hầu hết các cảm biến tải trọng (load cell), cảm biến mô men xoắn và 1 số dòng cảm biến áp suất bây giờ tiêu dùng cảm biến đo biến dạng strain gauge. Nó còn những tên gọi khác như strain gage, cảm biến điện trở dây, cảm biến điện trở biến dạng, cảm biến lá đo, cảm biến sức căng.

Strain gauge là một điện trở đặc biệt được làm trong khoảng một thanh kim khí mỏng bằng móng tay. Người ta thường mẫu mã strain gauge theo hình zig zag để nâng cao chiều dài của nó, mục đích nhằm giúp nâng cao độ biến dạng lúc bị lực tác dụng, qua ngừng thi côngĐây tăng độ xác thực lên mức tối đa của đồ vật sử dụng strain gauge
Hình 1: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của strain gauge

lúc dây kim khí bị lực tác động sẽ đổi thay điện trở. Điện trở thay đổi tỉ lệ mang lực tác dụng. khi dây bị lực nén, chiều dài strain gauge giảm, điện trở sẽ giảm xuống và ngược lại, lúc dây bị kéo dãn, chiều dài strain gauge nâng cao, điện trở sẽ nâng cao lên.Để đo độ biến dạng của strain gauge và sự thay đổi về trở kháng của nó, người ta thường tiêu dùng 1 cầu Wheatstone cân bằng một nguồn điện áp kích thích như hình dưới

Hình 2: Cầu điện trở Wheatstone thăng bằng

Như chúng ta thấy, điện áp ngõ ra tỉ lệ điện áp ngõ vào theo một công thức. giả dụ thay điện trở R4 bằng một strain gauge, chúng ta mang mạch phần tư cầu (quarter-bridge). nếu thay R3 và R4 ta với mạch bán cầu (half-bridge) và thay cả 4 điện trở là mạch thế giới (full-bridge).Để đo cảm biến tải trọng, áp suất và mô men xoắn tiêu dùng strain gauge, trang bị đo nhu yếu tuỳ chọn đo một phần tư cầu, bán cầu hoặc toàn cầu. ví dụ như hệ thống CompactDAQ của National Instruments sở hữu module NI 9237 đo 4 kênh cùng lúc.
Hình 3: Hệ thống NI CompactDAQ và module NI 9237

đầu tiên cần cài đặt phần mềm NI-DAQmx, NI Measurement & Automation Explorer (MAX) và ADE.Xác định sơ đồ chân của thiết bị DAQ

  1. Mở phần mềm NI MAX và vào phần Devices and Interfaces
  2. Nhấp chuột phải vào tên trang bị, chọn “Device Pinouts”

Hình 4: Cửa sổ Device Terminals

Cấu hình phép đo cầu Wheatstone

người mua mang thể dùng NI MAX và NI-DAQmx để thiết lập phép đo trực tiếp mà ko cần phải lập trình.

  1. Mở NI MAX, chọn Data Neighborhood và nhấn Create New.
  2. Chọn NI-DAQmx Global Virtual Channel và nhấn Next
  3. Chọn Acquire Signal >> Analog Input >> Force >> Bridge

Hình 5: Tạo 1 kênh đo ảo NI-DAQmx

  1. Chọn kênh ai0 hoặc bất kỳ một kênh nào muốn kết nối cảm biến. 1 kênh vật lý là một đầu nối hoặc một chân nối mà người dùng sở hữu thể đo hoặc tạo 1 tín hiệu tương tự hay số.

Hình 6: Chọn một kênh được nối cảm biến

  1. Nhấn Next và nhập tên cho kênh hoặc để tên mặc định
  2. Chọn Finish và cửa sổ bên dưới sẽ xuất hiện

Hình 7: Thiết lập một kênh đo lực trong MAX

  1. Ở tab Settings, nhập vào trị giá nhỏ nhất và to nhất mà bạn muốn đọc từ cảm biến
  2. Cấu hình cho cầu Wheatstone tại Bridge Type và tỉ lệ (Configure Scale) để ánh xạ trị giá vật lý với giá trị điện. tuy nhiên còn sở hữu tuỳ chọn tuyến tính hai điểm (Two-Point Linear), bảng (Table) và đa thức (Polynomial). các trị giá này và giá trị trở kháng cầu (Resistance), điện áp kích thích (Excitation) sở hữu trong datasheet của cảm biến.
  3. Nhấn tab lược đồ kết nối Connection Diagram trong MAX

Hình 8: sơ đồ kết nối đến cảm biến

sơ đồ kết nối trong hình 6 biểu hiện rằng những chân của đồ vật DAQ phải được đấu dây như thế nào. thí dụ trong hình là full-bridge dùng chân 2, 3, 6 và 7 tương ứng AI+, AI-, EX+ và EX- trên module NI 9237.

  • kiểm tra tín hiệu: Trong MAX, trở lại tab NI-DAQmx Global Channel và nhấn nút chạy (Run). Bạn sẽ thấy trị giá đo được hiển thị trên màn hình.

Hình 9: Cửa sổ xem trước giá trị đo

Bạn với thể chọn xem dấu hiệu đo được dưới dạng bảng hoặc đồ thị trong Display Type.

  • Tiếp theo, bạn mang thể thực hiện phép đo trong LabVIEW mang 2 thí dụ với sẵn trong Help >> Find Example.

Hình 10: ví dụ về đo cảm biến strain gauge trong LabVIEW

bên cạnh đó, bạn mang thể dùng bộ chuyển đổi tín hiệu để với được ngõ ra dạng điện áp hoặc chiếc điện. Hãy địa chỉ mang chúng tôi để được tư vấn các biện pháp về đo lường và cảm biến.

Please follow and like us: