Форум: Техническая поддержка

Купили у вас плату АЦП 761-85.
Стоит задача измерить крутящий момент с вала. Тензометрией не занимался совсем.
Вопрос такой с чего начать где можно почитать подойдет ли усилитель и как вообще выбираются усилители?
Из оборудования:
АЦП 761-85
Токосъемник ТРАК 4М
Усилитель ПА-1

Alex. Почитать сначала нужно вообще о принципах тензометрии в любом учебнике по методам измерений.
Если спрашиваете <<с чего начать>>, то уж точно не с покупки вслепую АЦП общего применения, а с начала с попытки подбора оборудования, которое специализировано для тензомерических задач. Например, L-Card предлагает конфигурацию LTR-U-1-4 + LTR212, которая позволяет подключиться полномостовым и полумостовым тензодатчикам  напрямую без каких-либо усилителей, при этом, сам модуль LTR212 имеет ряд специализированных тензометрических возможностей, которых нет у АЦП и усилителей общего применения. Я не утверждаю, что нельзя применить для этого L-761 + усилитель для тензомоста (что такое ПА-1 я не понял), но это будет только отдалённое приспособление к тому, что необходимо для тензометрии.
В первую очередь, необходимо определиться с семействами тензодатчиков, которые могли бы подойти для Вашей задачи, проведя поиск по фирмам-производителям http://www.autex.spb.ru/sensor.php3  (если, конечно, не знаете, какие датчики традиционно применяют в данной отрасли), с учётом требуемой конструкции, диапазона измерения датчика, класса точности и стоимости. Если с возможными вариантами датчиков определитесь, то, посмотрев их документацию, я смог бы подсказать, к чему их подключить. Тензодатчики без встроенного усилителя рекомендую сразу выбирать полномостовые.

Также существенными являются вопросы:
- Сколько каналов измерения нужно?
- Какова удалённость компьютера от датчика?
- Нужна ли сихронизация получаемых данных о крутящем моменте  с частотой вращения вала, или с углом положения вала?
- Какие условия эксплуатации?

Alex, если не понимаете то, о чём я пишу или спрашиваю, переспросите - я поясню.

Гарманов Александр.
Частота вращения вала 3000 об/мин на валу размещены рабочие органы виде отрезков цепей с валом они соединены шарнирно.
Цель определить крутящий момент.
Нужен один канал измерения.
синхронизация получаемых данных о крутящем моменте с частотой вращения вала нужна.
Думаю использовать тензорезисторы 2ФКП-5*200 полный мост.
Насчет оборудования у нас уже имеется карта АЦП 761-85. Я Аспирант мне эксперимент нужно провести вот решил освоить тензометриию. Много не понятного хоть книги я почитал по тензометрии, начиная от выбора оборудования заканчивая местом наклейки тензорезисторов..

Alex, для начала нужно оценить диапазон полезного сигнала (напряжения разбаланса моста), который будем подавать с моста на вход усилителя при максимальной частоте вращения вала, и точность измерения. Действуем так:
За ноль полезного сигнала берём состояние 0 об/мин, при котором деформация Ваших фольговых тензорезисторов в мосте имеет некоторую начальную деформацию. Эту начальную деформацию принимаем за начальную точку отсчёта деформации. Вы должны ответить на вопросы:
1) какую относительную деформацию dL/L будут испытывать каждый тензорезистор в мосте относительно его начальной точки отсчёта при максимально возможном моменте на валу? Естественно, dL/L будет пропорционально приложенной силе к элементу конструкции, к которому приклеен тензорезистор. Коэффициент пропорциональности - это коэффициент упругости этого элемента конструкции.
2) В Вашей задаче какая допускается относительная погрешность измерения в процентах (в пересчёте на dL/L или на силу)?
3) Оцените быстродействие процесса измерения: за какое время оборота вала Вам нужно получать новый отсчёт измерения момента с требуемой точностью?
 
Далее, по Вашим данным я готов буду оценить реализуемость Вашей задачи с помощью L-761 с применением следующих вариантов предусилителей:
1) http://www.lcard.ru/products/amplifiers/lp-04
2) Любой другой, если характеристики и документация доступны.
3) Самодельный, по аналогии с
http://www.lcard.ru/download/image/e-154_for_tenzo.gif или 
http://www.lcard.ru/download/image/E14- … tenzo1.png , если за самодельные варианты Вы возьмётесь.

Как запасной вариант, в памяти держим конфигурацию LTR-U-1-4 + LTR212, если возникнут проблемы с реализуемостью Ваших требований.

<<синхронизация получаемых данных о крутящем моменте с частотой вращения вала нужна>>.
- Итого, получаем: 1 канал измерения плюс 1 канал синхронизации.
- Какой датчик оборотов вала будете использовать?
- Какую точность синхронизации по времени (или по углу положения вала) нужно обеспечить?

Я так понял, Вы контактный способ съёма сигнала хотите применить с помощью токосъёмных колец? Историю развития датчиков вращающего момента см.
http://www.alfa-sensor.ru/alfa/university

Да я хочу использовать ртутно-амальгамированный токосъемник в нем передача сигнала осуществляется через слой ртути толщиной 0,1 мм.
Я смотрел готовые решения но они мне не покарману оборудование я буду покупать за свой счет.

Александр. Я сегодня попробую написать ответы на все ваши вопросы.
У меня вопросов самого правда масса но я попробую посмотреть в книгах что у меня есть.
(как относительную деформацию dL/L можно определить у вас нет ссылки на  инфу где можно пример найти)

1. Максимальные действующие силы в системе рассчитайте и их направления для максимального момента вращения.
2. Из векторных соображений пересчитайте эти силы относительно осей, вдоль которых будут наклеены тензодатчики.
3. По закону Гука относительная деформация рассчитывается, если для материала, на который наклеен тензодатчик, известен коэффициент упругости.

Естественно, здесь полностью не уйти от влияния центробежных сил, пропорциональных не нагрузке на вал, а квадрату угловой скорости вращения. Но это влияние, как я понимаю, устраняется калибровкой системы: потребуется испытать систему при максимальной скорости и нулевых нагрузках на вал, а далее,  измеренное влияние от скорости вращения учесть программно.

Alex, вообще самостоятельно породить датчик момента вращения без применения специальных знаний (сопромат, теория упругости) мне кажется авантюрой. Предложите готовый датчик с известными свойствами и документацией - решим как его подключать.

Гарманов Александр.
По тензометрии в подробностях так мало информации или я не там искал вот, что нашел по относительной деформации в тех книгах, что у меня есть  dL/L
http://shot.photo.qip.ru/003xDo-302Kvrj/
Александр, поправите если я что-то не как понял:
Зная мощность двигателя я определю крутящий момент и из условия, что напряжение равно
1000 МН/м2   я определю минимальное сечение вала под тензометрию, тогда относительная деформация будет dL/L=10-2  . Все верно?
Вы спрашивали про быстродействие процесса измерения:
Число оборотов приблизительно 3000 об/мин
У меня на валу два ряда рабочих органов http://shot.photo.qip.ru/003xDo-302Kvs9/
угловая скорость вала составляет 300 радиан/сек 
Я прикинул примерно 100 ударов будет рабочими органами 50 одним рядом и 50 противоположным.

Какой датчик оборотов вала будете использовать?
На токосъемнике есть штатный виде катушки и двух магнитов, над которыми вращается пластина из метала. Более полное описание могу дать после выходных, так как вся документация в институте.

Насчет авантюры согласен с вами, но что сделаешь, если деньги на оборудование не дают. За свой счет приобретать буду. И попутно разбираться с тем что раньше даже не изучал.

Alex. Тогда давайте так. Физику (механику) эксперимента Вы возьмёте полностью на себя и дадите здесь финальные количественные ответы на поставленные выше вопросы. Оценить правильность Ваших промежуточных выкладок по механике я не берусь (это не моя специализация, я - электронщик).
Про относительную деформацию нужно знать, какую dL/L будет испытывать каждый тензорезистор в мосте и с каким знаком при максимальной нагрузке на вал. Замечу, что если все 4 тензорезистора в мосте будут испытывать одинаковую деформацию (с одним знаком) при увеличении момента вращения, то баланс моста не изменится (и полезный сигнал будет нулевым) - это ошибочный случай неправильной наклейки тензорезисторов! Обычно, смежные тензорезисторы в мосте наклеивают по перпендикулярным осям, тогда будет правильно.
Для индуктивного датчика оборотов необходимо знать:
- Минимальную и максимальную величину ЭДС индукции (Вольт), поскольку эта величина будет зависеть от частоты вращения.
- Величину индуктивности (Генри)
- Минимально возможная длительность импульса (cекунды), которая будет на максимальных оборотах.

Обычно, смежные тензорезисторы в мосте наклеивают по перпендикулярным осям - это если на плоскости располагать. А как на валу клеить -  это ещё вопрос, чтобы тензорезистор минимально испытывал бы кручение, а желательно работал бы на растяжение. Принципиально возможно даже один или два тензорезистора сделать рабочими в мосте (испытывающие деформацию), а остальные нерабочими (не деформируются, а только для дополнения до полного моста) - это тоже будет правильно.

Разве что, в случае  с "нерабочими" тензорезисторами полезный сигнал будет меньше...

возможно ли подключение тензодатчика к ацп е154

Евгений, возможно  примерно так:
http://www.lcard.ru/download/image/e-154_for_tenzo.gif , если это тензомост или этот датчик может быть дополнен до тензомоста. Если датчик уже содержит предусилитель, то подключение будет проще.

спасибо

возможно ли подключить к ацп е-154 два тензомоста?(необходимо одновременно снимать показания с двух тензодатчиков)

Евгений. Если сообщите сопротивления тензомостов, то скажу точно, можно ли подключать два тензомоста по аналогии с вышеприведённой схемой. В данном случае, нужно ток потребления посчитать, поскольку усилитель и тензомост питается от E-154, и рабочий ток нагрузки, указанный в руководстве, превышать нельзя.
Если же питание подавать от внешнего двуполярного  источника напряжения, то к E-154 можно подключить до 8-ми тензомостов по схожей схеме подключения.

есть две схемы аналогичные с ad620 с питанием 8в  один подсоединен по вашей схеме для второго тензомоста нужна схема

Евгений, сопротивление тензомостов сообщите.

сопротивление моста 200 ОМ