Подключение датчика

Теория

Необходимое программное обеспечение и оборудование

Постановка задачи

Изучение работы датчика силы

Измерение давления с помощью датчика избыточного давления

1. Подключите датчик избыточного давления к аналоговому входу платы сбора данных NI сDAQ-9178 с модулем NI-9205/06 в соответствии с пунктом «Подключение датчика» настоящего описания.

2. Нажмите кнопку «Старт». На графике должны появиться экспериментальные точки. Измените давление на датчике. Вы должны наблюдать изменение измеренных значений.

Рис. 3-8 Вид программного окна

Цель задачи: знакомство с принципами работы датчика силы.

• LabVIEW 2010, DAQmx 9.3 и выше

• Измерительная система NI сDAQ c модулями расширения NI 9237, NI 9219

• Датчик силы

Тензометрический датчик (от лат. tensus - напряжённый), или тензодатчик - это прибор для измерения деформации различных конструкций. Существует множество способов измерения деформаций: тензорезистивный, оптико-поляризационный, волоконно-оптический, простое считывание показаний с линейки механического тензодатчика.

Среди электронныхтензодатчиков, наибольшее распространение получили тензорезистивные датчики. Тензорезистивный датчик обычно представляет собой специальную упругую конструкцию с закреплённым на ней тензорезистором и другими вспомогательными деталями. После калибровки по изменению сопротивления тензорезистора можно вычислить степень деформации, которая будет пропорциональна силе, приложенной к конструкции.

Существуют разные применения тензометрических датчиков:

• датчики силы (измеряет усилия и нагрузки),

• датчики давления (измерение давления в различных средах),

• акселерометры (датчик ускорения),

• датчики перемещения,

• датчики крутящего момента.

Наиболее типичным применением тензодатчиков являются весы. Принцип измерения веса при помощи тензодатчиков основан на уравновешивании массы взвешиваемого груза с упругой механической силой тензодатчиков и последующего преобразования этой силы в электрический сигнал для последующей обработки.

При измерении сопротивления тензорезистора используют мостовую или полумостовую схему подключения (Рис. 4-1). В качестве сопротивлений R1 – R3 обычно используется тензорезисторы подобные измерительным, только наклеенные на балку в нечувствительном к деформации поперечном направлении. Это связано, в первую очередь, с высоким температурным коэффициентом сопротивления тензорезистора. В данном примере при изменении температуры на 1°С относительное сопротивление изменится на ,что соответствует ошибке в измерении веса 10 кг. При использовании в качестве R1 – R3 таких же тензорезисторов, находящихся в тех же условиях, что и измерительный, термокомпенсация мостовой схемы существенно упрощается.

При этом необходимо использовать 6-проводную схему измерения. Одна пара проводов служит для питания моста, другая пара проводов служит для измерения подаваемого напряжения, третья – для измерения разности потенциалов в мостовой схеме.

Важно отметить, что наличие измерителя подаваемого напряжения необязательно, и многие датчики, содержащие внутри мостовую или полумостовую схему, не имеют контактов для измерения подаваемого напряжения.

Рассмотрим мостовую схему с датчиками 120 Ом. При питании схемы напряжением 1,2 В через каждый резистор будет проходить ток в 5 мА. При нулевой нагрузке разность потенциалов Vизм в мостовой схеме будет равна нулю, при максимальной нагрузке 800 кг – 3 мВ. В полумостовой схеме измерения разность потенциалов при нулевой нагрузке будет равна 600 мВ, при максимальной нагрузке – 603 мВ. Изменению веса на 1 кг соответствует изменение напряжения на 10 мкВ. При проведении измерений разности потенциалов с помощью АЦП при использовании мостовой схемы необходимо использовать 14-16 разрядный АЦП, а при полумостовой схеме – 18-20 разрядный АЦП.

На основе тензорезистивного эффекта также изготавливаются датчики давления со встроенной мостовой схемой.

Рис. 4-1 Мостовая, полумостовая и четверть мостовая схемы подключения тензометрических датчиков

В работе используются датчики CE-06-250UT-350 и CE-06-062UW-350. Датчик силы подключается к соответствующем контактам соединительного элемента и соединяется с модулем расширения NI 9237 или NI 9219.

Подключение и вид оборудования показаны на Рис. 4-2.

Рис. 4-2 Схема подключения датчика силы к системе NI cDAQ с модулями расширения NI 9237, NI 9219

Таблица 4.1: Характеристики тензодатчиков

Измерение деформации (веса) с помощью датчика силы

Подсоедините датчик силы к аналоговому входу (по умолчанию CH0) платы сбора данных NI сDAQ с моду л ем NI 9237 или NI 9219 в соответствии с пунктом «Подключение датчика». Проверьте, чтобы элемент управления «Номер используемого канала платы» имел значение, соответствующее каналу, к которому подключен датчик. Нажмите кнопку «Старт». На графике должны появиться экспериментальные точки с ошибками. Воздействуйте на датчик рукой, приложив небольшую силу или поставив груз (от 100 до 500г). Вы должны наблюдать изменение измеренных значений (выходное значение выводится в мили- или микровольтах). Значение деформации в миллиметрах можно получить после калибровки системы.

Рис. 4-3 Вид программного окна

Дата добавления: 2015-04-25