaru).
    Chodzi mi o znalezienie przetworników (małych do tego), które wytrzymają takie naciski i dadzą się w tym zakresie sensownie mierzyć.
    Pomyślałem o wagach łazienkowych ale to inny zakres nacisków jest, pytanie czy same tensometry dadzą się zastosować (jeszcze nie kupowałem i nie rozbierałem).
    Jeśli nie to czy możecie polecić inne źródło tanich i małych tensometrów?


    Jeśli to niewłaściwy dział to proszę o przeniesienie.
  • Poziom 15  
    Witam.

    1. Naprawdę dwie TONY na kluczu dynamometrycznym?

    2. W przypadku poważnej aplikacji proponuję zastosować fabryczny czujnik siły. Wielokrotnie używałem czujników tensometrycznych firmy Utilcell. Są niezbyt drogie oraz dosyć porządne. Mając odpowiedni zasób gotówki można skusić się na czujniki Hottingera.

    3. Do celów edukacyjnych lub demonstracyjnych można się bawić tensometrami. Zaznaczam jednak, że wbrew pozorom nie jest to łatwa i tania zabawa (dobór odkształcanego elementu, odpowiedniego tensometru, właściwe kleje, przygotowanie powierzchni itp.). Przyzwoity tensometr kosztuje kilkadziesiąt złotych, a trzeba kupić min. 4. Niestety łatwo je uszkodzić podczas montażu.

    Pozdrawiam.
  • Poziom 20  
    A tensometry piezo?
    Chodzi mi o pomiar na ściskanie - to nie jest typowy klucz tylko taka moja autorska konstrukcja :) , dość kompaktowa, w związku z tym tam gdzie chcę mierzyć jest tak jak podałem, przy 100Nm wychodzi 2T siły nacisku.
    Nie chcę tego robić brutalną gotówką, to projekt hobbystyczny, za brutalną gotówkę mam ze sklepu bez problemów, choć może nie taki jak chcę ale za to z pudełka dokładny i działający ;) .

    PS: jeśli zaproponujesz gotowy przetwornik od razu na skręcanie to nie będę się bawił, zakres 10-100Nm+.
  • Poziom 15  
    Tak na szybko - czujniki momentu: http://www.hbm.com/en/menu/products/transducers-sensors/torque/
    Przedstawicielem w Polsce jest:
    HBM Biuro Inżynierskie Maciej Zajączkowski
    ul. Krauthofera 16
    60-203 Poznań
    +48 61 6625666
    Obawiam się jednak, że czujniki Hottingera są "ociupinkę" zbyt drogie dla aplikacji hobbystycznej.
    Proponuję poszukać u innych producentów pod "Torque Transducer" lub "Torque Sensor".

    Można też nakleić tensometry na wałek skręcany (o ile w konstrukcji taki występuje).
    http://www.tenmex.pl/index.php?action=tensometry.
    Osobiście jednak mniej problemów miałem z tensometrami Hottingera.

    Bez ogólnego schematu mechanicznego trudno coś konkretnego wykombinować, ale można się zastanowić nad przeniesieniem punktu pomiarowego w jakieś mniej obciążone miejsce.
  • Poziom 20  
    Hmmm, duże to, nawet w ceny nie wnikam skoro piszesz, że drogie.
    Najprościej - względnie - byłoby chyba nakleić tensometry na przedłużkę do nasadek 1/2", masz wtedy wałek skrętny tylko nie wiem czy nie za mało skrętny. Przetoczyć na cieńszy?
    Nie mam doświadczeń z tensometrami więc każda rada/sugestia mile widziana. Dobrze, to skupmy się na razie na "tanio" a jak zacznie działać to popełnimy dokładniejszą wersję. Jak naklejać, co naklejać i czym naklejać? Z mierzeniem mam nadzieję już sobie poradzę, adc obsłużę, tylko jaki tor analogowy przed nim do tego co zasugerujesz?
  • Poziom 15  
    Proponuję najpierw policzyć lub oszacować o ile się wałek skręca pod pełnym obciążeniem.
    Potem dobrać odpowiednie tensometry. Jak się klei przy skręcaniu - muszę sobie przypomnieć (coś świta o 45 stopniach...). Co do samej techniki klejenia, mam gdzieś film instruktażowy - poszukam.
  • Poziom 15  
    Przy skręcaniu tensometry klei się pod kątem 45 stopni w stosunku do osi wału. Najlepiej będzie użyć gotowej rozety z czterema tensometrami połączonymi w mostek (jedno klejenie zamiast czterech). Dla przykładu:
    http://www.tenmex.pl/index.php?action=tensometr&numer=33 albo http://www.tenmex.pl/index.php?action=tensometr&numer=34
    Jeżeli istnieje taka możliwość, to najlepiej kupić tensometry z dolutowanymi końcówkami w postaci tasiemek CuAg. Uniknie się wtedy lutowania przewodów bezpośrednio do przyklejonego tensometru, co ze względu na odprowadzanie ciepła przez podłoże nie jest łatwe. Ta opcja będzie najłatwiejsza w wykonaniu.

    Jeżeli chodzi o technikę klejenia - znalazłem wspomniany film, mogę podesłać go na priva. Czy zmieści się w Kolegi skrzynce 130MB?

    Tor analogowy do obsługi mostka to niestety szeroki temat. W skrócie - albo dokładny wzmacniacz pomiarowy + przetwornik AC, albo porządny 24 bitowy AC przystosowany do pomiarów mostkowych - wtedy obejdzie się bez wzmocnienia.
  • Poziom 20  
    Przepraszam za zwłokę ale musiałem do tego usiąść na spokojnie, w wolnej ;) chwili.
    Z obliczeń wychodzi, dla założenie moment maksymalny 100Nm, przedłużka standardowa 1/2" ma około fi16 (w zależności od wykonania +-0,5 ale szacujemy na razie), skręcanie proste pręta walcowego, stalowego oczywiście:

    Naprężenia maksymalne na powierzchni 124MPa (spokojnie wytrzyma 2-3x tyle albo i więcej bo to lepsza stal).
    Jednostkowy kąt skręcenia 0,616 x 10^-3 rad/mm.

    Prośba o interpretację tego ostatniego wyniku, jak to się ma do użycia tensometru. Jaki byłaby minimalna wartość tego kąta do pomierzenia?


    PS: wolę wydać kilka zł więcej na dobry przetwornik bo to i mniej miejsca zajmie i wiarygodne bardziej będzie. Poza tym nie ufam sobie jeśli chodzi o robienie dobrej analogówki ;) , więc im mniej analogówki i im mniej elementów tym lepiej.
  • Poziom 15  
    Skondensowaną dawkę teorii i metody obliczeń dla tensometrów można znaleźć tu: http://www.pgru.zut.edu.pl/pub/Wytrzymalosc_Materialow/Laboratorium/Tensometry.pdf

    Teraz szczegóły.
    Przy takim skręceniu, każdy milimetr długości pręta skręca się o 0,000616 radiana, czyli 0,0352942 stopnia. Dla średnicy 16 mm daje to odkształcenie 0,004928 mm na 1 mm długości pręta. Biorąc pod uwagę fakt, że tensometry są ułożone pod kątem 45 stopni do kierunku odkształceń - każdy milimetr długości wszystkich tensometrów zmieni się o 0,002460957 mm. Korzystając z wzoru 14b zawartego we wspomnianym pdf'ie, można obliczyć zmianę napięcia na wyjściu mostka - na każdy 1 V napięcia zasilającego (dla k tensometru = 2.1) >> 5,17 mV. Przy zasilaniu mostka ze źródła napięcia 5V otrzymamy sygnał ok. 25mV dla 100 Nm. To już się spokojnie da zmierzyć. Proponuję zainteresować się przetwornikiem LTC2440 - dobrze się sprawdza w takich zastosowaniach. Jego karta katalogowa: http://cds.linear.com/docs/Datasheet/2440fd.pdf
    Warto dobrać uC ze sprzętowym SPI - wtedy obsługa tego przetwornika jest banalna (prawie...).

    Pozdrawiam.
  • Poziom 20  
    Jeszcze raz dzięki. Na razie czytam.
    Już mi się nasuwa z datasheeta przetwornika (szkoda, że każdy parametr dla innych warunków) - minimalne Vref to 100mV i możemy wtedy mierzyć do Vref/2=50mV
    Sygnał mam jak podałeś 25mV czyli akurat. Szumy przy 6,9Hz będą 0,2mV czyli zostaje 8 bitów rozdzielczości - w sumie akurat więcej nie potrzeba, resztę będzie się zaokrąglało albo obcinało (moment jest w liczniku, wiec wszystko w proporcji liniowej), wychodzi dokładność 0,4Nm - potrzebuję nawet mniej ale po cichu liczyłem na więcej (może w wersji 2).


    Z tensometrami miałem właśnie do czynienia na laborkach lata temu. Praktyka zerowa, a i przypominanie teorii boli.


    PS: zapomniałem zapytać - jak wygląda klejenie tensometrów na tak bardzo zakrzywioną powierzchnię. To znaczy czy to nie przeszkadza, czy będzie wprowadzało jakiś przewidywalny błąd itp.
    Prawdopodobnie i tak policzę to wcześniej dla wszystkich możliwych wyników i zrobię w procku lut zamiast wzoru - żeby przy wzorcowaniu nieliniowości łatwiej było wprowadzić później poprawki.
    Oczywiśćie widać obliczeniowo, że można (a nawet by się przydało) wycienić ten wałek trochę - tylko jak ta krzywizna ma się do praktyki klejenia i pomiaru?


    PS2: gryzie mnie jeszcze jak do tego przetwornika podłączyć tak niski Vref. Czy może moje założenie jest błędne i zdać się na rozdzielczość dla normalnego Vref powiedzmy 1,25V?
  • Poziom 15  
    Sytuacja jest bardziej optymistyczna - przetwornik LTC2440 przy 6,9 Hz ma szumy 200 nV czyli 0,2 mikrowolta. Nie ma większego sensu zbytnie obniżanie Vref (o ile dobrze pamiętam poniżej 1V), praktycznie rzeczywista dokładność nie wzrasta powyżej pewnego poziomu. W tym przypadku nawet lepiej nie dawać osobnego układu źródła napięcia odniesienia, tylko Vref podłączyć do zasilania mostka (datasheet - rys. 17, str. 23). Taki układ eliminuje wpływ wahań napięcia zasilającego mostek na otrzymany wynik, co więcej nie trzeba wtedy przesadnie się przejmować jego stabilizacją - wystarcza dziadunio 7805. Wprawdzie chętniej używam LM2940-5, wyższa stabilność, i można go zasilać już od 5,5V!

    Pozdrawiam.

    Ps. Podejrzewam, że głównym problemem z klejeniem tensometrów na wałek, będzie sensowne dociśnięcie. Jakość spoiny mocno zależy od grubości warstwy kleju (czyli od docisku) - im cieniej tym lepiej. Stąd odchudzanie wałka raczej może sobie odpuścić.