Views: 222 May-akda: Lea Publish Time: 2025-02-18 Pinagmulan: Site
Menu ng nilalaman
● Pag -unawa sa mga sensor ng pag -igting
>> Mga uri ng mga sensor ng pag -igting
>> Mga pangunahing pagsasaalang -alang para sa pagpili ng isang sensor ng pag -igting
● Kinakailangan ang mga sangkap
● Mga pagpapahusay at mga direksyon sa hinaharap
● FAQ
>> 1. Ano ang isang sensor ng pag -igting?
>> 2. Paano gumagana ang mga gauge ng pilay?
>> 3. Maaari ba akong gumamit ng mga flex sensor para sa pagsukat ng pag -igting?
>> 4. Ano ang papel ng HX711 amplifier?
>> 5. Paano ko mai -calibrate ang isang sensor ng pag -igting?
Ang pagsukat ng tensyon ay isang kritikal na aspeto sa maraming mga aplikasyon, mula sa mga robotics at masusuot na teknolohiya hanggang sa pagsubaybay sa kalusugan ng istruktura at kagamitan sa palakasan. Ang kakayahang tumpak na masukat ang pag -igting o puwersa ng paghila ay mahalaga para matiyak ang kaligtasan, pag -optimize ng pagganap, at maiwasan ang mga pagkabigo. Sa pagdating ng mga microcontroller tulad ng Arduino, pagbuo ng isang simple Ang sistema ng pagsukat ng tensyon ay naging mas naa-access at mabisa. Ang artikulong ito ay galugarin ang mga sangkap, pamamaraan, at mga pagsasaalang -alang na kasangkot sa paglikha ng naturang sistema.
Ang mga sensor ng tensyon ay mga aparato na partikular na idinisenyo upang masukat ang puwersa ng paghila na isinagawa sa isang cable, string, o anumang nababaluktot na materyal. Hindi tulad ng mga sensor ng compression na sumusukat sa pagtulak ng mga puwersa, ang mga sensor ng pag -igting ay tumugon sa mga puwersa na lumalawak o pinahabang elemento ng sensing. Ang pag -unawa sa mga nuances ng mga sensor na ito ay mahalaga para sa tumpak na pagkolekta at interpretasyon ng data.
Maraming mga uri ng sensor ay maaaring magamit para sa pagsukat ng pag -igting sa Arduino, ang bawat isa ay nag -aalok ng mga natatanging katangian at kakayahan:
- Mga cell ng pag -load: Ang mga cell ng pag -load ay malawakang ginagamit sa mga application ng pagtimbang ngunit maaari ring maiakma para sa pagsukat ng pag -igting. Nagpapatakbo sila sa prinsipyo ng mga gauge ng pilay, na nagbabago ng paglaban kapag nakaunat. Kapag inilalapat ang isang makunat na puwersa, ang mga deform ng pag -load ng cell ay bahagyang, na nagiging sanhi ng mga gauge ng pilay na baguhin ang paglaban. Ang mga pagbabagong ito ng paglaban ay pagkatapos ay na -convert sa isang de -koryenteng signal na proporsyonal sa inilapat na puwersa. Ang mga cell ng pag -load ay kilala para sa kanilang katatagan at kawastuhan, na ginagawang angkop para sa hinihingi na mga aplikasyon.
- Mga gauge ng pilay: Ang mga gauge ng pilay ay mga resistive sensor na sumusukat sa pilay (pagpapapangit) ng isang materyal kapag sumailalim sa stress. Karaniwan silang nakagapos sa ibabaw ng bagay sa ilalim ng pag -igting gamit ang isang dalubhasang malagkit. Kapag ang bagay ay sumailalim sa isang makunat na puwersa, ito ay nagpapahiwatig, na nagiging sanhi ng gauge ng pilay. Ang pagpapapangit na ito ay nagbabago sa paglaban ng gauge ng pilay, na maaaring masukat gamit ang isang circuit ng tulay ng wheatstone. Ang pagbabago sa paglaban ay direktang proporsyonal sa pilay, na nagpapahintulot sa tumpak na pagsukat ng pag -igting.
- Force Sensitive Resistors (FSRS): Ang mga FSR ay variable na resistors na ang mga pagbabago sa paglaban sa inilapat na puwersa. Ang mga ito ay simpleng gamitin ngunit sa pangkalahatan ay hindi gaanong tumpak kaysa sa mga cell cells o mga gauge ng pilay. Ang mga FSR ay binubuo ng isang conductive polymer film na nagbabago ng pagtutol kapag ang presyon ay inilalapat sa ibabaw nito. Habang tumataas ang lakas ng tensyon, bumababa ang paglaban. Ang pagbabagong ito sa paglaban ay maaaring madaling masukat gamit ang isang boltahe divider circuit, na ginagawang maginhawang pagpipilian ang FSRS para sa mabilis na prototyping at simpleng mga aplikasyon kung saan ang mataas na kawastuhan ay hindi kritikal.
- Mga Capacitive Sensor: Ang mga capacitive sensor ay nakakakita ng mga pagbabago sa kapasidad na dulot ng pag -igting sa isang cable o materyal. Maaari silang maisama sa iba't ibang mga materyales, na nagbibigay ng isang paraan na hindi contact para sa pagtuklas ng pag-igting. Ang mga sensor na ito ay gumagana sa pamamagitan ng pagsukat ng pagbabago sa kapasidad sa pagitan ng dalawang conductive plate habang ang distansya sa pagitan ng mga ito ay nagbabago dahil sa pag -igting. Maaari silang maging kapaki -pakinabang sa mga aplikasyon kung saan ang pisikal na pakikipag -ugnay sa materyal sa ilalim ng pag -igting ay hindi kanais -nais.
Kapag pumipili ng isang sensor para sa pagtuklas ng pag -igting kay Arduino, isaalang -alang ang mga sumusunod na kadahilanan:
- Saklaw ng Pagsukat: Tiyaking masusukat ng sensor ang inaasahang saklaw ng mga puwersa ng pag -igting nang hindi lalampas sa pinakamataas na kapasidad nito. Ang labis na pag -load ng isang sensor ay maaaring makapinsala o humantong sa hindi tumpak na pagbabasa.
- Sensitivity: Ang mas mataas na sensitivity ay nagbibigay -daan para sa mas tumpak na mga sukat, lalo na kapag nakikitungo sa maliit na puwersa ng pag -igting. Ang sensitivity ay tumutukoy sa pagbabago sa signal ng output bawat pagbabago ng yunit sa lakas ng pag -input.
- Katumpakan: Alamin ang antas ng kawastuhan na kinakailangan para sa iyong aplikasyon. Ang katumpakan ay tumutukoy sa kung gaano kalapit ang pagbabasa ng sensor sa totoong halaga ng lakas ng pag -igting.
- Pag -calibrate: Ang ilang mga sensor ay nangangailangan ng pagkakalibrate upang matiyak ang tumpak na pagbabasa. Ang pagkakalibrate ay nagsasangkot sa pag -aayos ng output ng sensor upang tumugma sa mga kilalang halaga ng pag -igting.
- Pagsasama ng pagiging kumplikado: Pumili ng isang sensor na madaling isama sa iyong umiiral na pag -setup ng Arduino. Isaalang -alang ang mga kinakailangan sa mga kable ng sensor, mga pangangailangan sa pag -condition ng signal, at magagamit na mga aklatan.
- Gastos: Balansehin ang gastos ng sensor na may pagganap at tampok nito. Ang mga sensor na mas mataas na pagganap ay madalas na may mas mataas na tag ng presyo.
Upang makabuo ng isang simpleng sistema ng pagsukat ng pag -igting sa Arduino, kakailanganin mo ang mga sumusunod na sangkap:
1. Arduino Board: Isang Arduino UNO o katulad na Lupon ang nagsisilbing microcontroller upang maproseso ang data ng sensor at kontrolin ang system. Nagbibigay ang Arduino ng kinakailangang lakas ng pagproseso, memorya, at mga input/output pin para sa pakikipag -ugnay sa sensor ng pag -igting at iba pang mga sangkap.
2. Sensor ng Pag -igting: Pumili ng isang naaangkop na sensor ng pag -igting batay sa iyong mga kinakailangan sa aplikasyon (halimbawa, pag -load ng cell, gauge ng pilay, o FSR). Ang pagpili ng sensor ay depende sa saklaw ng pagsukat, mga kinakailangan sa kawastuhan, at pagiging kumplikado ng pagsasama ng iyong proyekto.
3. Signal amplifier (kung kinakailangan): Ang ilang mga sensor ng pag -igting, tulad ng mga cell ng pag -load, ay gumagawa ng napakaliit na mga pagbabago sa boltahe na nangangailangan ng pagpapalakas. Ang isang HX711 amplifier ay karaniwang ginagamit para sa hangaring ito. Ang HX711 ay isang dalubhasang amplifier na idinisenyo upang palakasin ang maliit na mga signal ng analog mula sa mga cell ng pag -load at i -convert ang mga ito sa mga digital na signal na madaling mabasa ng Arduino.
4. Resistors: Kinakailangan para sa paglikha ng mga divider ng boltahe o bias circuit para sa ilang mga uri ng sensor tulad ng FSRS. Ang mga resistor ay ginagamit upang lumikha ng isang boltahe divider circuit, na nagko -convert ng pagbabago sa paglaban ng FSR sa isang signal ng boltahe na maaaring mabasa ng analog input ng Arduino.
5. Mga wire ng tinapay at jumper: para sa prototyping at pagkonekta sa mga sangkap. Ang isang breadboard ay nagbibigay ng isang maginhawang paraan sa mga prototype circuit nang walang paghihinang, habang ang mga wire ng jumper ay ginagamit upang gumawa ng mga koneksyon sa elektrikal sa pagitan ng mga sangkap.
6. Power Supply: Upang mabigyan ng kapangyarihan ang Arduino Board at ang sensor ng pag -igting. Ang isang matatag at maaasahang supply ng kuryente ay mahalaga para sa pagtiyak ng tumpak at pare -pareho ang mga sukat.
7. Ipakita (Opsyonal): Ang isang LCD screen o serial monitor ay maaaring magamit upang ipakita ang mga sukat ng pag -igting. Ang isang LCD screen ay nagbibigay ng isang visual na pagpapakita ng mga pagbabasa ng pag -igting, habang ang serial monitor ay nagbibigay -daan sa iyo upang tingnan ang data sa iyong computer.
Ang mga kable at koneksyon ay magkakaiba depende sa uri ng sensor ng pag -igting na iyong pinili. Narito ang isang halimbawa ng kung paano ikonekta ang isang lakas na sensitibong resistor (FSR) sa isang Arduino:
1. Ikonekta ang isang dulo ng FSR sa isang 5V supply.
2. Ikonekta ang kabilang dulo ng FSR sa isang analog input pin sa Arduino (hal, A0).
3. Ikonekta ang isang risistor (halimbawa, 10kΩ) mula sa analog input pin sa lupa upang lumikha ng isang boltahe divider.
FSR ----> Arduino A0
|
10kΩ risistor
|
Gnd
Sa pagsasaayos na ito, ang FSR at ang 10kΩ risistor ay bumubuo ng isang divider ng boltahe. Habang nagbabago ang paglaban ng FSR na may inilapat na puwersa, ang boltahe sa analog input pin ay nagbabago nang proporsyonal. Maaaring basahin ng Arduino ang boltahe na ito at i -convert ito sa isang pagsukat ng pag -igting.
Para sa mga cell cells, ang mga koneksyon ay karaniwang nagsasangkot ng isang HX711 amplifier:
| Mag -load ng cell | HX711 |
|---|---|
| Pula (E+) | E+ |
| Itim (e-) | E- |
| Puti (a-) | A- |
| Green (A+) | A+ |
Ikonekta ang HX711 sa Arduino tulad ng sumusunod:
| HX711 | Arduino |
|---|---|
| DT | Pin 2 |
| SCK | Pin 3 |
| VCC | 5v |
| Gnd | Gnd |
Ang HX711 ay nakikipag -usap sa Arduino gamit ang isang serial interface. Ang DT (data) pin ay nagpapadala ng pinalakas at digitized na data ng sensor, habang ang SCK (Serial Clock) pin ay nagbibigay ng signal ng tiyempo para sa komunikasyon. Sa pamamagitan ng pagkonekta sa mga pin na ito sa Arduino, maaari mong basahin ang mga sukat ng pag -igting mula sa load cell.
Ang Arduino code ay depende sa uri ng sensor at ang nais na pag -andar. Narito ang isang halimbawa ng code para sa pagbabasa ng isang FSR at pagpapakita ng mga halaga sa serial monitor:
const int sensorpin = a0; // analog pin na konektado sa FSR
const int risistorvalue = 10000; // Paglaban ng serye risistor
walang bisa setup () {
Serial.begin (9600); // Initialize ang serial na komunikasyon
Hunos
walang bisa loop () {
int sensorValue = analogread (sensorpin); // Basahin ang halaga ng analog mula sa sensor
Serial.print ( 'halaga ng sensor: ');
Serial.println (sensorValue);
pagkaantala (100); // pagkaantala para sa katatagan
Hunos
Nabasa ng code na ito ang halaga ng analog mula sa FSR na konektado sa analog input pin ng Arduino (A0). Ang `Analogread ()` function ay nagbabalik ng isang halaga sa pagitan ng 0 at 1023, na kumakatawan sa boltahe sa analog input pin. Ang halagang ito ay pagkatapos ay nakalimbag sa serial monitor.
Para sa isang load cell na may isang HX711 amplifier, maaari mong gamitin ang library ng HX711:
#include 'hx711.h '
HX711 Scale;
const int dt_pin = 2;
const int sck_pin = 3;
walang bisa setup () {
Serial.begin (9600);
scale.begin (dt_pin, sck_pin);
scale.set_scale ();
scale.tare ();
Hunos
walang bisa loop () {
Serial.print ( 'timbang: ');
Serial.print (scale.get_units (), 1);
Serial.println ( 'g ');
pagkaantala (1000);
Hunos
Ginagamit ng code na ito ang HX711 library upang makipag -ugnay sa HX711 amplifier. Ang `HX711 scale;` linya ay lumilikha ng isang halimbawa ng klase ng HX711. Ang `scale.begin (dt_pin, sck_pin);` linya ay pinasimulan ang HX711 kasama ang mga data at orasan. Ang `scale.set_scale ();` linya ay nagtatakda ng kadahilanan ng pagkakalibrate para sa load cell. Ang `scale.tare ();` linya ay nagtatakda ng zero point para sa load cell. Ang `scale.get_units ()` function ay nagbabalik ng bigat sa gramo.
Ang pagkakalibrate ay mahalaga para sa pagkuha ng tumpak na mga sukat ng pag -igting. Ang proseso ng pagkakalibrate ay nagsasangkot ng paghahambing ng output ng sensor sa mga kilalang halaga ng pag -igting at pag -aayos ng code upang mabayaran ang anumang mga pagkakamali. Kung walang wastong pagkakalibrate, ang mga pagbabasa ng sensor ay maaaring hindi tumpak na sumasalamin sa tunay na puwersa ng pag -igting.
Para sa mga FSR, maaari kang mag -calibrate sa pamamagitan ng pag -record ng mga halaga ng sensor sa iba't ibang mga kilalang pwersa at paglikha ng isang pagmamapa sa pagitan ng mga halaga at kaukulang pwersa. Ang pagmamapa na ito ay maaaring maipatupad gamit ang isang talahanayan ng lookup o isang pormula sa matematika.
Para sa mga cell ng pag -load, ang pagkakalibrate ay karaniwang nagsasangkot ng paggamit ng mga kilalang timbang. Itala ang mga hilaw na pagbabasa mula sa load cell na walang timbang na inilapat (TARE). Pagkatapos, ilagay ang mga kilalang timbang sa load cell at i -record ang kaukulang pagbabasa. Gamitin ang mga puntos ng data na ito upang makalkula ang isang kadahilanan ng pagkakalibrate (ang ratio ng timbang sa pagbabasa). Ilapat ang calibration factor na ito sa iyong Arduino code upang mai -convert ang mga hilaw na pagbabasa sa tumpak na mga sukat ng puwersa. Ang mas maraming mga puntos ng data na ginagamit mo, mas tumpak ang iyong pagkakalibrate.
- Pag -filter: Ang paglalapat ng mga digital na filter sa data ng sensor ay maaaring mabawasan ang ingay at mapabuti ang kawastuhan. Ang paglipat ng average na mga filter at mga filter ng Kalman ay karaniwang ginagamit para sa hangaring ito.
- Ang kabayaran sa temperatura: Ang mga pagbabago sa temperatura ay maaaring makaapekto sa pagbabasa ng sensor. Ang pagpapatupad ng mga diskarte sa kabayaran sa temperatura ay maaaring mapabuti ang kawastuhan sa isang mas malawak na hanay ng mga temperatura.
- Pag-log ng Data: Pag-log ng data ng sensor sa isang SD card o platform ng ulap ay nagbibigay-daan para sa pangmatagalang pagsubaybay at pagsusuri.
- Komunikasyon ng Wireless: Pagdaragdag ng isang wireless module ng komunikasyon (halimbawa, Bluetooth o WiFi) ay nagbibigay -daan sa malayong pagsubaybay sa mga sukat ng pag -igting.
Ang mga sistema ng pagsukat ng tensyon na may Arduino ay may malawak na hanay ng mga aplikasyon:
- Robotics: Pagsubaybay sa pag -load sa robotic arm upang matiyak ang ligtas na operasyon at maiwasan ang labis na karga. Sa pamamagitan ng pagsubaybay sa pag -igting sa mga cable o kasukasuan ng isang robotic braso, masisiguro mong ang braso ay hindi lalampas sa maximum na kapasidad ng pag -load nito.
- Teknolohiya na naisusuot: Pagsasama sa damit upang masubaybayan ang pisikal na aktibidad o sukatan ng kalusugan. Halimbawa, ang mga sensor ng pag -igting ay maaaring isama sa mga damit na pang -atleta upang masukat ang pag -igting ng kalamnan sa panahon ng ehersisyo o rehabilitasyon.
- Pagsubaybay sa kalusugan ng istruktura: Pag -alis ng stress sa mga tulay at gusali upang maiwasan ang mga pagkabigo. Ang mga sensor ng tensyon ay maaaring mai -install sa mga kritikal na elemento ng istruktura upang masubaybayan ang mga antas ng stress at makita ang mga potensyal na problema bago sila humantong sa mga pagkabigo sa sakuna.
- Mga kagamitan sa palakasan: Pagsukat ng mga sukatan ng pagganap tulad ng lakas ng pagkakahawak o pag -igting ng kalamnan. Ang mga sensor ng tensyon ay maaaring magamit sa mga kagamitan sa palakasan tulad ng mga racket ng tennis o golf club upang masukat ang puwersa na inilalapat ng atleta.
- Pang -industriya na Pag -aautomat: Pagsubaybay sa pag -load sa makinarya upang maiwasan ang labis na karga at matiyak ang kaligtasan. Ang mga sensor ng tensyon ay maaaring magamit upang masubaybayan ang pag -load sa mga sinturon ng conveyor, cranes, at iba pang pang -industriya na makinarya upang maiwasan ang labis na karga at matiyak ang ligtas na operasyon.
Ang pangunahing sistema ng pagsukat ng pag -igting na inilarawan sa artikulong ito ay maaaring higit na mapahusay at mapalawak upang matugunan ang mas tiyak na mga pangangailangan. Halimbawa, ang pagsasama ng maraming mga sensor ay maaaring magbigay ng isang mas malawak na pag -unawa sa pamamahagi ng pag -igting sa isang sistema. Ang pagdaragdag ng mga mekanismo ng control ng feedback ay maaaring payagan ang system na awtomatikong ayusin ang mga antas ng pag -igting batay sa mga pagbabasa ng sensor. Bukod dito, ang pagsasama ng mga algorithm sa pag -aaral ng makina ay maaaring paganahin ang system upang malaman mula sa makasaysayang data at mahulaan ang mga uso sa pag -igting sa hinaharap.
Tulad ng pagsulong ng teknolohiya, maaari nating asahan na makita ang mas sopistikadong mga sistema ng pagsukat ng pag -igting batay sa Arduino at iba pang mga microcontroller. Ang mga sistemang ito ay maglaro ng isang lalong mahalagang papel sa isang malawak na hanay ng mga aplikasyon, mula sa pagtiyak ng kaligtasan ng aming imprastraktura sa pagpapabuti ng pagganap ng aming mga atleta.
Ang pagtatayo ng isang simpleng sistema ng pagsukat ng pag-igting sa Arduino ay isang maraming nalalaman at epektibong solusyon para sa pagsukat ng lakas sa iba't ibang mga aplikasyon. Sa pamamagitan ng pag -unawa sa mga prinsipyo ng operasyon, maayos na pag -set up ng hardware, at maingat na pag -calibrate ng sensor, maaari mong makamit ang tumpak at maaasahang mga sukat ng puwersa. Kung nagtatayo ka ng isang digital scale, isang robotic braso, o isang rig ng pagsubok sa materyales, ang kumbinasyon ng mga sensor ng pag -igting at Arduino ay nagbibigay ng isang malakas na platform para sa iyong mga proyekto.
Ang isang sensor ng pag -igting ay isang aparato na sumusukat sa puwersa ng paghila na isinagawa sa isang cable, string, o iba pang nababaluktot na materyal. Hindi tulad ng mga sensor ng compression, ang mga sensor ng pag -igting ay tumugon sa mga puwersa na lumalawak o pinahabang elemento ng sensing.
Ang mga gauge ng pilay ay nagpapatakbo batay sa prinsipyo na ang kanilang mga de -koryenteng paglaban ay nagbabago kapag sila ay sumailalim sa mekanikal na stress o pilay. Ang mga ito ay karaniwang nakagapos sa ibabaw ng bagay sa ilalim ng pag -igting, at bilang mga deform ng bagay, ang gauge ng pilay ay nagpapahiwatig din, na nagdudulot ng pagbabago sa paglaban na maaaring masukat.
Ang mga flex sensor ay karaniwang ginagamit upang masukat ang baluktot o pagbaluktot, ngunit maaari silang maiakma para sa pagsukat ng pag -igting sa ilang mga aplikasyon. Sa pamamagitan ng paglakip ng isang flex sensor sa isang nababaluktot na materyal sa ilalim ng pag -igting, maaaring makita ng sensor ang dami ng baluktot na dulot ng puwersa ng pag -igting.
Ang HX711 ay isang dalubhasang amplifier na idinisenyo para sa mga cell ng pag -load. Ang mga cell ng pag -load ay gumagawa ng napakaliit na mga pagbabago sa boltahe bilang tugon sa inilapat na puwersa, madalas sa saklaw ng millivolt. Pinapalakas ng HX711 ang maliit na pagbabago ng boltahe na ito, na mababasa ito ng Arduino. Nagbibigay din ito ng isang matatag at tumpak na digital output, binabawasan ang ingay at pagpapabuti ng pangkalahatang katumpakan ng pagsukat ng lakas.
Upang ma -calibrate ang isang sensor ng pag -igting na konektado sa isang Arduino, kakailanganin mo ang mga kilalang timbang o puwersa. Una, itala ang mga hilaw na pagbabasa mula sa sensor na walang puwersa na inilapat (TARE). Pagkatapos, ilapat ang kilalang mga timbang o puwersa sa sensor at itala ang kaukulang pagbabasa. Gamitin ang mga puntos ng data na ito upang makalkula ang isang kadahilanan ng pagkakalibrate (ang ratio ng lakas sa pagbabasa). Ilapat ang calibration factor na ito sa iyong Arduino code upang mai -convert ang mga hilaw na pagbabasa sa tumpak na mga sukat ng puwersa.
[1] https://www.youtube.com/watch?v=R7OWTCE6QQC
[2] https://www.fibossensor.com/what-sensors-work-best-with-arduino-for-tension-detection.html
[3] https://www.youtube.com/watch?v=vqwjzteggc4
[4] https://www.fibossensor.com/how-can-i-use-a-sensor-tension-with-arduino-for-force-measurement.html
[5] https://www.youtube.com/watch?v=azmdrsyml_o
[6] https://forum.arduino.cc/t/looking-for-a-tension-sensor-not-load-sensor/1017088
[7] https://www.instructables.com/arduino-pressure-sensor-fsr-with-lcd-display/
[8] https://forum.arduino.cc/t/tension-sensor-selection/564801
