Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

ПРИМЕНЕНИЕ ARDUINO ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ ПО ИЗУЧЕНИЮ ПРИНЦИПА РАБОТЫ ТЕНЗОДАТЧИКА

Малышева Ю.М. 1 Тягунин А.В. 1 Копосов Г.Д. 1
1 Северный Арктический федеральный университет имени М.В. Ломоносова
1. Евзютин А.А. Автоматизация школьного и вузовского физического эксперимента с использованием многоканальной платы аналого-цифрового преобразования Режим доступа http://www.physics.uni-altai.ru/Metodist/?issue=3&article=4 Дата обращения 23.12.2014
2. Лабораторная работа № 7 Исследование тензометрических измерительных преобразователей (тензодатчиков) Режим доступа iit.tusur.ru/docs/mss/lr_7.doc Дата обращения 23.12.2014
3. Столяров В.С. Автоматизация физического эксперимента в среде LabVIEW. Режим http://www.physchem.msu.ru/doc/afe1.pdf. Дата обращения 23.12.2014.

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.

Malysheva1.tif

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:

Malysheva4.tif

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.

Malysheva3.tif

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: 03.03.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674