Стенд и оборудование для испытаний и измерений VIII

Non-conformist> Serge77, какая разрешающая способность стенда получается с указанными выше параметрами усиления?

одна пятисотая от 5 кг = 10 г на 10 битном АЦП.
Учитывая большой шум, наверно с помощью усреднения 64 измерений получится реальных грамм 20-30. А может и 10.

Это шум на "Столе радиомонтажника": в каком-то полуметре вокруг схемы - несколько работающих сетевых трансформаторов, сетевая проводка, дроссель лампы дневного света... Почти уверен, что реальный НЧ-шум в поле/огороде будет как минимум раз в пять меньше.

Насчёт нелинейности - кривую снимал китайским тестером, а это, прямо скажем, прибор не образцовый...

Non-conformist>> Xan, а что теперь делать со смещением выхода усилителя по постоянке? Не будет ли оно мешать аналого-цифровому преобразованию?
Xan> Пока не зашкаливает — не будет.
Xan> Можно от земли или питания к одному из сигналов включить резистор порядка мегаома. И сместить в нужную сторону.
А можно ли попробовать подобрать такое взаимное сочетание тензодатчиков, при котором напряжение смещения на выходе усилителя было бы минимальным?

Например, для начала поменять местами два датчика в одном из двух делителей моста, а потом можно промаркировать их, и испробовать все возможные комбинации на предмет минимизации разбаланса...

Non-conformist> А можно ли попробовать подобрать такое взаимное сочетание тензодатчиков, при котором напряжение смещения на выходе усилителя было бы минимальным?

Конечно.
Но вероятность "щястия" не очень большая, как повезёт.

Подтянуть большим резистором — его нестабильность может только на дрейф нуля повлиять, но не на дрейф коэффициента. Так что это простейший и правильный вариант.

Мне приснился мой стенд. Причём как-то мутно. Проснувшись, я понял, что меня беспокоит следующая проблема.

Как я уже писал и рисовал, есть две возможности: подпирать перевёрнутый вверх ногами кардан с тензодатчиками витыми пружинами (нагружаемыми болтами) снизу вверх - к раме станины, до некоторой начальной нагрузки. Полезный сигнал будет плюсоваться к этой начальной нагрузке.

Второй вариант - перевернуть кардан с тензодатчиками в "нормальное" положение (как в напольных весах), и придавить его болтами через витые пружины сверху вниз к раме. В этом случае полезный сигнал (тяга) будет вычитаться из начальной нагрузки прижима.

В обоих случаях надо каким-то образом затянуть четыре болта крепления тензокардана с таким усилием, чтобы с одной стороны обеспечить надёжную фиксацию тензокардана в раме станины, а с другой - чтобы это усилие оставляло после себя достаточный диапазон изменения сигнала до насыщения. И коридорчик этот (диапазон допустимых усилий затягивания болтов), как я сейчас понимаю - небольшой, чуть меньше двух с половиной вольт, или пяти килограммов. Т.е. на каждый болт приходится по килограмму с копейками...

Вот такая вот проблемка. Килограмм осевого усилия - это же очень мало для М8, например. Как почувствовать этот килограмм, как затянуть все четыре болта более-менее одинаково, и как не перетянуть их, оставив после затягивания те 2,5 В диапазона, в которые должен поместиться полезный сигнал?

Текущая мысль - проставки. Помеченные болты затягиваются до упора в калиброванные и помеченные проставки. Ещё одна мысль - МК должен чувствовать "область нуля", и каким-то образом предупреждать владельца о том, что "хорош затягивать"... Третья мысль - ввести предискажение в балансировку моста таким образом, чтобы можно было увеличить усилие затягивания болтов хотя бы килограмм до десяти на каждый.

Non-conformist> Как почувствовать этот килограмм, как затянуть все четыре болта более-менее одинаково...

Очень просто:

Очень полезная штука для борьбы с браком на производстве, когда любят выбрасывать гроверы и закручивать гайки до отказа...

Non-conformist> Мне приснился мой стенд.

Притяни резинкой.
Ну и ноль мегаомным резистором подстрой.

Я, наверное, засверлю в раме станины четыре отверстия, диаметром чуть меньше пУпочек на датчиках. По разметке, чтобы они приходились на центры площадок тензодатчиков. И сразу, за тот же проход, погрузив сверло до следующей полки швеллера, просверлю отверстие под болт (тоже 4 шт). Потом нарежу в этих "вторых" четырёх отверстиях резьбы М8 под зажимные болты.

Вот, а теперь вернёмся к "первым" четырём отверстиям. Замешиваю эпокси, дожидаюсь, пока она превратится в густой мёд, смазываю ей подошвы датчиков и леплю их по центрам площадок. Теперь аккуратно беру тензокардан с прилепленными датчиками, и вставляю его в раму с просверленными отверстиями. Выставляю ровные, симметричные зазоры между тензокарданом и внутренними полками швеллеров. И смотрю, совпадают ли пУпочки датчиков с отверстиями. Конечно, они совпадать не будут, разве что случайно. Последовательно, один за другим, сдвигаю датчики по густой липкой эпоксидке относительно их площадок до тех пор, пока каждая пУпочка не найдёт своё отверстие, и туда полузанырнёт. И вот в таком положении фиксирую собранный "на живую" тензокардан зажимными болтами. Просто фиксирую - до упора, проворачивая головку болта пальцами. Даю эпоксидке отвердиться, отпускаю болты и вынимаю готовый тензокардан из рамы - я уже отъюстированными относительно посадочных дырочек четырьмя датчиками.

Но тут нюанс. Ножки четыре, стало быть свою плоскость найдут только три из них, а одна останется болтаться в воздухе (более или менее - как поведёт раму при сварке). Поэтому вышеописанные операции надо сперва проделать насухую, без эпокси. И перед нанесением клея подложить под болтающийся датчик энное кол-во фольговых прокладок.

Т.е. в такой конфигурации витые пружины вообще вроде как ни к чему. Датчики просто подпираются к опорной раме четырьмя болтами напрямую, снизу вверх - до контакта, до полной выборки люфта. Пуклёвки УЭ датчиков при этом полупогружаются в упорные отверстия, надёжно фиксируя тензокардан от перемещений в горизонтальной плоскости. Это - нулевое положение, которое проверяется простым отсутствием вертикальных люфтов тензокардана в раме.

Всё вроде ясно и понятно. Но непонятно, как проводить калибровку такого стенда перед прожигом. )) Получается, что только электронным безменом, в свою очередь поверенным тут же, образцовым грузом...

Non-conformist> Замешиваю эпокси, дожидаюсь, пока она превратится в густой мёд, смазываю ей подошвы датчиков и леплю их по центрам площадок.

Не надо эпоксидки, делай разборное всё.
Чтоб переделывать легче было.

Xan> Не надо эпоксидки, делай разборное всё.
Значед хот глюе. Тем более что нагрузки там никакие будут, считай чисто фиксация. По крайней мере в штатном режиме, гы-гы.

Non-conformist> ... подпирать перевёрнутый вверх ногами кардан с тензодатчиками витыми пружинами (нагружаемыми болтами) снизу вверх - к раме станины, до некоторой начальной нагрузки. Полезный сигнал будет плюсоваться к этой начальной нагрузке.

Non-conformist> Т.е. в такой конфигурации витые пружины вообще вроде как ни к чему. Датчики просто подпираются к опорной раме четырьмя болтами напрямую, снизу вверх - до контакта, до полной выборки люфта. Пуклёвки УЭ датчиков при этом полупогружаются в упорные отверстия, надёжно фиксируя тензокардан от перемещений в горизонтальной плоскости. Это - нулевое положение, которое проверяется простым отсутствием вертикальных люфтов тензокардана в раме.

Вот картинки:

Non-conformist> Как я уже писал и рисовал, есть две возможности: подпирать перевёрнутый вверх ногами кардан с тензодатчиками витыми пружинами (нагружаемыми болтами) снизу вверх - к раме станины, до некоторой начальной нагрузки. Полезный сигнал будет плюсоваться к этой начальной нагрузке.
Non-conformist> Второй вариант - перевернуть кардан с тензодатчиками в "нормальное" положение (как в напольных весах),

Особо не вникал,в конструкцию,поэтому может не прав, но мне видется второй вариант лучшим,так как в первом варианте датчики ,если я правильно понял .будут постоянно нагружены, ведь есть такое понятие как , усталость материала, тоесть постоянно нагруженные датчики наверно могут приспосабливаться постепенно к нагрузке деформируясь под нее,особенно если потолок измерений большей (не 2-10кг а 50-100)и будет нужна постаянная переколибровка.

ksm> ... датчики, если я правильно понял, будут постоянно нагружены, ведь есть такое понятие, как усталость материала - то есть постоянно нагруженные датчики, наверное, могут приспосабливаться постепенно к нагрузке, деформируясь под нее, особенно если потолок измерений большой (не 2-10кг а 50-100), и будет нужна постоянная калибровка.

Во-первых, датчики поджимаются к раме только до выборки люфтов - ну, может плюс "совсем чуть-чуть", чтобы иметь гарантию плотного прилегания, граммов по двести-триста на датчик - это слегка подтянутый болт М8, двумя пальцами прямо за головку. Т.е. в процессе испытания на графике будет изображаться исключительно профиль тяги - без веса мотора либо конструкции.

Во-вторых, "постоянная перекалибровка" видится мне совершенно необходимой в любом случае, поскольку мне будет нужна однозначная достоверность полученных данных, а не всевозможные допущения. Мой будущий стандартный файл прожига - это ступенька калибровочного груза (в районе предполагаемого режима), и сразу за ней - профиль тяги.

Non-conformist> Во-вторых, "постоянная перекалибровка" видится мне совершенно необходимой в любом случае, поскольку мне будет нужна однозначная достоверность полученных данных, а не всевозможные допущения. Мой будущий стандартный файл прожига - это ступенька калибровочного груза (в районе предполагаемого режима), и сразу за ней - профиль тяги.

Понятно, а я подумал,что датчики будут сразу нагружены ,ну скажем 50кг, а работающий двигатель будет уменьшать эту нагрузку.
Я на своем стенде перед тем как ехать в поле , ставлю на него пару тройку разных грузов, если их вес совпал с тем ,что показал стенд, то все ок, и после приезда с поля повторяю сию процидуру

Xan> Да вроде у тебя всё плавно течёт куда надо.
Гхм...

***
Вроде как я обнаружил, что едва не попал в забавную физическую ловушку, вознамерившись поджать пепелац с тензокарданом к упору "до нуля плюс чуть-чуть" при помощи неупругих элементов - болтов.

Поджать-то можно, однако же и пепелац и тензокардан имеют определённый вес. И получается, что этот вес покоится на четырёх болтах, как на опорах. И дальше получается, что для того чтобы "чуть поджатые" датчики увидели тягу, эта тяга должна превысить вес покоящегося на жёстких опорах груза. Что меня никак не устраивает. ???

Serge77> ... Учитывая большой шум, наверно с помощью усреднения 64 измерений получится реальных грамм 20-30.
Простым заземлением общего провода платы усилителя, напряжение низкочастотного шума уменьшается с 250 мВ до 50 мВ. Все остальные условия - без изменений.

Xan> ... ноль мегаомным резистором подстрой.
Подтяжкой (одним резистором) не получается. Пробовал и 1М и 10М, эффект одинаковый: подтягиваешь вход к питанию - на выходе напряжение питания, к земле - на выходе земля. Слишком высокоомный вход у усилителя, даже 10М его легко побеждают.

А вот с делителем получилось нормально: один конец подстроечника кинул на землю, второй на питание, а движок - на любой из двух входов усилителя. Резистора 1М оказалось достаточно для довольно плавной регулировки выхода. Прижал его к земле, до начала "сминания" шумов о землю, и тем самым расширил диапазон сигнала с двух с половиной до чистых четырёх вольт.

Теперь надо проверить, куда и як воно едет при изменении температуры окружающей среды...

Non-conformist> Слишком высокоомный вход у усилителя, даже 10М его легко побеждают.

А при чём здесь усилитель?
Резистор к мосту, мост порядка килоома, примерно на одну тысячную.

Non-conformist> Теперь надо проверить, куда и як воно едет при изменении температуры окружающей среды...
Нагрел участок платы усилителя широкой струёй паяльного фена до размягчения канифоли. Максимальное температурное отклонение гребёнки пятидесятимилливольтовых шумов на выходе усилителя составило менее половины их размаха, т.е. в районе 50 мВ вверх (в сторону питания).

Non-conformist>> Слишком высокоомный вход у усилителя, даже 10М его легко побеждают.
Xan> А при чём здесь усилитель?
Xan> Резистор к мосту, мост порядка килоома, примерно на одну тысячную.
Выход моста подключен дифференциально ко входу усилителя. Тянешь один из двух входов усилителя (один из двух выходов тензомоста) вниз, к земле, подстроечным резистором 0 .. 1М - получаешь выход усилителя на земле. Тянешь тот же вход усилителя (выход моста) тем же резистором к питанию - получаешь выход усилителя в насыщении. Крутёлка подстроечника на картину нисколько не влияет.

Да, я не прав про то, что здесь какую-то роль играет высокое входное сопротивление усилителя - просто потому, что оно зашунтировано килоомным выходом моста. Но это дела не меняет - подтяжка не работает. Зато прекрасно работает делитель из того же подстроечного резистора.

Non-conformist> резистором 0 .. 1М

Я ж говорил "порядка" мегаома. Несколько мегаом, а не "до одного". Тогда не будет зашкаливать.
Лучше большой постоянный резюк, чем небольшой с потенциометром.

Это я уже сообразил. Только у меня таких нет подстроечников. Понятно, что в схеме нужен постоянный СМД-резистор. Подстроечник я использовал чисто для подбора. Остановился на делителе М51/М51+27К = как раз удобно по печати рукоблудить скалпелом. Уже запаял.

Выход получился приподнят над землёй примерно на 215 мВ. Точнее замерить мешают сетевые наводки, единицы милливольт пляшут от значения примерно на ± 10 мВ.

Линейность до 8 кгс получилась красивая, только ноль чуть вверх стреляет.

Ещё раз прогрел плату паяльным феном до размягчения канифоли - теперь уже не со здоровым подстроечником в алюминиевом корпусе, а с запаянным постоянным СМД-делителем - теперь грел всё скопом, одним пятном. Короче тестером вообще не удалось увидеть уход нуля. о_0 Струёй туда-сюда струячишь - вроде как-то начинает колбасить показания (младшие разряды индикатора), фен уберёшь - оно там же примерно и стоит, в рйоне 200 мВ.

Я так понял, что буржуи сделали так, шо нагрев/охлаждение делителя, отвечающего за Ку, не приводит к изменению этого самого Ку. Видимо, за счёт взаимозачёта внутри микрухи, или как-то так... Типа паяешь делитель с ТКС одинаковой полярности, а в схеме получается компенсация. о_0

зы: Вообще, конечно, TI - это вещь. Вот я бы начал сейчас что-то подобное городить на какой-нибудь зеленоградской К140УД1Х... Как вспомню - так и вздрогну. Технология...

GOGI, ну что, я так понимаю, что аналоговая часть слегка готова. Как у тебя текущая обстановка со свободным временем? Подтверждаешь ли своё намерение повозиться с прошивкой для Меги-32 ?

Non-conformist> Вроде как я обнаружил, что едва не попал в забавную физическую ловушку, вознамерившись поджать пепелац с тензокарданом к упору "до нуля плюс чуть-чуть" при помощи неупругих элементов - болтов.
Non-conformist> Поджать-то можно, однако же и пепелац и тензокардан имеют определённый вес. И получается, что этот вес покоится на четырёх болтах, как на опорах. И дальше получается, что для того чтобы "чуть поджатые" датчики увидели тягу, эта тяга должна превысить вес покоящегося на жёстких опорах груза. Что меня никак не устраивает. ???
Xan, прокомментируй, пожалуйста. Верны ли мои рассуждения о жёстких опорах? Если верны, то будет ли работоспособна такая конфигурация? Если да, то с каким усилием (относительно предполагаемой тяги испытуемого мотора) пружины должны прижимать тензокардан (зелёный) к раме станины (серый)? Мотор и теннзокардан имеют определённый вес.

Что-то сам я не соображу. Запутался.

Non-conformist> GOGI, ну что, я так понимаю, что аналоговая часть слегка готова. Как у тебя текущая обстановка со свободным временем? Подтверждаешь ли своё намерение повозиться с прошивкой для Меги-32 ?
Давай схему и подробное ТЗ. Потому как я особо не слежу за темой, забыл что надо. Только сразу, что надо. Потому как по опыту написания для других, знаю, что желания могут меняться на противоположные когда 99% уже готовы.