d. Nội dung thực hiện và đóng góp của đề tài
2.2.2.Thiết lập các mạch cầu cảm biến
Việc thiết lập các mạch cầu cảm biến đƣợc tiến hành song song với việc thiết kế tính toán các phần tử biến dạng. Khi thiết kế, tính toán các phần tử biến dạng đã ấn định các vị trí để dán tem, sử dụng các tem loại nào và các tem này làm nhiệm vụ gì (tem đóng vai trò là tem đo hay tem bù). Vì ở đây là một cảm biến tƣơng đối phức tạp đo lực theo 3 hƣớng khác nhau, giá trị lực cực đại cần đo theo các hƣớng cũng khác nhau vì vậy vị trí chọn để dán tem sao cho các tem đo của phƣơng nào chỉ nhạy với phƣơng ấy và phải trơ so với các phƣơng kia bên cạnh đó, các tem bù trừ phải trơ với các biến dạng do các lực tổng hợp tác dụng lên cảm biến.
Ngoài ra khi thiết lập mạch cầu cảm biến phải chú ý đến điều kiện làm việc của cảm biến là rất khắc nghiệt. Cảm biến đƣợc gắn trên máy công cụ nên không thể tránh khỏi các loại nhiễu do máy hoạt động gây ra và khi làm việc tác động của nhiệt phát sinh khi phay sẽ truyền vào cảm biến, vì vậy cần có các tem bù nhiệt hợp lý.
Trên thị trƣờng có khá nhiều loại tem biến điện trở do rất nhiều các nƣớc sản xuất với độ tin cậy và đồng đều rất cao. Ở đây ta chọn loại tem của hãng KYOWA do Nhật Bản sản xuất.
Ký hiệu tem : KFG -5 – 120 – C1 – 11N15C2 . Chiều dài tem : 5 mm.
Điện trở tem (ở 24oC, 50%RH): 119,6 ± 0,4 . Hằng số tem (ở 24oC, 50%RH) : 2,11 ± 1,0% . Độ giãn nở nhiệt cho phép : 11,7 PPM/ oC. Độ nhạy ngang (ở 24oC, 50%RH) : 0,40%. Hệ số nhiệt đối với hằng số tem : +0,008%/ oC. Loại keo dán tƣơng ứng : CC-33A, PC – 6
Trên hình 2.17 mô tả kết cấu của mạch cầu cảm biến đo lực Fz còn cầu cảm biến đo lực Fx, lực Fy cũng đƣợc thiết lập tƣơng tự.
Chương 2: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo ma trận điện cực 2013
48
Hình 2.17. Mạch cầu cảm biến đo lực Fz
Các vị trí dán tem trên tổ hợp phần tử biến dạng đƣợc thể hiện trên hình 2.14. Tất cả các tem biến dạng đƣợc dán trên tổ hợp phần tử biến dạng sao cho các tem biến dạng (+) đƣợc dán cùng một phía và các tem biến dạng âm đƣợc dán ở phía đối diện qua tâm của trụ biến dạng, riêng với phƣơng Z các tem biến dạng (-) và (+) đƣợc dán tƣơng ứng ở các vị trí co và dãn của vòng tròn giữa khi có tác dụng của lực FZ.
Khi có lực Fz tác động vào phần tử biến dạng, giá trị các tem điện trở RZ2, RZ4, tăng còn RZ1, RZ3, giảm điện áp ra của cầu Ura tăng tỷ lệ với lực tác dụng vào phần tử biến dạng: Uraz = Kz.Fz, trong đó: Fz là lực tác dụng vào phần tử biến dạng theo phƣơng Z, Kz là hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào điện áp nuôi cầu, độ nhạy tem điện trở và kích thƣớc của phần tử biến dạng. Trên cầu cảm biến đo lực Fx, lực Fy cũng xảy ra hiện tƣợng tƣơng tự nhƣ khi Fz tác động.
Việc dán tem điện trở lên các trụ biến dạng phải tuân thủ theo đúng quy trình dán. Một cảm biến muốn làm việc tốt thì tất cả các bƣớc trong công đoạn dán tem đều phải đƣợc thực hiện một cách hoàn hảo.
Sau khi đã có phần tử biến dạng, chọn loại tem thích hợp, chọn vị trí dán tem, chọn loại keo dán, quy trình dán tem theo các bƣớc trong hình 2.18.
RZ1 RZ2
RZ4 RZ3
UN
Chương 2: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo ma trận điện cực 2013
49
Hình 2.18. Quy trình dán tem điện trở lực căng