Дослідження автоматичного цифрового динамометра
Автор: Январьов Єгор Борисович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Комп'ютерні системи управління рухомими об'єктами (автомобільний транспорт)
Інститут: Інститут комп'ютерних технологій, автоматики та метрології
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Январьов Є.Б., Мичуда З.Р. (керівник). Дослідження автоматичного цифрового динамометра. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2020. Розширена анотація. Динамометр — прилад для вимірювання сили. Розрізняють динамометри: механічні (пружинні, важільні, гідравлічні), електромеханічні (тензометричні, індукційні), електричні (п’єзоелектричні) [1]. Динамометри сильно відрізняються за функціональною приналежністю, типом конструкції силової ланки і призначенню, чим і обумовлюється діапазон вимірювань зусилля від декількох сотих часток ньютонів до декількох десятків тисяч кілоньютон [2]. Електронний динамометр призначений для вимірювання статичної сили стиснення або розтягнення. Принцип роботи електронного динамометра полягає в наступному: деформація, що відбулася внаслідок дії сили, спеціальним датчиком перетворюється в електричний сигнал [3]. Завданням магістерської роботи є дослідження і аналіз будови та знаходження способу вдосконалення автоматичного цифрового динамометра. Аналіз проведений з боку побудови, додаткових функцій та зниження ціни. На основі отриманих в результаті роботи висновків, розроблена структурна схема та підібрана елементна база автоматичного цифрового динамометра з радіо-модулем. В залежності від типу датчику, що покладений в основу приладу, є такі основні види динамометрів: тензорезисторні електричні динамометри, індуктивні динамометри, магнітопружні динамометри, п’єзоелектричні динамометри. Найпоширенішими є динамометри з тензорезисторним датчиком. Тензорезисторні динамометри завжди працюють на базі моста Уітстона з використанням не менш як чотирьох активних тензорезисторів. У великих або складних динамометрах може виявитись не потрібним використання великого числа тензорезисторів в одному вимірювальному ланцюжку. Опір 5 моста в наявних у продажі динамометрах складає від 120 до 600 Ом. Оптимальним опором моста є 350 Ом, оскільки при цьому добре поєднуються впливи на результат вимірювання (опір ізоляції кабелю та опір його жил) [4, 5]. Оскільки вимірювальні прилади повинні мати високу точність, потрібно виявити фактори, що впливають на точність та визначити ступінь їх впливу на результат вимірювання. При цьому паспортні технічні дані динамометрів різних фірм необхідно порівнювати не по їх об’єму та числовим значенням, а у першу чергу по тим визначенням, які покладені в обґрунтування цих даних. Тільки так можна уникнути серйозних помилок. Виробники вказують класи точності динамометрів. При цьому похибку, що відповідає класу точності, дають у відсотках від номінального навантаження динамометра. В числі цих похибок можна вказати: нелінійність, відтворюваність похибки, гістерезис, температурні залежності чутливості та положення нуля (на кожні 10 °С). При цьому часто без уваги залишаються такі похибки, як повзучість похибки, що також називається пружним наслідком [6]. Саме тому автоматичні цифрові динамометри, що використовуються в даний час, повинні пройти всі найбільш суворі перевірки на точність показів. Об’єкт дослідження - розробка автоматичного цифрового динамометра. Предмет дослідження - автоматичні цифрові динамометри. Мета дослідження: аналіз та розробка автоматичного цифрового динамометра з використанням радіо-модуля. Підсумовуючи результати можна сказати наступне: у даній роботі пропонується структурна схема та елементна база цифрового динамометра з використанням в якості мікропроцесора, надійного і гнучкого мікроконтролера Arduino Uno R3. Описані в цій роботі елементи структурної схеми автоматичного цифрового динамометра можуть бути 6 використані також при проектуванні аналогічних систем. Прилад має модульну будову, він є зручним для ремонту та модернізації. Реалізований у магістерській роботі пристрій відповідає усім заявленим характеристикам, та жорстким вимогам, що ставляться до вимірювальних приладів, що використовуються в промисловості. Також у пристрій закладений Wi-Fi модуль для передачі даних на ПК в реальному часі. Прилад є економічно вигідним та може стати конкурентом для приладів, які вже є на ринку. Ключові слова - цифровий динамометр, радіо-модуль, Arduino, тензорезисторний датчик, міст Уітстона. Перелік використаних літературних джерел. 1. Універсальний словник-енциклопедія. — 4-те видання, виправлене і доповнене — Львів: ТЕКА, 2006. – 1432 с. 2. Динамометр. Характеристики. Виды. [Електронний ресурс] / Режим доступу – https://www.raznoves.ru/podderzhka/stati/dinamometrharakteristiki-vidy-dinamometriya/ (дата звернення 03.12.2020). – Назва з екрана. – Мова рос. 3. Динамометри. [Електронний ресурс] / Режим доступу – http://www.ppr.com.ua/ua/shop/dinamometri/ (дата звернення 03.12.2020). – Назва з екрана. – Мова укр. 4. Профос П. (ред.). Измерения в промышленности. Справочник. Кн. 1. Теоретические основы. — 2-е изд., перераб. и доп. — М .: Металлургия, 1990. — 492 с. 5. Кац С. М. Балансирные динамометры для измерения вращающего момента. М.-Л.: Госэнергоиздат., 1962. – 144 с. 6. Расчеты упругих тензометрических элементов / Маликов Г. Ф., Шнейдерман А. Л., Шулемович А. М.: М. : Машиностроение, 1964. – 191 с.