Tampilan: 222 Penulis: Tina Publikasikan Waktu: 2024-12-08 Asal: Lokasi
Menu konten
● Konstruksi langkah demi langkah
>> 1. Mempersiapkan elemen penginderaan
>> 2. Mengiringi alat pengukur regangan
>> 3. Amplifikasi dan pengkondisian sinyal
>> 4. Integrasi Mikrokontroler
>> 5. Kalibrasi
>> 6. Perumahan dan Pemasangan
>> Pengukuran torsi non-kontak
● Aplikasi
● Pertanyaan yang sering diajukan
>> 1. Apa akurasi sensor torsi DIY?
>> 2. Bagaimana cara memilih alat pengukur regangan yang tepat untuk sensor torsi saya?
>> 3. Dapatkah saya menggunakan sensor torsi DIY saya untuk aplikasi berkecepatan tinggi?
>> 4. Seberapa sering saya harus mengkalibrasi sensor torsi saya?
>> 5. Apa saja sumber kesalahan yang umum dalam pengukuran torsi?
Sebelum menyelam ke dalam proses konstruksi, penting untuk memahami apa itu sensor torsi dan bagaimana cara kerjanya. Sensor torsi, juga dikenal sebagai transduser torsi atau meter torsi, mengubah input mekanis torsional menjadi sinyal keluaran listrik. Ada dua jenis utama Sensor Torsi :
1. Sensor torsi reaksi
2. Sensor torsi berputar
Kedua jenis menggunakan berbagai prinsip transduksi untuk mengukur torsi, termasuk pengukur regangan, kristal piezoelektrik, penginderaan kapasitif, dan variasi medan magnet.
Untuk membangun sensor torsi dasar, Anda akan membutuhkan bahan berikut:
- Dewan Arduino (misalnya, Arduino Mega)
- LCD Shield
- Muat sel
- Penguat Sinyal
- alat pengukur regangan
- Ekstensi atau poros soket
- Perekat (lem super, lem panas)
- Kabel dan konektor
- Peralatan Solder
- Bahan printer atau kerajinan 3D (opsional)
Langkah pertama dalam menciptakan sensor torsi Anda adalah mempersiapkan elemen penginderaan. Untuk panduan ini, kami akan fokus menggunakan alat pengukur regangan, yang tersedia secara luas dan relatif murah.
1. Pilih poros atau ekstensi soket yang sesuai sebagai elemen penginderaan Anda.
2. Bersihkan permukaan secara menyeluruh untuk memastikan adhesi yang tepat.
3. Tandai posisi untuk pengukur regangan pada sudut 45 derajat ke sumbu poros.
4. Dengan hati -hati oleskan lem super untuk memasang pengukur regangan ke posisi yang ditandai.
Setelah alat pengukur regangan terpasang dengan aman, saatnya untuk memasangnya:
1. Hubungkan alat pengukur regangan dalam konfigurasi jembatan Wheatstone.
2. Gunakan kabel tipis dan fleksibel untuk meminimalkan gangguan dengan rotasi poros.
3. Oleskan lem panas atau sealant silikon untuk melindungi koneksi dan memberikan bantuan regangan.
Sinyal listrik yang dihasilkan oleh pengukur regangan biasanya sangat lemah dan membutuhkan amplifikasi:
1. Hubungkan output jembatan Wheatstone ke penguat sinyal, seperti penguat instrumentasi.
2. Sesuaikan penguatan amplifier untuk mencapai sensitivitas yang diinginkan.
3. Implementasikan pemfilteran yang diperlukan untuk mengurangi kebisingan di sinyal.
Untuk memproses dan menampilkan pengukuran torsi, kami akan menggunakan papan Arduino:
1. Hubungkan sinyal yang diamplifikasi ke input analog pada Arduino.
2. Pasang perisai LCD ke Arduino untuk menampilkan pengukuran.
3. Tulis dan unggah sketsa Arduino untuk membaca input sensor dan menghitung nilai torsi.
Kalibrasi yang tepat sangat penting untuk pengukuran torsi yang akurat:
1. Terapkan nilai torsi yang diketahui pada sensor menggunakan bobot yang dikalibrasi atau kunci pas torsi referensi.
2. Catat output sensor untuk setiap nilai torsi yang diketahui.
3. Buat kurva kalibrasi atau persamaan untuk mengonversi pembacaan sensor menjadi nilai torsi.
4. Menerapkan kalibrasi dalam sketsa Arduino Anda.
Untuk melindungi sensor torsi Anda dan memastikan pengukuran yang andal:
1. Desain dan cetak 3D (atau konstruk) Perumahan untuk komponen sensor.
2. Buat titik pemasangan untuk melampirkan sensor ke pengaturan atau mesin tes Anda.
3. Pastikan penyelarasan yang tepat dan gangguan minimal dengan poros berputar.
Bagi mereka yang ingin meningkatkan desain sensor torsi mereka, pertimbangkan teknik -teknik canggih ini:
Alih-alih menggunakan alat pengukur regangan, Anda dapat mengeksplorasi metode non-kontak seperti sensor magnetoelastik atau gelombang akustik permukaan (SAW). Teknologi ini menawarkan keuntungan dalam hal daya tahan dan pengurangan pemeliharaan.
Menerapkan transmisi data nirkabel menggunakan modul Bluetooth atau Wi-Fi untuk menghilangkan kebutuhan cincin slip dalam sensor torsi berputar.
Gabungkan sensor suhu dan algoritma kompensasi untuk meningkatkan akurasi di berbagai kondisi operasi.
Sensor torsi DIY dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk:
1. Pengujian dan Pengembangan Otomotif
2. Robotika dan otomatisasi
3. Pemantauan Efisiensi Turbin Angin
4. Pengujian dan Karakterisasi Material
5. Analisis Kinerja Peralatan Olahraga
Membangun Sensor Torsi Anda sendiri adalah proyek yang bermanfaat yang menggabungkan rekayasa mesin, elektronik, dan pemrograman. Dengan mengikuti langkah -langkah yang diuraikan dalam panduan ini, Anda dapat membuat perangkat pengukuran torsi fungsional untuk sebagian kecil dari biaya sensor komersial. Sementara sensor DIY mungkin tidak cocok dengan ketepatan peralatan tingkat profesional, mereka dapat memberikan wawasan berharga untuk banyak aplikasi dan berfungsi sebagai pengalaman belajar yang sangat baik.
Keakuratan sensor torsi DIY tergantung pada berbagai faktor, termasuk kualitas komponen yang digunakan, ketepatan kalibrasi, dan kondisi lingkungan. Dengan konstruksi dan kalibrasi yang cermat, Anda dapat mencapai akurasi dalam 1-5% dari rentang skala penuh. Namun, untuk aplikasi yang membutuhkan presisi tinggi, sensor tingkat profesional direkomendasikan.
Saat memilih alat pengukur regangan, pertimbangkan faktor -faktor berikut:
- Resistansi (biasanya 120Ω atau 350Ω)
- Faktor pengukur (sensitivitas terhadap regangan)
- Kompensasi suhu
- Ukuran dan bentuk yang cocok untuk diameter poros Anda
Pilih alat pengukur regangan yang dirancang khusus untuk aplikasi pengukuran torsi untuk hasil terbaik.
Sensor torsi DIY dapat digunakan untuk aplikasi kecepatan sedang, tetapi penggunaan kecepatan tinggi dapat memperkenalkan tantangan tambahan. Untuk sensor berputar, pastikan penyeimbangan yang tepat dan pertimbangkan untuk menggunakan metode non-kontak seperti sensor magnetoelastik untuk aplikasi berkecepatan tinggi.
Frekuensi kalibrasi tergantung pada penggunaan sensor dan kondisi lingkungan. Sebagai aturan umum:
- Lakukan kalibrasi awal setelah konstruksi
- Kalibrasi ulang setiap 6-12 bulan untuk penggunaan rutin
- Kalibrasi lebih sering jika terkena suhu ekstrem atau guncangan mekanik
Sumber kesalahan umum dalam pengukuran torsi meliputi:
- Misalignment sensor atau poros
- Variasi suhu yang mempengaruhi kinerja pengukur regangan
- Gangguan elektromagnetik
- Histeresis mekanik dalam elemen penginderaan
- Pengondisian atau penyaringan sinyal yang tidak memadai
Mengatasi faktor -faktor ini dapat secara signifikan meningkatkan akurasi dan keandalan sensor torsi DIY Anda.
