پروژه کرنش سنج یا استرین گیج (لودسل)

کرنش سنج (استرین گیج) یا سنسور سنجش فشار (Strain gauge)

کرنش سنج یا استرین گیج دستگاهی است که فشار وارد شده بر یک جسم را اندازه می گیرد. این دستگاه در سال 1938 توسط ادوارد ای سیمونز و آرتور کلاود روجی اختراع شد.

یک فشارسنج از ویژگی های فیزیکی هدایت الکتریکی و وابستگی آن به ویژگی های هندسی هادی بهره می برد. وقتی یک هادی در محدوده الاستیسیته خود کش بیاید به طوری که نشکند و به طور دائمی تغییرشکل ندهد، باریک تر و بلندتر می شود، این امر موجب افزایش مقاومت الکتریکی آن می شود. بالعکس، اگر یک رسانا فشرده و کوتاه شود، مقاومت الکتریکی آن افزایش می یابد. میزان فشار وارد شده بر یک جسم را می توان با اندازه گیری تغییرات مقاومت الکتریکی آن به دست آورد. یک فشار سنج معمول مجموعه ای از نوارهای باریک و بلند است که به صورت الگویی زیگزاگ از خطوطی موازی، کنارهم قرار گرفته اند. (ویکی پدیا)

حال برای اندازه گیری فشار وارد شده به استرین گیج (کرنش سنج) باید مقدار مقاومت آن را اندازه گیری کرد. بهترین روش برای این کار استفاده از پل ویتستون هست.

اگر مدار در تعادل باشد، ولت‌سنج، اختلاف پتانسیلی را نشان نخواهد داد. بنابراین، نقاط $B$ و $D$ هم‌ پتانسیل خواهند بود. از این رو، افت پتانسیل دو سر $R_{1}$ و $R_{3}$ باید برابر باشد. همچنین افت پتانسیل دو سر $R_{2}$ و $R_{X}$ یکسانند. از سوی دیگر، چون جریانی بین نقاط $B$ و $D$ برقرار نیست (از ولت‌متر، جریان نمی‌گذرد)، جریان $R_{3}$ و $R_{X}$ یکسان است، همچنین جریان $R_{1}$ و $R_{2}$ .

بنابراین:

$I_{1}\ R_{1}=I_{2}\ R_{3}$

$I_{1}\ R_{2}=I_{2}\ R_{X}$

و از آنجا $R_{x}=(R_{2}/R_{1})\cdot R_{3}$

مقاومت نامعلوم بدست می‌آید.

خطا مقاومت کرنش سنج در اثر تغییرات دما:

به دلیل فلزی بودن سنسور کرنش سنج (استرین گیج) با مشکلی به نام تغییر طول و عرض نوار فلزی در اثر تغییرات دما روبرو هستیم. که این تغییر با تغییر مقدار مقاومت رابطه مستقیم دارد و دقت دستگاه را کم میکند. و اما راه حل::::

در مدار پل ویتستون 4 مقاومت استفاده شده که فقط یکی متغییر هست و به کرنش سنج اصلی متصل میشود. برای کالیبر دستگاه در برابر تغییرات دمایی از یک کرنش سنج مشابه در نزدیکی کرنش سنج اصلی استفاده میکنیم به صورتی که مقدار آن ثابت باشد و فقط در تغییرات دما مقاومت تغییر یافته در کرنش سنج اصلی را جبران کند و خطای دستگاه گرفته شود.

پروژه راه اندازی کرنش سنج:

در این پروژه قصد داریم در ابتدا سنسور های استرین گیج را راه اندازی کنیم و سپس با استفاده از یک ترازو مقدار خروجی از آن را به گرم تبدیل کرده و لودسل بسازیم.

قسمت های اصلی پروژه:

ATMEGA8a پردازنده دستگاه
LCD2*8 نمایشگر دستگاه
ماژول 24 بیت لودسل HX711 LOAD CELL
قطعات بخش تغذیه دستگاه (رگولاتور- سلف- خازن -مقاومت -دیود )
2 عدد سنسور کرنش سنج

پس از راه اندازی کامل استرین گیج ها در برنامه ضریب به دست اماده از آزمون و خطا با ترازو دقیق را به مقدار خروجی اضافه میکنیم تا عدد نمایشی در قالب گرم تبدیل شود.

جهت دریافت فایل PCB و برنامه C پروژه از کلید بالا استفاده کنید

اشتراک گذاری این نوشته

altium, avr, pcb, آنالوگ به دیجیتال, استرین گیج, فشار سنج, کرنش سنج, لودسل, میلاد نیک پندار

درباره میلاد نیک پندار

دانشجوی رشته مکاترونیک صنعتی هستم و در زمینه اتوماسیون و توسعه صنعت فعالیت میکنم. سعی میکنم تجربیات و خورده دانشی که از الکترونیک دارم را با شما به اشتراک بگذارم.