Đo lực và áp suất đo biến dạng STRAIN GAGE

Đo lực ứng suất Trang LỜI GIỚI THIỆU Ngày việc đo lường điều khiển ứng dụng sản xuất cơng nghiệp phòng thí nghiệm hữu dụng. L ợi d ụng vi ệc đo ứng suất biến dạng từ mà ta xác định thơng số vật lý học khác như: độ võng tĩnh, moment, lực tác dụng, … Hiện có máy đo loại dùng đồng hồ thị số P3500 thực phòng thí nghiệm. Khi khoa học cơng nghệ thơng tin phát triển máy vi tính bắt đầu thay thiết bị đo lường thơng thường mà cho ta kết nhanh xác. Các thiết bị, hệ thống đo lường điều ển ghép nối với máy tính có độ xác cao, thời gian thu thập số liệu ng ắn điều đáng quan tâm mức độ tự động hóa việc thu thập xử lý kết đó. Tuy nhiên để hệ thống đo lường điều khiển ghép nối với máy tính hoạt động ngồi phần mạch điện khuếch đại chuyển đổi AD cần có chương trình nạp vào máy tính để xử lý kết quả. Bài luận văn đề tài xử lý tín điện tử cảm bi ến cho phép máy tính giao tiếp thơng qua cổng máy in. SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH Đo lực ứng suất Trang PHẦN A DẪN NHẬP SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH Đo lực ứng suất Trang I. ĐẶT VẤN ĐỀ: Để hiểu làm chủ tượng vật lý hóa học, y, sinh học .trong đời sống chúng ta, đòi hỏi phải có phương pháp đo thi ết b ị đo lường giúp đạt mục đích này. Cùng với tiến vượt bậc cơng nghệ điện tử cơng nghệ thơng tin có thêm thiết bị đo lường điện tử ngày xác hơn, sử d ụng thuận lợi hơn, hoạt động chế độ tự động hóa hồn tồn. Để phục vụ cho việc tự động hóa cơng nghiệp, phải đề cập đến phương pháp cảm biến đo đại lượng khơng điện. Ví dụ như: lực, áp suất, nhiệt độ v.v . Từ đại lượng khơng điện cảm biến chuyển đổi thành đại lượng điện xử lý tín hiệu mạch điện tử. Với mục đích xác định độ biến dạng, ứng suất tác dụng m ột l ực vào đầu dầm ngang. Tức đặt vật có khối l ượng vào đ ầu d ầm, dầm có gắn Strain Gage (miếng đo biến dạng) mà từ ta có th ể xác đ ịnh khối lượng mà vật đặt vào. Thơng qua đại lượng trung gian mà ta xác định được: độ biến dạng ứng suất, độ võng . đề tài tìm hiểu kỹ cách thức xác định đại lượng này. Với đề tài “ĐO LỰC VÀ ỨNG SUẤT” dùng làm thiết bị đo lường phòng thí nghiệm. Do nhiệm vụ chủ yếu phải hi ển thị kết qu ả với sai số nhỏ tốt. II. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI: Đo lực ứng suất máy tính. Nhờ trợ giúp máy tính cộng với phần mềm Pascal cho phép người lập trình hiển thị k ết d ưới nhiều hình thức khác (hiển thị chế độ văn bản, chế độ đồ thị). Với thời gian ngắn có 10 tuần mà có nhiều vấn đề cần giải quyết, kiến thức lập trình có giới hạn. Do khoảng th ời gian đó, nhóm sinh viên thực tập trung vào giải vấn đề sau: - Thiết kế phần cứng. - Viết chương trình xử lý tín hiệu từ cảm biến để hiển thị kết hình. III. CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC THI ĐỀ TÀI: Với u cầu ta đưa phương pháp để thực thi đề tài sau: • Sử dụng kỹ thuật vi xử lý vi điều khiển. • Dùng máy tính để xử lý. Với kỹ thuật vi xử lý vi điều khiển dùng led đoạn đ ể hi ển thị loạt thơng số: lực, ứng suất, biến dạng . trở nên gặp khó khăn SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH Đo lực ứng suất Trang hiển thị đồ thị khơng thực được. Do nhóm sinh viên thực chọn máy tính để xử lý thơng qua cổng máy in. Sở dĩ chọn phương pháp có ưu điểm là: - Có thể thị lúc thơng số đồ thị. - Tính tốn lập trình phần mềm Pascal so với xử lý vi điều khiển. SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH Đo lực ứng suất Trang CHƯƠNG I CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO BIẾN DẠNG I. KHÁI NIỆM VỀ BIẾN DẠNG: Khi đặt lực vào vật thể, vật thể bị thay đổi hình dạng. Trong trường hợp tổng qt, thay đổi gọi biến dạng. Ở hiểu bi ến d ạng thay đổi hình dạng đơn vị dài đ ộ thay đổi chi ều dài t ương đối. II. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO BIẾN DẠNG: Cùng với phát triển kỹ thuật điện tử, kỹ thuật đầu dò, đ ặc bi ệt từ năm 1970, người ta chế tạo nhiều dụng cụ đo biến d ạng d ựa ngun lý khí, quang, điện âm ngun lý khí nén . Tuy nhiên khơng có ngun lý thỏa mãn u cầu kỹ thuật đặt ra. Do có nhiều hệ thống đo khác để đáp ứng u cầu đo phạm vi giải vấn đề khác nhau, sau phương pháp đo: 1. Phương pháp khí: Phương pháp khí đo biến dạng ngày sử d ụng, b ởi đo biến dạng điện trở xác dễ sử dụng. Tuy nhiên, dụng cụ đo khí gọi Extensometer sử dụng rộng rãi hệ thống kiểm tra vật liệu. 2. Phương pháp âm thanh: Phương pháp âm đo biến dạng hầu hết đ ược thay đổi phương pháp đo điện. Phương pháp đo biến dạng âm có nét đ ộc đáo riêng, ổn định khơng độ xác theo thời gian. Phương pháp đo bi ến dạng âm sử dụng dựa ngun lý ơng R.S.Jerrett sáng chế vào năm 1944. 3. Phương pháp biến dạng điện trở: Phương pháp đo biến dạng điện trở xem hồn hảo nhất, trừ số trường hợp đạc biệt phương pháp khơng sử dụng được. Phương pháp xem phổ biến dựa ngun lý ơng Kelvin phát năm 1856. 4. Phương pháp đo biến dạng chất bán dẫn: Ưu điểm có độ nhạy cao giá thành lại cao. Phạm vi đo ch ịu ảnh hưởng nhiều yếu tố nhiệt độ. Phương pháp dùng để đo biến dạng nhỏ cực nhạy (với điều kiện nhiệt độ ổn định) song sử dụng. SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH Đo lực ứng suất Trang 5. Phương pháp đo biến dạng phương pháp lưới: Phương pháp có từ lâu đời, đặt lưới lên mẫu thử chụp hình tr ước sau đạt tải trọng, lưới bị biến dạng. Phương pháp có điểm khó khăn biến dạng thường nhỏ hầu hết trường hợp dịch chuyển mắt lưới khơng bảo đảm tính xác. Để sử dụng phương pháp biến dạng đủ lớn (cho chất dẻo cao su) hiệu quả. 6. Phương pháp tạo mẫu Hickson (phương pháp lưới): Đặt tờ giấy nhám lên vật mẫu kéo theo phương để tạo vết trầy. Để đo biến dạng mẫu thử khó nên người ta lấy hợp kim mỏng dán lên chỗ trầy, để in lên phim đó, thay đo vật mẫu ng ười ta đo vết tr ầy lên t ấm phim. Trong suốt 50 năm qua phương pháp đo biến dạng điện trở đ ược sử dụng rộng rãi đơn giản kết đáng tin cậy chúng. Do đề tài nhóm sinh viên thực đo biến dạng điện trở. III. ĐO BIẾN DẠNG BẰNG STRAIN GAGE: Miếng đo biến dạng (strain - gage) cấu kiện ện tr dùng đ ể dán lên phận biến dạng. Mức biến dạng phận thơng qua l ớp keo truyền sang miếng đo. Miếng đo phải chịu biến động tỷ lệ với điện trở nó. Strain Gage (SG-miếng đo biến dạng) cơng cụ quan trọng kỹ thuật đo lường điện tử áp dụng đo đại lượng học. Đúng tên gọi, sử dụng để đo biến dạng. Biến dạng vật thể gây tác nhân bên ngồi bên trong, làm sinh ứng su ất. Do phân tích ứng suất thực nghiệm người ta sử dụng rộng rãi phương pháp xác định biến dạng. Các thiết bị biến dạng nhiều hãng chế tạo như: Hottinger Baldwin, Messttechnik, Micromesures Vishay . Strain Gage tạo với kết cấu lưới phẳng dạng ống trụ. Winding Cord a. Dạng lưới phẳng SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH b. Dạng ống trụ Đo lực ứng suất Trang 1. Hệ số miếng đo (Gage factor): Sự thay đổi điện trở cấu kiện có điện trở biến đổi tùy thuộc vào quan hệ sau: ∆R ∆L =F =F.E R L Với R: điện trở ban đầu cấu kiện. ∆R : độ biến đổi điện trở R L: chiều dài ban đầu cấu kiện. F : hệ số miếng đo. Một miếng đo lý tưởng phải có điện trở lớn, hệ số đo cực đại mức giới hạn đàn hồi cao, đồng thời lại khơng b ị ảnh h ưởng nhi ệt độ cao tác động. Thêm vào đó, hệ số miếng đo ln ln bất biến cho dù mức biến dạng có lớn đến đâu nữa. Để miếng đo hoạt động cách thích hợp theo sức căng sức nén, sợi điện trở phải mỏng lớp keo có th ể truyền hồn tồn mức biến dạng phận sang miếng đo. 2. Chất keo dán: a) Keo cyanoacrylate: Rất thực dụng cho việc áp dụng bình thường thời gian ngắn, nhiệt độ áp dụng 100 0C. Sẽ khơ cứng vài giây tác dụng sức ép. b) Keo epoxy: Rất có hiệu quả, ổn định thời gian lâu với nhiệt độ đến 300oc. c) Keo gốm: Khó áp dụng cần thiết bị đặt biệt mong manh yếu ớt, khơng cho phép dùng với biến d ạng l ớn.,sử dụng đến 600oc. d) Hàn: Đây cách thức thực tế để dùng nhiệt độ cao cho miếng đo vỏ bọc kim loại đặc. Cần ý bề mặt để dán phải tẩy dầu mỡ sau trung hòa hóa chất. Để tạo bề mặt có tính chất lý tưởng loại keo này, bề mặt phải làm vết rỉ để tạo bề mặt nhẵn khơng q bóng. SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH Đo lực ứng suất Trang IV. MẠCH CẦU WHEATSTONE: Cầu Wheatstone mạch cầu chọn nhiều việc đo biến dạng điện trở nhỏ (tối đa 10%) việc dùng miếng đo biến dạng. 1. Ngun lý: Đối cầu Wheatstone hình 1: R R m Em Zm R R V H ì n h : M a ïc h c a àu W h e a t s t o n e Tín hiệu đầu Em qua thiết bị đo với trở kháng Zm: Em =  ∆R1 ∆R ∆R3 ∆R  − + − (1) R   R1 R2 R3 R   41 +  Zm   V ∆R : Biến đổi đơn vò điện trở. R R: điện trở danh nghĩa ban đầu điện trở R 1, R2, R3 & R4 (thường 120Ω 350Ω cho biến cảm). V: điện áp cung cấp cho cầu. Điện áp cung cấp cho cầu nguồn lượng cung cấp thật ổn định. Phần lớn Zm lớn R nhiều (ví dụ như:Vơn kế, khuếch đại với liên kết trực tiếp) phương trình (1) trở thành: V ∆ R1 ∆ R2 ∆ R3 ∆ R4  (2 ) Em =  − + −  R1 R2 R3 R4   Từ (2) có nhận xét là: thay đổi đơn vị điện trở điện tr nghịch nhau. Đặc tính cầu Wheatstone thường dùng để bảo đảm tính ổn định nhiệt mạch đo để dùng cho thiết kế đặc biệt. SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH Đo lực ứng suất Trang 2. Cân ban đầu: R R R b R a R V R Em M a ïc h c a àu c a ân b a èn g b a n đ a àu Trước bắt đầu việc thử nghiệm, điều quan trọng nên nhớ đem tất số ghi thiết bị trở lại số khơng. Điều làm đ ơn gi ản cho vi ệc thể đo đạc cho phép dùng thiết bị tốt hơn. Hình cho thấy m ột phương pháp thường dùng để đảm bảo cho việc cân ban đầu. R a điện trở cố định, Rb kế nhiều vòng. Trong phần lớn thường sử dụng Ra=20kΩ, Rb=40kΩ đủ thích hợp cho việc cân bằng. Trong trường hợp biến cảm, việc cân thực hi ện trực tiếp lên cảm biến cách thêm điện trở vào m ạch mi ếng đo. 3. Các đặc tính cầu: a) Bù nhiệt: Phần lớn miếng đo biến dạng có khả tự động cân bằng. Thí dụ, miếng đo cân cho phép lý thuyết khơng cho thấy thay đổi điện trở miếng thép mà miếng đo đ ược dán lên giãn n nhiệt độ thay đổi. Đặc tính tự cân có nhờ việc xử lý nhi ệt áp dụng cho kim loại dùng để chế tạo miếng đo. Cách xử lý nhiệt có hi ệu tầm nhiệt độ giới hạn đó. Bằng cách dùng cầu Wheatstone ta chế tạo mạch cân nhiệt độ. Như biết, thay đổi nhiệt độ nhánh cầu kề tự triệt tiêu nên miếng đo cân D nối vào mạch cầu Wheatstone v ới mi ếng đo hữu cơng A. (xem hình vẽ). SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH Đo lực ứng suất Trang 10 Active A R2 R1 Dumm D R3 R4 V Mạch cân nhiệt độ. Miếng đo D có tính chất miếng đo A đ ược dán lên khối vật liệu; dán miếng đo, khối vật liệu thử nghiệm khơng bị chịu lực tác động nào. Ngồi miếng đo A&D nên đ ược đ ặt g ần v ới tốt; tất thay đổi nhiệt độ chung hai miếng đo triệt tiêu tự cân nhiệt độ. b) Sự kết hợp miếng đo: R R E R R V Cầu Wheatstone cho phép kết hợp nhiều miếng đo hữu cơng. Hình cho thấy bốn miếng đo dán lên mẫu. Khi mẫu bị kéo kh ỏi lực P, biến dạng tương tự là: P A.E Và ε = ε = −υ .ε ε1 = ε = ε = ν: hệ số Poisson. A: tiết diện ngang. E: Modun đàn hồi. Bốn miếng đo tạo thành cầu Wheatstone nên điện áp đầu là: SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH Đo lực ứng suất Trang 41 b. Tầng thứ 3: Tầng dùng để chỉnh điện áp lệch, đồng thời mạch dùng để chia độ lợi để đảm bảo hệ số khuếch đại tầng khơng q lớn. Hệ số khuếch đại tầng thứ 3: A3 = + R10 R 11 Chọn R10 = 47KΩ ; R11 = 10KΩ  A3= 5.7 Hệ số khuếch đại tồn mạch : A=A1.A2.A3 =R3/R1. .1,586 . 5,7 =1000 Chọn R1=1KΩ ∏ R3 =110,6KΩ chọn R3=100KΩ. 4. Điều khiển ADC ICL7109 đọc vào cổng máy in: Chọn ICL 7109 có độ phân giải 12 bit, rẻ, d ễ tìm thị tr ường , thích hợp cho mạch đo có độ xác cao. Các BYTE CONTROL INPUT bao gồm : LBEN : ( low byte enable) :được nối đến bit D ghi liệu có đòa $378. H.BEN : ( High byte enable) : nối đến bit D1 ghi liệu. CE/LOAD : Cho mức [0] để ICL 7109 trạng thái sẵn sàng biến đổi. RUN/ HOLD nối đến bit D ghi liệ u có address : $378 Thanh ghi liệu : D D D D D D D D H B EN LB EN R U N /H O L D Chân ERROR (chân thứ 15 DB25) nối với chân STATUS. Khi STATUS xuống mức thấp báo hiệu việc chuyển đổi hồn tất. Q trình chuyển đổi thực sau: máy tính gởi liệu qua cổng máy in để tác động chân RUN/HOLD,H.BEN,L.BEN máy đ ọc vào STATUS xuống thấp. SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH Đo lực ứng suất Trang 42 Do giao tiếp với máy tính cổng máy in nên ta khơng th ể đ ọc vào lần 12 bit, ta đọc vào máy tính lần bit q trình đ ọc t ADC vào máy tính đọc lần hết 12 bit. Q trình đọc thực thơng qua IC đa hợp 74257. IC đa hợp ngõ vào cho ngõ ra, tất nhiên 12 bit cần phải có IC 74257. Các ngõ vào đ ược ch ọn nh vào chân OE SL. Sơ đồ mạch đa hợp vẽ sau đây: { B B tư ø A D C 7109 { 1A 1B 2A 2B 3A 3B 4A 4B 1Y 2Y 4Y S L C T ( ) ( lo w ) P E (1 ) A C K (1 ) B U S Y ( 1 ) ( h ig h ) SL 7417 OE N g o õ v a øo c h o ïn IN IT 74257 S L C T IN - 74257 { B B tư ø A D C 7109 1A 1B 2A 2B 3A 3B 4A 4B 1Y 2Y 4Y OE SL - ngõ vào chọn nối đến bit D2 D3 ghi điều khiển có địa $37AH ứng với chân 16 17 DB25. Từ bảng trạng thái IC 74257 ta có bảng trạng thái sau: SLCTIN INIT OE SL Bit đọc vào 1 0 B1—B4. B5—B8. B9—B12. Do ghi điều khiển bit D trước đưa để nối DB 25 qua cổng not. Vì muốn gởi D 3=0 cổng phải qua thêm cổng Not hình vẽ. SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH Đo lực ứng suất Trang -Khi INIT=0 43 SL=0  Ngõ vào B1 B4 chọn (74257 (1) SLCTIN = OE(1)=0 chọn -Khi INIT=1 SL=1  Ngõ vào B5 B8 chọn (74257 (1) SLCTIN = OE(1)=0 chọn OE(2)=1  74257 (2): Hz -Khi INIT=0 SL=0  74257 (1): Hz SLCTIN = OE(1)=1 OE(2)=0  74257 (2) chọn B9 B12 đọc vào. 5. Bộ nguồn DC: Nguồn sử dụng cấp điện áp ± 5V để cung cấp cho ICL 7109; ± 12V cho TL 082. Với cấp điện áp sử dụng IC ổn áp chân 7812, 7912, 7805, 7905. Trong 79xx họ IC ổn áp âm, 78xx họ IC ổn áp d ương. Sơ đ m ạch vẽ sau: 7812 +12V ,7 u F 15V - ~ 220 15V +5V 7805 + ,1 u F 25V 2200uF -1 V 7912 25V 2200uF ,7 u F 7905 -5 V ,1 u F Biến áp sử dụng biến áp có điểm giữa. SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH Đo lực ứng suất Trang Nguồn kích cho cầu Wheatstone: 12V 12 R1 11 10 R e g u la t o r O u t p u t R R2 R3 Sơ đồ kết nối LM 723. Trong R = R2 // R1 R2 Vout = Vcc . R1 + R2 SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH 44 Đo lực ứng suất Trang 45 CHƯƠNG IV THIẾT KẾ PHẦN MỀM I. NGUN LÝ PHẦN MỀM: Phần chương trình xử lý tín hiệu từ mạch giao tiếp bao gồm: - Đọc liệu từ ADC xếp bit liệu. - Chỉnh cân khơng. - Tính tốn để quy đổi thành đại lượng học lực, biến dạng ứng suất. - Hiển thị kết hình. Khi chạy chương trình máy tính đọc liệu từ mạch giao tiếp hiển thị số đọc được, ta bắt đầu chỉnh biến trở cân đến khơng muốn chỉnh gõ vào phím ‘N” từ bàn phím. L ưu ý vi ệc ch ỉnh cân thực đầu dầm khơng đặt tải. Khi gõ phím “N” máy thực xong chương trình chỉnh cân khơng. Lúc đặt tải vào đầu dầm máy tính hiển thị thơng số c ần mu ốn xác định. Khi chưa gõ phím “N” máy quay lại thực chương trình đọc liệu tính tốn hiển thị lại đến gõ phím “N” ch ương trình dừng lại thốt. SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH Đo lực ứng suất Trang 46 II. LƯU ĐỒ CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH: 1. Lưu đồ chương trình BẮT ĐẦU Tiêu đề Đọc liệu từ ADC Chỉnh cân Upcase(Readkey)=’N’ S Đ Tính tốn đại lượng học Xuất hình Upcase(Readkey)=’N’ Đ Kết thúc SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH Đọc liệu từ ADC S Đo lực ứng suất Trang ∗ Lưu đồ đọc liệu từ ADC: Bắt đầu Gởi liệu để điều khiển ADC STATUS=0 Đọc B1 ÷ B4 Đọc B5 ÷ B8 Đọc B9 ÷ B12 Sắp xếp liệu B12 ÷ B1 Kết thúc SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH 47 Đo lực ứng suất Trang 2. Lưu đồ tính tốn đại lượng học: a. Lưu đồ tính lực: Bắt đầu Nhập số Gam/Mức P: = Y*sốgam/mức Khối lượng :=P Kết thúc SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH 48 Đo lực ứng suất Trang b. Lưu đồ tính BIẾN DẠNG: Bắt đầu Nhập số W,B,H,a Tính E=B.H2/6 ε = (p*a)/E.W Biến dạng:=ε Kết thúc c. Lưu đồ tính ỨNG SUẤT: Bắt đầu σ :=(p*a)/W Ứng suất := σ Kết thúc SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH 49 Đo lực ứng suất Trang PHẦN D THI CƠNG SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH 50 Đo lực ứng suất 1. Sơ đồ ngun lý: SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH Trang 51 Đo lực ứng suất 2. . Sơ đồ mạch in: SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH Trang 52 Đo lực ứng suất Trang 53 . Tiến hành thi cơng: Sau tính tốn thiết kế lựa chọn linh kiện phù h ợp m ạch đo, nhóm sinh viên thực tiến hành thi cơng. 1. Các bước thi cơng : Gia cơng mạch in: bước phần thi cơng, m ạch in thi cơng với trợ giúp phần mềm Eagle, để đơn giản bớt cồng kềnh nhóm sinh viên thực mạch in lớp. Sau có mạch in ta tiến hành lắp ráp. Do m ạch sử d ụng IC để tiện lợi việc sửa chữa có hư hỏng hàn hay IC bị hư nên sử dụng socket gọi đế để cắm chúng vào. Lắp ráp thêm phần nguồn bao gồm IC ổn áp 7805, 7812, 7905, 7912, LM723. Khi mạch in hồn tất vấn đề lại giao tiếp với máy tính. Để giao tiếp máy tính cần phải có chương trình nạp vào máy tính chương trình nhóm thực viết ngơn ngữ Pascal. 2. Tiến hành kiểm tra mạch : Đầu tiên kiểm tra phần mạch giao tiếp. Bật cơng tắt nguồn dùng VOM kiểm tra điện áp chân IC (lúc chưa đặt IC vào mạch). Sau điện áp nguồn ki ểm tra xong, t cơng tắt nguồn, cắm IC vào mạch, cấp nguồn tr l ại. Lúc đ ến kiểm tra cân khơng mạch. Dùng VOM đặt thang đo điện áp ngõ cầu Wheatstone điều chỉnh biến trở tinh chỉnh VOM mức 0V q trình cân hồn tất. Dùng dây để nối mạch giao tiếp máy tính thơng qua c máy in. Bước cuối lại gọi chương trình để bắt đầu đo đạc. 3. Kết thi cơng: Những phần thực chưa thực nhóm gồm:  Về phần mềm: nhóm viết phần mềm điều khiển xử lý liệu.  Về phần cứng: mạch khơng chạy nhóm khoanh vùng đ ể xác định mạch bị cố vùng nào. Về mạch khuếch đại có điện áp ngõ với hệ số khuếch đại khoảng 1000 lần IC đa hợp 74257 đa hợp 12 bit liệu. Vì vấn đề lại IC 7109. IC đ ối với nhóm thực hiện, nhóm có tài liệu dịch để tự tìm hiểu IC thấy dùng mạch thực tiễn. Nhóm hy vọng ngày lại nhóm cố gắng để đề tài có giá trị thực thi. SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH Đo lực ứng suất Trang 85 program da; uses crt; Var P:real;Y:byte; Const W = 208.3; a = 100; procedure tieude; begin textbackground (1); textcolor(7); gotoxy(30,5); writeln('DO LUC VA UNG SUAT'); gotoxy(20,25); writeln('Copyright by HA THANH LAM - PHAM TRONG QUYNH '); end ; procedure docdulieu; var X1,X2,X:byte; begin port[$378] := $03; port[$378] := $13; port[$378] := $33; port[$378] := $23; port[$378] := $03; repeat X:= port[$379] and $08 until X = $08; X1:= ((port[$379] SHR 4) XOR $08); port[$378] := $0B; X2:= ((port[$379] AND $F0) XOR $80); Y:= X1 OR X2; delay(1000); end; Procedure LUC; Var g:real; Begin g:=7.84; p:=y*g; SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH Đo lực ứng suất gotoxy(20,7); writeln('LUC End; Trang : P Procedure UNGSUAT; Var sigma:real; Begin sigma:= (p*a)/W; gotoxy(19,9); write(' UNG-SUAT End; 86 = ',p:8:3, ' gram'); : Sigma = ',sigma:8:3, ' gram/mm^2'); Procedure BIENDANG; Var epsilon,e : real; Begin e:=5000; epsilon:=(p*a)/(w*E); gotoxy(20,11); write('BIEN-DANG : Epsilon = ', epsilon:8:3, ' us'); End; Procedure OFFSET; Var X:real; Begin Repeat docdulieu ; gotoxy(20,5); writeln(X); delay(10000); gotoxy(20,5); writeln(' '); Until Upcase(readkey) = 'N'; End; {================CHUONG TRINH CHINH===================} BEGIN CLRSCR; tieude; repeat SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH Đo lực ứng suất docdulieu; luc; ungsuat ; biendang; delay(10000); delay(1500); until keypressed; END. SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH Trang 87 [...]... chịu biến d ạng d ưới tác dụng lực ngồi Mơ hình này kết hợp với miếng cảm biến tạo thành mạch cảm biến phục vụ cho việc đo biến dạng Các mơ hình thường được sử dụng là: + Vòng chịu kéo nén + Dầm chịu uốn ngang phẳng + Dầm uốn và xoắn đồng thời Tuy nhiên mơ hình đơn giản và trực quan nhất vẫn là mơ hình dầm chịu u ốn ngang phẳng 2 Mạch cảm biến: Cảm biến thường sử dụng là Strain – Gage Strain – Gage. .. thay đổi điện áp mẫu V R để xác định hệ số nhị phân ai Điện áp tương tự chưa biết là Va và điện áp chuẩn là VR được nối ở hai ngõ vào của mạch so sánh Khi VR tăng từ 0 đến điện áp tương tự vào với sai số bằng sai số lượng tử hóa, lúc đó mạch tạo mã số ra có giá trị tương ứng với điện áp vào chưa biết SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH Đo lực và ứng suất Trang 17 b Mạch ADC dùng điện áp mẫu VR hình.. .Đo lực và ứng suất Trang 11 ∆ = Em = K [2(1 +ν )ε] E K= VF (xem lại các biểu thức 1 & 2) 4 Độ uốn của thanh mẫu sẽ được cầu Wheatstone cảm nhận vì các miếng đo 1 và 3 ( cũng như 2&4) sẽ cộng các biến dạng có d ấu nghịch với nhau và như thế sẽ tự triệt tiêu theo nhiệt độ Đây là ngun lý được dùng th ường xun trong việc thiết kế các bộ cảm biến SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH Đo lực và ứng suất. .. trở strain- gage, lúc này cầu mất cân bằng và sẽ xuất hiện đi ện áp ở ngõ ra Với sự thay đổi điện trở Strain gage kéo theo sự thay đ ổi đi ện áp ngõ ra Đó là ngun lý cơ bản của cầu Wheatstone SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH Đo lực và ứng suất Trang 35 4 Nguồn kích DC: Để cầu Wheatstone hoạt động thì ta phải cung cấp 1 nguồn DC ổn định Giá trị điện áp kích này thay đổi tùy theo từng bộ cảm biến. .. sử dụng thêm transistor ngồi Áp ra cực đại 40V Áp ra có thể điều chỉnh từ 2V đến 37V Có thể dùng như bộ điều chỉnh tuyến tính hay đóng ngắt SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH Đo lực và ứng suất Trang PHẦN C THIẾT KẾ SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH 33 Đo lực và ứng suất Trang 34 CHƯƠNG III THIẾT KẾ PHẦN CỨNG I MƠ HÌNH HÌNH H ỌC SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG ĐO: MẠCH CẢ M BIẾN MẠCH CẦ U WHEASTONE NGUỒN... thay đổi giá trị điện trở khi bị biến dạng 3 Mạch cầu Wheatstone: Cầu Wheatstone có cấu tạo gồm 3 điện trở cố định và một điện tr ở thay đổi (Strain – gage) nối nhau tạo thành mạch cầu Bình thường khi mi ếng Strain – gage chưa bị biến dạng thì hai nhánh điện trở cân bằng với nhau Lúc này nếu ta có 1 nguồn kích vào 2 điểm đối xứng của cầu thì gi ữa 2 đi ểm đ ối xứng còn lại áp ra sẽ bằng khơng tức cầu cân... :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH 24 Đo lực và ứng suất Trang 25 Đặc điểm: + ADC 12 bit nhị phân (cộng với bit cực tính và bit tràn) ho ạt đ ộng theo phương pháp tích phân hai độ dốc +Ngõ ra 3 trạng thái tương thích TTL và với kiểu giao ti ếp UART thì phù hợp với giao tiếp song song hoặc giao tiếp với hệ thống vi xử lý +Ngõ vào Run/Hold và Status được dùng để theo dõi và kiểm tra sự chuy ển đổi Mức nhiễu... RA STATUS: Trong suốt chu kỳ biến đổi, ngõ ra STATUS lên mức cao từ lúc b ắt đ ầu chuyển đổi và xuống mức thấp lúc nửa chu kì xung đồng hồ cuối cùng sau khi dữ liệu biến đổi được chốt lại - NGÕ VÀO RUN/HOLD: Khi ngõ vào RUN /HOLD ở mức cao, vi mạch sẽ tiếp tục thực hi ện chu kỳ biến đổi và cập nhật ngõ ra chốt suốt giai đo n biến đổi Khi hoạt đ ộng ở mức nàymột chu kỳ biến đổi sẽ có 8192 xung Khi RUN... REF OUT Điện áp ngõ ra chuẩn =2,8V BUFFER Ngõ ra khuếch đại đệm AUTO Tự động điều chỉnh mức 0 ZERO INTEGER- Ngõ ra kết hợp SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH Đo lực và ứng suất CHÂN 33 34 35 36 37 38 39 40 ATOR KÝ HIỆU COMMON INPUT LO INPUT HI REF IN + REF CAP + REF CAP REF IN V+ Trang 27 CHỨC NĂNG Ngõ vào tương tự Ngõ vào tương tự Điện áp chuẩn dương Ap dương trên tụ Ap âm trên tụ Điện áp chuẩn âm... 1 ) (1 0 ) (1 4 ) (1 2 ) (1 3 ) (1 ) 14069 SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNH 4Y Đo lực và ứng suất Trang 31 IC 74257 là IC đa hợp có ngõ ra 3 trạng thái Các ngõ vào đ ược ch ọn nh ờ vào chân Select và Output Enable Họ 54LS và 54S được dùng trong kỹ thuật qn sự với khoảng nhiệt độ làm việc từ –550C ÷ 1250C Họ 74LS và 74S dùng trong dân dụng có khoảng nhiệt độ làm việc trong khoảng 0 – 700C Khảo sát . PH M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ Đo lực và ứng suất Trang 2 PH N AẦ D N NH PẪ Ậ SVTH :HÀ THANH LÂM - PH M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ Đo lực và ứng suất Trang 3 I. T V N :ĐẶ Ấ ĐỀ hi u đ c và làm ch đ c các hi n. M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ Đo lực và ứng suất Trang 6 5. Ph ng pháp o bi n d ng b ng ph ng pháp l i:ươ đ ế ạ ằ ươ ướ Ph ng pháp này có t lâu đ i, đ t l i lên m u th ch p hình tr c và sauươ ừ ờ ặ ướ ẫ. a R b Đo lực và ứng suất Trang 10 M ch cân b ng nhi t đ .ạ ằ ệ ộ Mi ng đo D c ng có cùng tính ch t nh mi ng đo A và c ng đ c dán lênế ũ ấ ư ế ũ ượ kh i v t li u; trong khi dán các mi ng đo,