Widoki: 222 Autor: Tina Publikuj Czas: 2024-11-11 Pochodzenie: Strona
Menu treści
● Zrozumienie komórek obciążenia
>> Krok 1: Przygotowanie metalowej wiązki
>> Krok 2: przymocowanie wskaźników odkształceń
>> Krok 3: Okablowanie wskaźników odkształceń
>> Krok 4: Konfigurowanie wzmacniacza komórek obciążenia
● Testowanie komórki obciążenia
● Zastosowania komórki obciążenia
● Rozwiązywanie problemów typowych problemów
● Wniosek
>> 1. Co to jest komórka obciążenia i jak to działa?
>> 2. Czy mogę użyć dowolnego rodzaju metalu dla ogniwa obciążenia?
>> 3. Skąd mam wiedzieć, czy moja komórka obciążenia jest poprawnie skalibrowana?
>> 4. Co powinienem zrobić, jeśli moje odczyty komórek obciążenia są niespójne?
>> 5. Czy mogę użyć ogniwa ładowania do aplikacji innych niż ważenie?
Tworzenie własnej komórki obciążenia może być satysfakcjonującym projektem, szczególnie dla osób zainteresowanych projektami elektronikami, inżynierią lub DIY. Komórka obciążenia jest rodzajem przetwornika, który przekształca siłę w sygnał elektryczny. W tym artykule poprowadzi Cię przez proces tworzenia własnej komórki obciążenia, w tym potrzebne materiały, proces budowy i sposób kalibracji w celu uzyskania dokładnych pomiarów.
Przed zanurzeniem się w proces budowy konieczne jest zrozumienie, co Komórka obciążenia jest i jak to działa. Komórki obciążeniowe są powszechnie stosowane w skalach ważenia, zastosowaniach przemysłowych i różnych systemach pomiarowych. Zazwyczaj składają się z elementu metalowego, który deformuje się pod obciążeniem, a deformacja ta jest mierzona za pomocą wskaźników odkształcenia.
Istnieje kilka rodzajów komórek obciążenia, w tym:
1. Komórki obciążenia miernika odkształceń: Są to najczęstszy typ, przy użyciu wskaźników odkształceń do pomiaru deformacji.
2. Hydrauliczne komórki obciążenia: wykorzystują one ciśnienie płynu do pomiaru masy.
3. Pneumatyczne komórki obciążenia: wykorzystują ciśnienie powietrza do pomiaru.
4. Pojemne komórki obciążenia: mierzą te zmiany pojemności z powodu deformacji.
W tym projekcie skupimy się na tworzeniu ogniwa obciążenia miernika odkształcenia, ponieważ jest to najbardziej dostępny i szeroko stosowany typ.
Aby zbudować własną komórkę obciążenia, będziesz potrzebować następujących materiałów:
- Wskaźniki odkształceń: Są to kluczowe elementy, które będą mierzyć deformację komórki obciążenia.
- Metalowa wiązka lub płyta: będzie to służyć jako element nośnika. Powszechnie stosuje się aluminium lub stal.
- Klej: silny klej, taki jak epoksyd, w celu przymocowania wskaźników odkształcenia do metalowej wiązki.
- Druty: W celu podłączenia wskaźników odkształcenia z obwodem pomiarowym.
- Arduino lub Microcontroller: Aby odczytać wyjście z ogniwa obciążenia.
- Wzmacniacz komórek obciążenia: taki jak HX711, aby wzmocnić sygnał z wskaźników odkształceń.
- Zasilacz: Aby zasilić Arduino i wzmacniacz.
- Druty Breadboard i Skienki: do prototypowania obwodu.
Zacznij od cięcia metalowej wiązki lub płyty do pożądanego rozmiaru. Wymiary będą zależeć od maksymalnego obciążenia, które zamierzasz zmierzyć. Wspólny rozmiar małych projektów ma około 10 cm długości i 2 cm szerokości. Ważna jest również grubość wiązki; Grubsza wiązka może poradzić sobie z większym obciążeniem, ale może wymagać bardziej precyzyjnej kalibracji.
1. Wyczyść powierzchnię: Upewnij się, że powierzchnia metalowej wiązki jest czysta i wolna od resztek lub smaru. Ten krok ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia silnego wiązania między wskaźnikami odkształceń a metalem.
2. Ustaw wskaźniki odkształceń: Umieść wskaźniki odkształcenia na wiązce, w której oczekujesz największej deformacji. Zazwyczaj znajduje się w środku wiązki dla jednolitego obciążenia. Możesz użyć wielu wskaźników odkształceń w celu poprawy dokładności.
3. Zastosuj kleń: Użyj silnego kleju, aby przymocować wskaźniki odkształcenia do metalowej wiązki. Postępuj zgodnie z instrukcjami producenta dotyczące czasu utwardzania. Upewnij się, że wskaźniki są prawidłowo wyrównane, aby zmaksymalizować czułość.
Gdy wskaźniki odkształceń zostaną bezpiecznie przymocowane, trzeba je podłączyć. Wskaźniki odkształceń są zwykle połączone w konfiguracji mostu Wheatstone w celu poprawy dokładności i wrażliwości.
1. Podłącz przewody: Użyj drobnych przewodów, aby podłączyć wskaźniki odkształcenia zgodnie z konfiguracją mostu Wheatstone. Ta konfiguracja pomaga anulować zmiany temperatury i inne szum.
2. Połączenia lutu: Upewnij się, że wszystkie połączenia są bezpiecznie lutowane, aby zapobiec luźnym połączeniom. Dobry złącze lutu jest niezbędne do wiarygodnych pomiarów.
1. Podłącz wzmacniacz: Podłącz wyjście z wskaźników odkształcenia do wzmacniacza komórek obciążenia (np. HX711). Ten wzmacniacz zwiększy mały sygnał z wskaźników odkształceń do poziomu, który może odczytać Arduino.
2. Zasilanie wzmacniacza: Podłącz wzmacniacz do zasilania, zapewniając, że pasuje do wymaganego napięcia. Większość wzmacniaczy komórek obciążenia działa przy 5 V.
1. Przełóż Arduino: Podłącz wyjście ze wzmacniacza komórek obciążenia do Arduino. Zazwyczaj podłączysz dane danych i zegara z HX711 do Arduino.
2. Prześlij kod: Użyj biblioteki Arduino dla HX711, aby odczytać dane z ogniwa ładowania. Istnieje wiele przykładów dostępnych online, które mogą pomóc Ci zacząć. Upewnij się, że dostosuj kod, aby pasował do konkretnej konfiguracji okablowania.
Kalibracja ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia dokładnych pomiarów. Aby skalibrować komórkę obciążenia:
1. Zastosuj znane wagi: Zacznij od zastosowania znanych wag do ogniwa obciążenia i rejestrowania wyjścia z Arduino. Użyj ciężarów, które są łatwe do pomiaru, takie jak standardowe ciężary z siłowni lub skali kuchennej.
2. Dostosuj współczynnik kalibracji: Użyj zarejestrowanych wartości, aby dostosować współczynnik kalibracji w kodzie Arduino, aż wyjście dopasuje znane wagi. Ten krok może wymagać kilku iteracji, aby osiągnąć pożądaną dokładność.
Po skalibrowaniu nadszedł czas, aby przetestować komórkę obciążenia. Zastosuj różne wagi i obserwuj moc wyjściową na Arduino. Upewnij się, że odczyty są spójne i dokładne. Jeśli zauważysz rozbieżności, ponownie sprawdź proces kalibracji. Testowanie z zakresem wag pomoże ci zrozumieć wydajność i ograniczenia komórek obciążenia.
Teraz, gdy pomyślnie zbudowałeś i skalibrowałeś ogniwo obciążenia, możesz go używać w różnych aplikacjach:
- Skale ważenia: Zintegruj go w cyfrowej skali ważenia dla precyzyjnych pomiarów. Może to być przydatne do użytku domowego, takie jak ważenie składników do gotowania lub pomiaru bagażu.
- Pomiar siły: Użyj go w eksperymentach do pomiaru siły przyłożonej do obiektu. Może to być szczególnie przydatne w warunkach edukacyjnych lub projektach badawczych.
- Robotyka: Wdrożenie w systemach robotycznych w celu monitorowania obciążenia i równowagi. Na przykład robot mógłby użyć ogniwa obciążenia, aby dostosować swój uchwyt na obiekcie opartym na wykrywanej ciężaru.
Jeśli napotkasz problemy z komórką ładowania, rozważ następujące wskazówki dotyczące rozwiązywania problemów:
- Niezgodne odczyty: Sprawdź wszystkie połączenia i upewnij się, że wskaźniki odkształceń są bezpiecznie przymocowane. Luźne połączenia mogą prowadzić do wahań odczytów.
- Brak wyjścia: Sprawdź, czy wzmacniacz jest zasilany i poprawnie podłączony do Arduino. Upewnij się, że kod jest poprawnie przesyłany i uruchomiony.
- Problemy z kalibracją: Rewil proces kalibracji i upewnij się, że używasz dokładnych wag. W razie potrzeby ponownie kalibruj przy użyciu innego zestawu znanych wag.
Po pomyślnym zbudowaniu komórki obciążenia możesz zbadać bardziej zaawansowane funkcje:
- Rejestrowanie danych: Rozważ dodanie funkcji rejestrowania danych do konfiguracji Arduino. Może to pozwolić na rejestrowanie pomiarów w czasie do analizy.
-Komunikacja bezprzewodowa: Wdrożenie komunikacji bezprzewodowej (np. Korzystanie z Bluetooth lub Wi-Fi) do wysyłania danych do komputera lub smartfona w celu monitorowania w czasie rzeczywistym.
- Wiele komórek obciążenia: W przypadku większych zastosowań możesz połączyć wiele komórek obciążenia, aby mierzyć różne punkty siły. Może to być przydatne w ustawieniach przemysłowych lub dla bardziej złożonych systemów ważenia.
Budowanie własnej komórki obciążenia to satysfakcjonujący projekt, który zwiększa zrozumienie elektroniki i systemów pomiarowych. Dzięki odpowiednim materiałom i starannej konstrukcji możesz utworzyć funkcjonalną komórkę obciążenia dla różnych zastosowań. Niezależnie od tego, czy do projektów osobistych, czy celów edukacyjnych, ta komórka obciążenia DIY może zapewnić cenny wgląd w świat siły i masy.
Komórka obciążenia to przetwornik, który przekształca siłę w sygnał elektryczny. Zazwyczaj składa się z metalowego elementu, który deformuje się pod obciążeniem, a deformacja ta jest mierzona za pomocą wskaźników odkształcenia. Sygnał wyjściowy można następnie przetworzyć w celu ustalenia przyłożonej masy lub siły.
Podczas gdy możesz używać różnych metali, aluminium i stal są najczęstszym wyborem ze względu na ich siłę i dostępność. Wybór metalu wpłynie na czułość ogniwa obciążenia i maksymalną pojemność obciążenia.
Możesz zweryfikować kalibrację, stosując znane wagi i porównując wyjście z ogniwa obciążenia do oczekiwanych wartości. Jeśli odczyty są spójne i dokładne, ogniwa obciążenia jest poprawnie skalibrowane.
Niespójne odczyty mogą być spowodowane luźnymi połączeniami, niewłaściwym okablowaniem lub czynnikami środowiskowymi, takimi jak zmiany temperatury. Sprawdź wszystkie połączenia, upewnij się, że wskaźniki odkształceń są bezpiecznie dołączone i rozważ użycie bardziej stabilnego środowiska do testowania.
Tak, komórki obciążenia mogą być stosowane w różnych zastosowaniach poza ważeniem, w tym pomiar siły w eksperymentach, monitorowanie obciążenia w systemach robotycznych, a nawet w automatyzacji przemysłowej w procesach kontroli jakości.
