بدست آوردن شتاب و نیرو از روی زمان و جابجایی ؟؟؟

[Karim]

سلام دوستان

پیرو تاپیک قبلیم که در مورد "سنسور برای اندازه گیری نیروی کششی" بود و کسی از دوستان جوابی نداد یه ایده داشتم گفتم اینجا مطرح کنم تا نظرات دوستان رو بدونم

لطفاً اول اون تاپیک من رو مطالعه کنید بعد هم از اینجا به بعد رو مطالعه کنید

خدمت شما : "سنسور برای اندازه گیری نیروی کششی"

خوب بعد از مطاله تاپیک قبلی من ، حتماً متوجه شدید که هدف من چی هستش ، بله اندازه گیری نیرویه کششی !

خوب من می خوام مساله رو اینجوری حل کنم :

خواسته های مساله :
زمان اتمام پدیده : 200 میلی ثانیه
میزان جابجایی : 40 میلی متر
دقت مورد نظر برای اندازه گیری جابجایی : 1 یا 2 میلی متر
میزان نیرو : 4.3 تا 10 کیلوگرم
دقت مورد نظر برای اندازه گیری نیرو : 0.5 کیلو گرم یا کمتر

نیروی وارده بر یک جسم برابر است با یعنی شتاب ضرب در جرم جسم

شتاب هم برابر است با مشتق دوم جابجایی نسبت به زمان یعنی

خوب من میام یک وزنه به اندازه 4.3 کیلوگرم به محور بوبین مورد نظر وصل می کنم ( پس جرم مشخص میشه )

حالا برای دونستن میزان نیروی که بوبین به جسم وارد خواهد کرد باید شتاب رو بدونم

نمیدونم سنسورهای شتاب موجود تو این مورد به درد من می خورند یا نه ، اگه به درد می خورند لطفاً معرفی شون کنید

خودم می خوام شتاب رو از روی اندازه گیری زمان و جابجایی و مشتق گرفتن از اونا بدست بیارم

به این صورت که برای اندازه گیری زمان از تایمر میکرو استفاده می کنم و برای اندازه گیری جابجایی از یک پتانسیومتر خطی یا LVDT استفاده می کنم

با یک ADC سرعت بالا در مدت زمان 200 میلی ثانیه نمونه های خودم رو از زمان و جابجایی گرفته و ذخیره می کنم

بعد با استفاده از روش های عددی مشتق گیری از نمونه هام دو بار مشتق می گیرم و شتاب رو در هر لحظه بدست میارم

حالا که شتاب در هر لحظه رو دارم اون رو در جرم که 4.3 کیلوگرم هستش ضرب می کنم و نیروی کششی در هر لحظه بدست میاد

حالا هم میزان جابجایی در هر لحظه رو دارم و هم نیروی کششی در هر لحظه رو دارم

و میتونیم براحتی اون گراف نیرو بر حسب جابجایی که در تاپیک اول گفته بودم رو رسم می کنم

//

حالا چند تا سوال :

1) این ایده چقدر عملیه ؟

2) میزان خطای اندازه گیری بخصوص در مورد مشتق گرفتن در چه حدی هستش ؟

3) سنسورهای شتاب مثل سری ADXL در این مورد بدرد می خورند ؟

4) اگر سنسوری های سری ADXL برای اندازه گیری شتاب به درد بخورند با دو بار انتگرال گرفتن از خروجی اون میشه میزان جابجایی رو بدست آورد ؟
در این صورت خظا چقدر میشه ؟ با در نظر گرفتم اینکه کل جابجایی فقط 40 میلی متر می باشد و ما نیاز داریم بتونیم جابجایی 1 یا 2 میلی متر رو سنس کنیم !

5) شما ایده ای برای حل این مساله ندارید ؟

ممنون :smile:

[ahmadmn]

پاسخ : بدست آوردن شتاب و نیرو از روی زمان و جابجایی ؟؟؟

سلام دایی جان
اولین سوالی که پیش میاد اینه که چرا از سنسور نیرو یعنی لودسل استفاده نمی کنی؟! oo:

[Karim]

پاسخ : بدست آوردن شتاب و نیرو از روی زمان و جابجایی ؟؟؟

ممنون دایی جان از پاسخ ات !

خوب لودسل که 4 سانتی متر جابجا نمیشه ! میشه ؟

من می خوام نیروی کششی محور بوبین رو بر حسب جابجایی محور بوبین بدست بیارم !

لودسل نیروی وارده بر یک جسم از طرف زمین که همون وزن میشه رو به ماده میده دیگه ، درسته ؟

[ahmadmn]

پاسخ : بدست آوردن شتاب و نیرو از روی زمان و جابجایی ؟؟؟

داشتیم دایی جان؟! oo:
اونی که شما می فرمایی وزن رو اندازه می گیره اسمش ب***** یا ترازوست که توش لودسل هم استفاده میشه. لودسل ها دقیقا برای اندازه گیری نیروی فشاری یا کششی استفاده میشن و اگه جایی مشکل نصب داشته باشیم از استرین گیج (همون سنسوری که داخل لودسل بکار رفته) استفاده می کنیم.
با اینکه من متد شما رو بدلیل استفاده از فیزیک کلاسیک ستایش می کنم اما در عمل بکار نمیره. مثلا در عمل کسی نمیاد دما را از طریق انبساط اجسام اندازه گیری کنه! چون سنسور دما ساخته شده و دقتی چندین برابر به ما میده.

استفاده از لودسل یا استرین گیج دقت شما رو به 0.1 درصد یا بیشتر میرسونه و سادگی کار رو بیشتر می کنه.

[Karim]

پاسخ : بدست آوردن شتاب و نیرو از روی زمان و جابجایی ؟؟؟

ممنون دایی جان از راهنمایی هات !

من یکم قاطی کردم

بله فرمایش شما صحیح هستش ، لودسل نیروی کششی و فشاری رو اندازه می گیره ولی نیرویی که استاتیک هستش یعنی جابجایی نداره و ساکنه مثلاً همون وزن
ما فرضاً یه جسم 100 کیلویی رو میگذاریم روی لودسل این جسم 100 کیلوگرم به لودسل نیرو وارد می کنه و لودسل هم اون رو اندازه میگیره
تو این حالت لودسل نه کشیده میشه و نه خم میشه
البته هم کشیده میشه و هم خم میشه چون ساختارش همن جوریه اما نه 40 میلی متر در حد میکرو متر ، درست میگم یا اشتباهی کردم ؟

ولی این نیرویی که من میگم دینامیکه ، جابجاییه داره ، من میخوام نیرو رو در هر لحظه از جابجایی داشته باشم
سنسوری که باید این نیرو رو اندازه بگیره باید بتونه با عاملی که این نیرو رو ایجاد میکنه (همون محور بوبین) حرکت کنه
کشیده بشه اونم در اندازه 40 میلی متر ( مثل فنر ) ، من که فکر نمی کنم هیچ لودسلی 40 میلی متر خم بشه یا 40 میلی متر کشیده بشه !

به نظرتون این گفته های من صحیح نیست ؟!

استرین گیج ها قابلیت خم شدگی و کشیده شدگی تا 40 میلمتر رو دارند ؟!

ممنون از وقتی که میگذارید !

[amir_moayeri]

پاسخ : بدست آوردن شتاب و نیرو از روی زمان و جابجایی ؟؟؟

.................................
ولی این نیرویی که من میگم دینامیکه ، جابجاییه داره ، من میخوام نیرو رو در هر لحظه از جابجایی داشته باشم
سنسوری که باید این نیرو رو اندازه بگیره باید بتونه با عاملی که این نیرو رو ایجاد میکنه (همون محور بوبین) حرکت کنه
کشیده بشه اونم در اندازه 40 میلی متر ( مثل فنر ) ، من که فکر نمی کنم هیچ لودسلی 40 میلی متر خم بشه یا 40 میلی متر کشیده بشه !
...................

بنام خدا
با سلام

ضمن عرض ارادت و ادب ، خدمت استاد گرامی ، جناب آقای مهندس کوهستانی عزیز

عرض میشود ، یک راه برای اینگونه از اندازه گیری ها ، استفاده از سنسوری بنام
ال وی دی تی
(Linear Variable Differential Transformer )
یا
(Linear Variable Displacement Transducers)

میباشد .





سایتهای مفید در باره LVDT SENSOR

http://hackscape.wordpress.com/2009/11/27/mclvdt/

http://www.rdpe.com/displacement/lvdt/lvdt-principles.htm

http://www.macrosensors.com/lvdt_macro_sensors/lvdt_tutorial/index.html

http://www.sensotec.com/productselectors/LVDT.asp

http://www.activesensors.com/pages/aerospace-sensors/lvdt.pdf

با احترام
12/11/88

[ahmadmn]

پاسخ : بدست آوردن شتاب و نیرو از روی زمان و جابجایی ؟؟؟

oo:
خدا این هالیدی رو نیامرزه که همه مشکلات امروز ما از اونه!
دایی جان گلم
مگه نیروی استاتیک و دینامیک داریم؟!
نیرو نیروست. وقتی برایند نیروی وارد بر جسمی صفر نباشه جسم شتاب می گیره.
مگه قراره لودسل ما 40 میلیمتر کش بیاد؟!
مثلا لودسل نوع S دو طرف داره. یک طرفش به شفت بوبین پیچ میشه و طرف دیگش به جسمی که قراره بهش نیرو اعمال بشه(احتمالا همون وزنه 4.3 کیلویی شما)
استرین گیجی هم که به شفت چسبونده بشه 40 میلیمتر کش نمیاد.

من گمان می کنم یک جای کار شما می لنگه که این گمانه های عجیب به ذهنتون میرسه. شایدم می خوای نیروی بوبین بدون بار رو اندازه بگیری که معنی نداره.

[Karim]

پاسخ : بدست آوردن شتاب و نیرو از روی زمان و جابجایی ؟؟؟

بنام خدا
با سلام

ضمن عرض ارادت و ادب ، خدمت استاد گرامی ، جناب آقای مهندس کوهستانی عزیز

عرض میشود ، یک راه برای اینگونه از اندازه گیری ها ، استفاده از سنسوری بنام
ال وی دی تی
(Linear Variable Differential Transformer )
یا
(Linear Variable Displacement Transducers)

ممنون از توجه شما آقای معیری

LVDT برای اندازه گیری جابجایی بکار میره که بنده هم در پست اول این تاپیک بهش اشاره کردم

ولی ما به لحاظ اندازه گیری جابجایی مشکلی نداریم ، مشکل اندازه گیری نیرو هستش !

[Karim]

پاسخ : بدست آوردن شتاب و نیرو از روی زمان و جابجایی ؟؟؟

oo:
خدا این هالیدی رو نیامرزه که همه مشکلات امروز ما از اونه!
دایی جان گلم
مگه نیروی استاتیک و دینامیک داریم؟!
نیرو نیروست. وقتی برایند نیروی وارد بر جسمی صفر نباشه جسم شتاب می گیره.
مگه قراره لودسل ما 40 میلیمتر کش بیاد؟!
مثلا لودسل نوع S دو طرف داره. یک طرفش به شفت بوبین پیچ میشه و طرف دیگش به جسمی که قراره بهش نیرو اعمال بشه(احتمالا همون وزنه 4.3 کیلویی شما)
استرین گیجی هم که به شفت چسبونده بشه 40 میلیمتر کش نمیاد.

من گمان می کنم یک جای کار شما می لنگه که این گمانه های عجیب به ذهنتون میرسه. شایدم می خوای نیروی بوبین بدون بار رو اندازه بگیری که معنی نداره.

ممنون دایی جان

فرمایشات شما صحیح ، ببینید استنباط من اینه که همون لودسل S-Type که گفتید برای سنجش نیرو ، یک طرفش باید به یک جای ثابت پیچ بشه !

فکر کنم تمام مشکل من از همین استنباطم بوجود اومده !

اینکه یک طرف لودسل باید ثابت باشه و به طرف دیگه اش شفت بوبین پیچ بشه و در این صورت و در صورت حرکت شف لودسل به اندازه 40 میلی متر کش نخواهد آمد !!!

ولی طبق فرمایش شما من اگه بیام یک لودسل S-Type رو یک سرش رو به شفت بوبین پیچ کنم و یک طرفش رو به همون وزنه 4.3 کیلویی پیچ کنم

این لودسل نیرو وارده شده از طرف شفت بوبین بر اون وزنه رو در هر لحظه به من میده ، درسته ؟

اگه اینجوری باشه که قضیه حله !

فقط میمونه یک مساله اونم سه مشخصه رنج اندازه گیری ، دقت اندازه گیری و زمان پاسخ دهی لودسل هستش !

این لودسل S-Type باید بتونه :

1- نیرو رو تا 10 کیلوگرم و با دقت کمتر از 0.5 کیلوگرم به من بده

2- حداقل در هر 10 میلی ثانیه بتونه خروجی خودش رو پدیت کنه (یعنی من در هر 10 میلی ثانیه بتونم مقدار جدید نیرو رو بخونم)

لودسلی با این مشخصات وجود داره ؟ چه مارک و چه مدلی ؟ از کدوم شرکت یا فروشگاه تهیه کنم ؟

چون اکثر لودسل هایی که من دیدم در حد تن هستند ، نه 10 کیلو و با دقت کمتر از 0.5 کیلو !

ممنون دایی جان از وقتی که می گذارید :smile:

[ahmadmn]

پاسخ : بدست آوردن شتاب و نیرو از روی زمان و جابجایی ؟؟؟

:applause:
دقیقا
1- لودسل 10 کیلویی می تونه تا 1 گرم دقت بده
2- سرعت پاسخ لودسلها بدلیل ریجیدیتی زیاد اونها خیلی بیشتر از نیاز شماست. پس باید سرعت قسمت الکترونیکی 100 نمونه در ثانیه باشه. آی سی مخصوص لودسل یعنی AD7730 براحتی می تونه در این سرعت دقت حدود 12 بیت بده.
3- لودسل با ظرفیت 1 گرم هم وجود داره. لودسل ها توسط شرکتها و فروشگاههای مختلف فروخته میشه. از جمله معروفترین مارکها در ایران Boongshin و CAS هستند که هردو شرکتهای باسابقه ای از کره جنوبی هستند. می تونید از سایت این شرکتها لودسلتون رو انتخاب کنید. عارف الکترونیک در جمهوری لودسلهای Boongshin رو می فروشه. و CASآ در خیابون تخت طاووس شرکت و فروشگاه داره.
اما مدتیه که لودسل های چینی هم در ایران فراوون شدند و توسط جهان کیت و ... فروخته میشه. قیمت بسیار پایین دارند و برای دقت شما عالیند.

البته با توجه به بحث هایی که شد من نتیجه گرفتم شما می خوای منحنی مشخصه سولونوئید رو با اندازه گیری ترسیم کنید. برای این کار نباید از روش وزنه ای یا دینامیکی استفاده کنید. باید توسط یک پیچ آروم آروم شفت رو اجازه بدید به عقب بره و نیرو رو اندازه بگیرید.
پس یک طرف لودسل به شفت سولونوئید و طرف دیگه به یه پیچ وصل میشه. این پیچ باید داخل مهره ای باشه که ثابت و حرکت نمی کنه. بوبین سولونوئید رو تحریک کن و با شل کردن پیچ آروم آروم اجازه بده شفت اون حرکت کنه.

اگه برای خط تولید سولونوئید می خوای دستگاه تست بسازی یعنی به سرعت تست بالا نیاز داری باید یک موتور گیربکس(مثلا موتور گیربکس برف پاککن ماشین) به پیچ وصل کنی تا سرعت تست بالاتر بره و اتوماتیک تر شود.

[Karim]

پاسخ : بدست آوردن شتاب و نیرو از روی زمان و جابجایی ؟؟؟

ممنون دای جان

واقعاً راهنمایی هات بجا و کار گشا هستش ، زنده باشی و سلامت

من اگه یه دانشگاه بزنم از شما به عنوان هیئت علمی تمام وقت استفاده می کنم :mrgreen:

می تونم بپرسم دلیل عدم استفاده از روش وزنه ای چیه ؟ یا بهتر بگم مزیت استفاده از روشی که شما گفتید چیه ؟

یعنی می خواهیم ماکزیمم نیروی که شفت در هر استپ می تونه وارد کنه رو بخونیم درسته ؟ این جوری منحی مورد نظر هم حقیقی تر میشه ؟

درست فهمیدم یا نه ؟

تشکر دوباره !

[Karim]

پاسخ : بدست آوردن شتاب و نیرو از روی زمان و جابجایی ؟؟؟

راستی دایی جان من از سایت شرکت Bongshin لودسل S-Type در رنج زیر 10K پیدا نکردم !

http://www.bongshin.com/e_loadcell.htm

تو سایت شرکت CAS هم که کلاً لودسل پیدا نکردم oo: همش ترازو بود !

http://www.cas.co.kr

[ahmadmn]

پاسخ : بدست آوردن شتاب و نیرو از روی زمان و جابجایی ؟؟؟

دایی جان گلم
رفتار دینامیکی سولونوئیدها رو نمیشه بسادگی بدست آورد. نموداری که در کاتالوگ اونها می بینید هم دینامیکی نیست. بلکه از همون روش پیچ و مهره هست که آهسته و پیوسته (نه پله پله) به هسته اجازه پسروی میده و یه گراف پیوسته رسم می کنه.

مشکل شناسایی رفتار دینامیکی اینه که حتی منبع تغذیه مورد استفاده در این روش دچار چالش میشه. اگه بوبین شما 24 ولت و 2 آمپر باشه نمی دونید باید بهش منبع ولتاژ 24 ولت بدید یا منبع جریان 2 آمپر !
می دونی که وقتی هسته سولونوئید حرکت می کنه ما یک سلف متغیر داریم و در یک سلف متغیر رابطه زیر حاکمه:
V=Ldi/dt+I dL/dt
بسته به نوع تغذیه در حرکت سریع هسته ، V یا I سولونئید می تواند تغییر کند و دیگر نمی توان گفت 24 ولت یا 2 آمپر بهش دادیم!
بنابراین رفتار الکتریکی سولونوئید شما در پاسخ دینامیکی تاثیر می گذارد پس فروشنده سولونوئید تنها رفتار استاتیکی آنرا ارائه می کند.

حتما نباید از لودسل نوع S استفاده کنی دایی جان. با اینکه نوع S مدل DBBP بونگشین تا 20 کیلوگرم هم دارد.
اگه دقیقا 10 کیلو می خوای از نوع ارزون قیمت OBUH استفاده کن

[Karim]

پاسخ : بدست آوردن شتاب و نیرو از روی زمان و جابجایی ؟؟؟

ممنون دایی جان

من انشاا... قطعلات رو تهیه می کنم و دست به کار میشم

نتیجه رو هم اینجا گزارش می کنم

اگه بازم مشکلی یا سوالی داشتم مزاحم شما خواهم شد

موفق باشید :smile:

[ahmadmn]

پاسخ : بدست آوردن شتاب و نیرو از روی زمان و جابجایی ؟؟؟

منتظریم دایی جان :biggrin: