Quan điểm: 222 Tác giả: Tina xuất bản Thời gian: 2024-10-22 Nguồn gốc: Địa điểm
Menu nội dung
● Hiểu những điều cơ bản của ô tải
>> Các thành phần chính của ô tải
● Tải các cân nhắc thiết kế tế bào
>> 2. Độ chính xác và độ chính xác
>> 4. Kích thước và hình dạng ràng buộc
● Xây dựng cảm biến lực: Hướng dẫn từng bước
>> Bước 1: Chọn tài liệu của bạn
>> Bước 2: Thiết kế thân xe tải
>> Bước 3: Ứng dụng đo căng thẳng
>> Bước 4: Cấu hình cầu Wheatstone
>> Bước 5: khuếch đại tín hiệu
● Kỹ thuật và cân nhắc nâng cao
>> Bù nhiệt độ
>> 1. Trực tiếp
>> 3. Độ trễ
>> Q1: Sự khác biệt giữa ô tải và đồng hồ đo biến dạng là gì?
>> Câu 2: Làm cách nào để chọn đúng dung lượng cho ô tải của mình?
>> Câu 3: Tôi có thể sử dụng một ô tải dưới nước không?
>> Q4: Tôi nên hiệu chỉnh bao lâu thì tế bào tải của mình?
>> Câu 5: Sự khác biệt giữa tế bào tải và tải căng thẳng là gì?
Các tế bào tải là các thành phần thiết yếu trong các ngành công nghiệp khác nhau, từ sản xuất và hàng không vũ trụ đến chăm sóc sức khỏe và nông nghiệp. Các thiết bị này chuyển đổi lực cơ học thành tín hiệu điện có thể đo được, cho phép các phép đo trọng lượng và lực chính xác. Trong hướng dẫn toàn diện này, chúng tôi sẽ khám phá sự phức tạp của thiết kế, xây dựng và ứng dụng tế bào tải, cung cấp cho bạn kiến thức để tạo tế bào tải của riêng bạn hoặc hiểu rõ hơn các cảm biến quan trọng này.
Trước khi đi sâu vào quá trình xây dựng, điều cần thiết là phải nắm bắt các nguyên tắc cơ bản đằng sau các ô tải. Tại cốt lõi của chúng, các tế bào tải sử dụng khái niệm biến dạng để đo lực. Khi một lực bên ngoài được áp dụng, cơ thể của tế bào tải một chút biến dạng và biến dạng này được đo bằng đồng hồ đo biến dạng.
1. Yếu tố cảm biến (thường là kim loại)
2. Đồng hồ đo căng thẳng
3. Mạch cầu Wheatstone
4. Hệ thống khuếch đại tín hiệu
5. Nhà ở hoặc bao vây
Thiết kế một tế bào tải hiệu quả đòi hỏi phải xem xét cẩn thận các yếu tố khác nhau:
Xác định lực tối đa mà ô tải của bạn cần đo. Điều này sẽ ảnh hưởng đến sự lựa chọn vật liệu và thiết kế tổng thể.
Xem xét mức độ chính xác cần thiết cho ứng dụng của bạn. Độ chính xác cao hơn thường có chi phí cao hơn và có thể yêu cầu các thành phần tinh vi hơn.
Tài khoản cho sự thay đổi nhiệt độ, độ ẩm và khả năng tiếp xúc với hóa chất hoặc điều kiện khắc nghiệt có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của tế bào tải.
Kích thước vật lý của ô tải của bạn phải phù hợp với ứng dụng dự định của nó. Các hình dạng phổ biến bao gồm thiết kế chùm tia S, hộp và nút.
Bây giờ chúng tôi đã đề cập đến những điều cơ bản, hãy đi sâu vào quá trình xây dựng một ô tải.
Chọn một vật liệu phù hợp cho thân xe tải. Các lựa chọn phổ biến bao gồm:
- Nhôm: Nhẹ và chống ăn mòn
- Thép: bền và phù hợp cho các ứng dụng công suất cao
- Thép không gỉ: Lý tưởng cho môi trường khắc nghiệt hoặc ứng dụng cấp thực phẩm
Tạo một thiết kế cho phép biến dạng có thể đo được dưới tải trong khi duy trì tính toàn vẹn cấu trúc. Các thiết kế phổ biến bao gồm:
- Chùm uốn cong
- Tia cắt
- Cột nén
- Loại s
Sử dụng phần mềm thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD) để mô hình hóa ô tải của bạn và mô phỏng hiệu suất của nó dưới các tải khác nhau.
Đồng hồ đo căng thẳng là trung tâm của ô tải của bạn. Họ chuyển đổi biến dạng cơ học thành thay đổi điện trở. Thực hiện theo các bước này để ứng dụng đo biến dạng thích hợp:
1. Làm sạch và chuẩn bị bề mặt của thân xe tải của bạn.
2. Áp dụng một lớp chất kết dính mỏng cho các khu vực được chỉ định.
3. Cẩn thận đặt đồng hồ đo biến dạng theo hướng chính xác.
4. Cho phép chất kết dính chữa khỏi theo hướng dẫn của nhà sản xuất.
5. Dây dẫn hàn vào các đầu cuối đo biến dạng.
Kết nối đồng hồ đo căng thẳng của bạn trong mạch cầu Wheatstone. Cấu hình này cho phép bù nhiệt độ và tăng độ nhạy. Các sắp xếp phổ biến nhất là:
- Cầu quý: Sử dụng một máy đo biến dạng hoạt động
- Half Bridge: sử dụng hai đồng hồ đo căng thẳng hoạt động
- Cầu đầy đủ: Sử dụng bốn đồng hồ đo căng thẳng hoạt động
Tín hiệu đầu ra từ cây cầu Wheatstone thường rất nhỏ, thường trong phạm vi Millivolt. Để làm cho tín hiệu này có thể sử dụng được, bạn sẽ cần phải khuếch đại nó. Tùy chọn bao gồm:
- Bộ khuếch đại thiết bị
- Bộ khuếch đại hoạt động
- Mô -đun khuếch đại tế bào tải chuyên dụng
Chọn một phương pháp khuếch đại cung cấp mức tăng cần thiết trong khi giảm thiểu nhiễu và trôi dạt.
Hiệu chuẩn thích hợp là rất quan trọng cho các phép đo chính xác. Thực hiện theo các bước sau:
1. Áp dụng trọng lượng đã biết cho ô tải của bạn.
2. Ghi lại điện áp đầu ra cho mỗi trọng lượng.
3. Tạo một đường cong hiệu chuẩn bằng cách vẽ trọng lượng so với điện áp.
4. Sử dụng đường cong này để chuyển đổi các chỉ số điện áp trong tương lai thành các phép đo trọng lượng hoặc lực.
Bây giờ bạn đã xây dựng ô tải của mình, bạn có thể kết hợp nó vào một hệ thống đo trọng lượng hoàn chỉnh. Đây là một thiết lập cơ bản:
1. Gắn ô tải của bạn một cách an toàn.
2. Kết nối ô tải với mạch khuếch đại của bạn.
3. Giao diện tín hiệu khuếch đại với vi điều khiển (ví dụ: Arduino hoặc Raspberry Pi).
4. Viết mã để chuyển đổi tín hiệu tương tự thành đọc kỹ thuật số.
5. Hiển thị kết quả trên màn hình LCD hoặc gửi chúng đến máy tính để đăng nhập.
Khi bạn trở nên thành thạo hơn trong thiết kế và xây dựng tế bào tải, hãy xem xét khám phá các chủ đề nâng cao này:
Biến động nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của tế bào tải. Thực hiện các kỹ thuật bù nhiệt độ, chẳng hạn như:
- Sử dụng các điện trở nhạy cảm với nhiệt độ trong mạch cầu của bạn
- Kết hợp các cảm biến nhiệt độ và điều chỉnh phần mềm
Thiết kế các tế bào tải có khả năng đo các lực theo nhiều hướng đồng thời. Điều này đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng robot và hàng không vũ trụ.
Tích hợp các mô-đun giao tiếp không dây (ví dụ: Bluetooth hoặc Wi-Fi) để truyền dữ liệu tế bào tải mà không cần kết nối vật lý.
Ngay cả các ô tải được thiết kế tốt cũng có thể gặp phải vấn đề. Dưới đây là một số vấn đề và giải pháp phổ biến:
Nếu đầu ra ô tải của bạn trôi theo thời gian, hãy kiểm tra:
- Kết nối lỏng lẻo
- Biến động nhiệt độ
- Căng thẳng cơ học trên cơ thể tế bào tải
Cải thiện tính tuyến tính bằng cách:
- Tinh chỉnh quá trình hiệu chuẩn của bạn
- Điều chỉnh thiết kế tế bào tải để phân phối căng thẳng hơn
Giảm độ trễ bởi:
- Sử dụng vật liệu chất lượng cao hơn
- Tối ưu hóa hình học ô tải
Giảm thiểu tiếng ồn bởi:
- Sử dụng cáp được bảo vệ
- Thực hiện các kỹ thuật nối đất thích hợp
- Thêm bộ lọc thông thấp vào mạch điều hòa tín hiệu của bạn
Bảo trì thường xuyên, bao gồm hiệu chỉnh lại và kiểm tra trực quan, sẽ giúp đảm bảo tuổi thọ và độ chính xác của ô tải của bạn.
Tạo một tế bào tải từ đầu là một quá trình đầy thách thức nhưng bổ ích kết hợp kỹ thuật cơ học, thiết kế điện và xử lý tín hiệu. Bằng cách hiểu các nguyên tắc đằng sau hoạt động của tế bào tải và làm theo các bước được nêu trong hướng dẫn này, bạn có thể phát triển các giải pháp đo lực tùy chỉnh cho một loạt các ứng dụng. Hãy thử nghiệm thực hành và thử nghiệm là chìa khóa để làm chủ thiết kế tế bào tải. Đừng nản lòng nếu những nỗ lực đầu tiên của bạn không hoàn hảo-mỗi lần lặp sẽ đưa bạn đến gần hơn để tạo ra các ô tải hiệu suất cao, đáng tin cậy.
A1: Một thước đo biến dạng là một thành phần được sử dụng trong một ô tải. Đồng hồ đo biến dạng đo biến dạng của thân tế bào tải, trong khi toàn bộ tế bào tải là thiết bị đo lực hoàn chỉnh, bao gồm phần tử cảm biến, đồng hồ đo biến dạng và mạch liên quan.
A2: Chọn một ô tải có công suất vượt quá tải trọng tối đa dự kiến của bạn từ 20-50%. Điều này cung cấp một biên độ an toàn và giúp đảm bảo độ chính xác trên toàn bộ phạm vi đo.
A3: Có, nhưng bạn sẽ cần sử dụng một tế bào tải chìm được thiết kế đặc biệt với các vật liệu niêm phong và không thấm nước thích hợp. Các tế bào tải tiêu chuẩn không phù hợp để sử dụng dưới nước mà không cần sửa đổi thích hợp.
A4: Tần số hiệu chuẩn phụ thuộc vào các yếu tố sử dụng và môi trường. Theo nguyên tắc chung, hiệu chỉnh ô tải của bạn ít nhất một lần một năm hoặc thường xuyên hơn nếu bạn nhận thấy bất kỳ sự trôi dạt nào trong các phép đo hoặc sau khi khiến tế bào tải bị quá tải.
A5: Các tế bào tải nén được thiết kế để đo các lực đẩy vào trong tế bào, trong khi các tế bào tải căng thẳng đo lực kéo. Một số tế bào tải có thể đo cả nén và căng thẳng, được gọi là các tế bào tải toàn diện hoặc hai chiều.
