В настоящее время наблюдается повсеместное внедрение компьютерных технологий в различные отрасли человеческой деятельности. Одной из областей применения ЭВМ являются лабораторные исследования, в которых компьютер используется для автоматизации физического эксперимента и обработки полученных данных. Такой симбиоз позволяетпроводить эксперименты на новом уровне, с высокойточностью воспроизведения процессов. Используя вычислительные мощности ПК можно в кротчайшие сроки, снимать и обрабатывать огромные массивы данныхполучаемых с датчиков.
Целью настоящей работы является разработка и создание автоматизированного комплекса по исследованию тензодатчика.
Для достижения поставленной цели необходимо следующее оборудование: макетная плата ArduinoUno, тензодатчикSEN-09673 ROHSи шаговый двигатель 28BYJ-48 в качестве внешнего воздействия на тензодатчик.
С помощью Arduino можно разрабатывать различные интерактивные устройства, измерительные приборы, обрабатывать данные датчиков и переключателей, управлять двигателями и т.д. Преимуществом использования данной платформы является наличие программного обеспечения, работающего в различных операционных системах, обширного количества библиотек и открытость кода.
Для определения силы нажатия используется тензодатчикSEN-09673 ROHS, который меняет свое сопротивление в зависимости от приложенной силы. Наиболее распространенными являются тензодатчики сопротивления (проволочные и фольговые), преобразующие входной параметр деформации в изменение электрического сопротивления.
Для измерения упругих деформаций наклеиваем тензорезистор снизук стальной консольной балке, при этом ониспытывает деформацию растяжения.Диапазон изменения сопротивления используемого в работе датчика от 1 МОм без давления до 2,5 кОм при максимальной нагрузке.
Для изучения принципа действия тензодатчика нами была собранасхема, представленная на рис. 1.
Рис. 1. Схема лабораторной установки по изучению тензодатчика
Прогиб балки создается с помощью поворота шагового двигателя.
Для считывания сигнала, поступающего на аналоговый вход с тензодатчика, был написан следующий код:
#define TenthoDatchik
float k;
void setup()
{
Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
floatval = analogRead(1); // считываем значение на 1-м аналоговом входе
k=5*val/1024; // переводим полученное значение от 0 до 1023 в вольты
Serial.println(k); // вывод данных с порта
delay(1000);// считываем значение 1 раз в секунду. delay-задержка
}
Число уровней квантования при переводе напряжения в число составляет 210 = 1024. Учитывая, что система работает от напряжения 5 В, получаем:
Работа сшаговым двигателем осуществляется с помощью библиотеки Stepper, которая входит в состав стандартного набора библиотек Arduino.
В ходе проведения эксперимента был получен следующий график, представленный на рис. 2. Из него видно, что с увеличением силы воздействия на тензодатчик его сопротивление уменьшается.
Рис. 2. Изменение сопротивления тензодатчика от прогиба пластины
В заключении хочется отметить, что разработанная установка может быть использована при проведении лабораторных работ по дисциплине «Общая физика», раздел «Электричество».
Библиографическая ссылка
Малышева Ю.М., Тягунин А.В., Копосов Г.Д. ПРИМЕНЕНИЕ ARDUINO ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ ПО ИЗУЧЕНИЮ ПРИНЦИПА РАБОТЫ ТЕНЗОДАТЧИКА // Международный студенческий научный вестник. – 2015. – № 3-2. ;URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=12390 (дата обращения: 20.04.2024).