ĐO LỰC VÀ KHỐI LƯỢNG potx
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (158.52 KB, 9 trang )
CHƯƠNG V: ĐO LỰC VÀ KHỐI LƯNG
- Lực là 1 đại lượng Vector, là một hoạt động có thể tạo ra gia tốc của một
vật nào đó.
1. CÁC KHÁI NIỆM CHUNG
- Xác đònh hay đo lực cần phải hiểu các khái niệm cơ bản về Lực như sau:
Nếu lực tác động lên một vật mà không tạo ra gia tốc, chúng ở dạng Hệ
thống lực cân bằng. Lúc đó, hệ thống ở trạng thái cân bằng tónh. Lực tác
động lên một vật được chia thành 2 loại: Nội lực và ngoại lực.
Các phương pháp cơ bản để đo lực
Một lực chưa biết có thể đo bằng các phương pháp sau:
1. Cân bằng lực chưa biết với một đối tượng tập trung tiêu chuẩn
2. Đo gia tốc.
3. Cân bằng nó với 1 lực từ được tạo ra bởi sự tương tác của một
cuộn dây có dòng điện chạy qua và từ trường.
4. Phân phối lực trên một diện tích xác đònh để đo áp suất.
5. Biến đổi lực tác động thành sự biến dạng của một phần tử đàn
hồi.
2. CẢM BIẾN LỰC
- Sử dụng cảm biến lực yêu cầu phải có hiểu biết cơ bản về đáp ứng của hệ
thống. Cảm biến lực được sử dụng để theo dõi các lực tác động trong công
nghiệp xe hơi. Cánh tay robot và các công cụ lắp ráp được điều khiển bằng
cách phát hiện các lực được tạo ra. Đo lực trực tiếp thuận lợi trong việc điều
khiển nhiều hệ thống cơ khí.
- Một số kiểu cảm biến lực dựa trên việc đo sự biến dạng gây ra bởi lực. Các
tính chất đàn hồi rất tốt của lò xo xoắn ốc làm cho nó thường được sử dụng
trong các cảm biến lực để biến đổi tải được đo thành sự biến dạng.
- Mối quan hệ giữa lực và sự biến dạng trong miền đàn hồi được chứng minh
trong đònh luật Hook. Các cảm biến lực sử dụng các phần tử Strain gage hoặc
tinh thể áp điện có sử dụng vi điện tử bên trong cũng được sử dụng rất phổ
biến. Cả các lực đột biến và các lực biến thiên chậm đều có thể được theo
dõi sử dụng các loại cảm biến này.
- Một kỹ thuật đo lực hiện nay thường được sử dụng rất phổ biến đó là load
cell. Load cell thường có một cấu trúc cứng ở bên ngoài. Load cell thường
được sử dụng để cảm ứng các lực lớn, tónh hay các lực biến thiên chậm. Độ
chính xác thông thường của load cell thường khoảng 0.1% full scale. Có một
số trường hợp load cell được thiết kế để đo lực tác động mạnh phụ thuộc vào
thiết kế của load cell.
Load cell strain gage bao gồm một cấu trúc có thể biến dạng đàn hồi khi
chòu tác động của lực và một mạng strain gage tạo ra một tín hiệu điện tỷ
lệ với sự biến dạng này.
Strain gage:
Strain gage sử dụng một sợi dây gage dài để tạo ra điện trở mong muốn
(thường là 120 Ω) theo dạng một cuộn dây phẳng. Cuộn dây này sau đó
được luyện bằng bột than giữa 2 phiến mỏng cách ly bằng giấy hay nhựa.
Gage này không thể sử dụng trực tiếp để đo sự biến dạng. Đầu tiên nó
phải được cố đònh thích hợp trong một cấu trúc có thể bò biến dạng. Sau
đó chúng được nung ở nhiệt độ khoảng để loại bỏ hơi ẩm.
Phủ bên ngoài bằng sáp ong hoặc nhựa thông để bảo vệ về mặt cơ khí.
Điện trở giữa cấu trúc và bản thân gage tối thiểu là 50 Ω. Tổng diện tích
của tất cả dây dẫn phải nhỏ, sao cho dễ dàng truyền lực tác động thành
sự biến dạng của dây. Khi có lực tác động, diện tích tiết diện chéo bò thu
hẹp, làm tăng điện trở của gage.
Khi sử dụng Strain gage cần phải xem xét kỹ về các tính chất độ cứng và
môi trường. Trong thiết kế của nó, strain gage có độ dài ngắn hơn chòu
được tác động của lực có tần số lớn hơn (VD: gage 0.2mm có thể chòu tác
động của lực có tần số 660KHz, còn gage 60mm chỉ có thể chòu tác động
của lực có tần số 200KHz). Điều kiện môi trường chủ yếu là nhiệt độ của
gage. Do điện trở là một hàm của nhiệt độ, do đó gage cũng bò ảnh hưởng
của nhiệt độ.
từ quá trình khắc ảnh (photo – etching). Strain gage ngắn nhất hiện tại có
chiều dài 0,2mm, dài nhất là 102mm. Điện trở strain gage tiêu chuẩn là
120 Ω và 350 Ω.
Load cell kiểu Beam (Beam – type):
Thường được sử dụng để đo các tải cấp thấp.
