Czujnik nacisku

[MazurM]

Witam serdecznie uzytkownikow Forum!

Mam w planach skonstruowanie przyzadu treningowo-rehabilitacyjnego.

Ogolnym jego zadaniem bedzie pomiar sily scisku na walec. Sciskanie walca odbywac bedzie sie w kierunku radialnym. Sciskanie osiowe nie bedzie mialo miejsca.

Sily nacisku jakie chialbym mierzyc powinny nie byc wieksze od 80-100 kg. Wazne jest, ze pomiary nie musza byc bardzo dokladne, moga byc wrecz bardzo "na oko". Jezeli idzie o powierzchnie pomiaru nacisku to idealny bylby pas wokolo walca o szerokosci okolo 10 cm. Jestem w stanie sobie wyobrazic ze w ramach oszczednosci, czujniki zamontowal bym np tylko na cwiartce obwodu.

Poki co zastanawialem sie nad uzyciem czujnika takiego typu:

https://botland.com.pl/czujniki-nacisku/2348-czujnik-sily-nacisku-okragly-15mm-06-krotkie-zlacze.html

Mam jednak kilka obaw. Z tego co czytalem czujnik Taki moze pracowac do maksymalnie nacisku 10 kg? Czy mozna to jakos przeskalowac? Wyobrazam sobie, ze na powierzchni moglbym zamontowac kilka takich czujnikow, co jednak jezeli jednemu dostanie sie np 15kg?

Czy znacie moze jakies ciekawsze mozliwosci pomiaru nacisku? NIe bawilem sie elektronika od prawie 8 lat wiec jestem troche zardzewialy.

Z gory dziekuje za pomoc i podpowiedzi.

PS. Przepraszam za brak polskich znakow diakrycznych, ale pisze z obcojezycznej klawiatury.

Pozdrawiam!

[marek1707]

Witamy

Przede wszystkim narysuj to. Może jestem jakoś upośledzony, ale nie wyobraziłem sobie tego Twojego układu mechanicznego. Pokaż ten walec i otaczające go elementy: sposób jego zawieszenia/podparcia, miejsce i kierunek przyłożenia siły itp. Nawet bardzo ogólny schemat zastępuje cały akapit tekstu (choć osobiście także wolę się napisać niż narysować kilka kresek..). Bez zrozumienia jak tam to Twoje cudo wygląda, gdzie i jak działają siły oraz co się odkształca, trudno coś poradzić oprócz banałów.

Podstawowymi elementami pomiarowymi siły są tensometry czyli właściwie kawałki folii z naniesionymi paskami metalu. Rozciąganie tego powoduje zmiany przekroju ścieżek a więc i rezystancji. Wystarczy takie coś nakleić na kawałek odkształcanego metalu (belkę, płaskownik, profil zamknięty) i masz pomiar siły przez pomiar odkształceń spowodowanych naprężeniami. Taki gotowy element (naklejony jeden, dwa lub więcej tensometrów na kawałek stali) to tzw. belka tensometryczna. Kiedyś pomiar zmian rezystancji na poziomie promili to było coś, ale dzisiaj kupujesz moduł do Arduino za 15zł, skalujesz i mierzysz.

Do skalowania sił w mechanice masz dźwignie: jedno-, dwustronne i te w postaci bloczków. Zastanów się nad możliwością ich użycia, pamiętając że każdy element pośredni wprowadza dodatkowe opory, luzy, histerezę mechaniczną, problemy z wykonaniem, łożyskowaniem, serwisem itd..

[MazurM]

WItam,

dziekuje uprzejmie za odpowiedz.

Sam walec nie jest w zaden sposob podparty. Dzialanie tego mozesz sobie wyobrazic jako rolke ktora wsadzasz pod pache i sciskasz . Chyba w ten sposob najlatwiej sobie to wyobrazic. Czym sa ogolnie tensometry wiem, najlatwiej bylo by jednak rozwiazac moj Problem mierzac sile prostopadla do powierzchni i w poszukiwaniu takiego czujnika jestem. Jednak przypuszczam ze problemem beda tu sily przekraczajace dopuszczalne wartosci.

Teraz pomyslalem ze mozna by zwykle tensometry przykleic ponizej linii sciskania wokolo i mierzyc odksztalcenie walca (tudziez rury) i to bedzie chyba najlatwiejsze rozwiazanie. Rurke mozna by zrobic z Aluminium aby zmniejszyc modul younga i zwiekszyc odksztalcenia.

Wszelkie dzwignie i przekladnie odpadaja, to ma byc proste rozwiazanie sluzace do prostego treningu i w sumie zabawy.

Z gory dziekuje za pomoc!

EDIT

Jeden (spory) Problem z tym rozwiazaniem to fakt ze mierzona wartosc bedzie sie roznila w zaleznosci od odleglosci punktu przylozenia sily nacisku od linii na obwodzie z naklejonymi tensometrami..

Edit 2

Ale przeciez moge tensometry umiescic pod i ponad liniia nacisku, polaczyc je w szereg i wtedy bedzie to sie kompensowac

[marek1707]

Ok, rozumiem. Jeśli to będzie walec i każdy może go sobie włożyć pod pachę w dowolny sposób (w sensie obrotu wokół osi podłużnej) to naprężenia mogą przyjść z dowolnej strony. Wtedy należałoby okleić bryłę dookoła wieloma małymi czujnikami odkształceń bo suma zmian na obwodzie walca będzie zerowa (obwód się nie zmienia). Dużo tensometrów będzie drogie.

A może jakieś inne pomysły? Np. czy można zrobić to z materiału lekko podatnego, np tworzywa i pustego w środku? Wtedy odkształcenie (większe niż metalowego walca - czy to nie dyskwalifikuje?) można by mierzyć np. różnicowym czujnikiem ciśnienia. Co więcej, np. "pompowalność" takiej poduchy byłaby dodatkową regulacją twardości początkowej. Potem tylko kalibracja na zero wskazań i ćwiczymy.

Albo zrobić przedmiot lekko asymetrycznym (np. już trochę "zgniecionym"), by wygodne było jedno, "jedynie słuszne" ułożenie pod pachą. To dałoby szansę zrobienia czujników tylko w pewnych konkretnych miejscach.

Może silikonowy, lekko asymetryczny twór składany z dwóch połówek a między nimi wklejone tanie, umieszczone w jednej płaszczyźnie okrągłe czujniki nacisku mierzące naprężenia przenoszone do wewnątrz przez ściskany silikon?

[MazurM]

Witam serdecznie,

myslalem juz o "balonie" z pomiarem cisnienia. Tyle tylko ze nie bardzo mam pomysl jak to wykonac od strony " mechanicznej". W sensie jak stworzyc szczelny odksztalcalny pojemnik w ktorym moglbym mierzyc cisnienie. To spowodowalo odrzucenie tego pomyslu.

[marek1707]

Zakładam, że jest to jakiś projekt typu proof of concept, może praca zaliczeniowa itp. Wtedy pierwszą i jedyną sztukę można zrobić z czegokolwiek. Mi przychodzi do głowy:

- Poduszka od miernika ciśnienia. Jest gotowym, dość odpornym i estetycznym balonikiem z gotowym wężykiem, na końcu którego można umieścić elektronikę i czujnik. Całość można opakować w cokolwiek, np. obszycie jakąś miekką tkaniną niczego w siłach nie zmieni.

- Na pólkach stoi mnóstwo butelek. To może być jakiś szampon lub duży płyn do mycia czegośtam, takie tworzywo które nie "strzela" przy nagniataniu jak butelki PET. Trzeba tylko do środka włożyć mocowaną do korka elektronikę wraz z zasilaniem, jakieś radio LowPower i czujnik ciśnienia względnego mający kontakt z otoczeniem. Takie coś w pobliżu ciała będzie się nagrzewać - trzeba kompensować pewien początkowy dryft ciśnienia tym spowodowany. Wszystko jednak zależy od specyfiki tych ćwiczeń. Jeżeli są to ruchy typu naciśnij-puść, to można z dużym prawdopodobieństwem założyć, że "dołki" ciśnienia są poziomem odniesienia i wtedy każdorazowo kalibrować zero. Jeżeli jest to jakaś statyka, pomiar z kolei nie będzie długi bo ile można naciskać walec ramieniem?

W przypadku pojemnika odkształcalnego bardziej niż walec z alu, jeśli to dobrze zrobisz możesz mierzyć wewnętrzną odległość między ściankami. Np. rura PCV z optycznym pomiarem odległości a właściwie średnicy. Są tanie czujniki mierniki tego typu robiące pomiar od kilku cm. Ich dokładność plus kalibracja zera przed zabawą powinna wystarczyć do oceny "na oko". Oczywiście trzeba na początku zdjąć ch-kę rury/butelki w funkcji siły. Można ją pompować w celu usztywnienia, tu już nie musisz mieć czujnika z okienkiem na świat.

Można też sobie wyobrazić dwa czujniki siły umieszczone wewnątrz rury, wzdłuż jej ortogonalnych średnic. Myślę o dwóch podatnych klockach wstawionych prostopadle od ścianki do ścianki, w połowie długości przeciętych i wyposażonych w te tanie, okrągłe czujniki nacisku. Podatność klocków spowoduje, że nie będziemy mierzyć sił ściskających tylko raczej przemieszczenia ścianek (będące funkcją siły) - będą robić za sprężyny ściskane. Po wstępnym naprężeniu (dobrana długość klocków) będą pokazywać coś, a po przyłożeniu siły (w dowolnym kierunku) będą mierzyć prostopadłe składowe odkształceń rury ze znakiem. Moim zdaniem po kalibracji wstępnej da się z tego wyliczyć siłę.

[MazurM]

Witam, dzieki za Twoje pomysly!

w sumie po poszukiwaniu znalazlem cos co by sie na Taki pojemnik nadawalo, mylse o wykorzystaniu dmuchanej poduszki podroznej w formie walca. W niej wyciac otwor, umiescic elektronike i zakleic spowrotem.

Jaki czujnik cisnienia polecilbys do takiego zastosowania? Cos analogowego? Chetnie skorzystam z podpowiedzi.

może praca zaliczeniowa

Ajj ostatnie zaliczenia mialem jakies 6 lat temu... czlowiek nie jest coraz mlodszy

A zabawka ma wspomagac trening Brazylijskiego Jiu Jitsu, takze projekt czysto hobbystyczny.

Pozdrawiam!

[ Dodano: 09-11-2017, 12:06 ]

Witam ponownie,

wydaje mi sie ze znalazlem ciekawy czujnik:

https://botland.com.pl/czujniki-cisnienia/959-mpxm2202as-analogowy-czujnik-cisnienia-200kpa.html

tutaj pojawia sie jednak pytanie. Ostatnio jak robilem pewien uklad to musialem zaprojektowac dwie plytki (jedna z czujnikiem, druga z mikrokontrolerem, przyciskami, zlaczami wyswietlaczem itp.), a pozniej je w domu wykonac. (projekt w Eaglu, Termo Transfer, trawienie, wiercenie lutowanie). Szczerze mowiac zapamietalem to jako zmudna prace, rozwijajaca, ale zmudna. Obawiam sie, ze tym razem po 8 latach przerwy znowu zmarnowal bym pierwsze 5 plytek nim doszedl bym do wprawy.

Czy istnieje mozliwosc zakupu gotowych modulow? Gotowy modul czujnika plus najprostszy modul mikrokontrolera z wyswietlaczem?

(Chociaz jezeli sie nie myle nadal posiadam... to sie chyba nazywalo "plytka uruchomieniowa", z kilkoma peryferiami i Atmega 16 ).

Z gory dziekuje za wskazanie kierunku i podpowiedzi, tak jak sie obawialem jestem strasznie skostnialy w tej materii i troche brak mi czasu/cierpliwosci na zaczynanie od zupelnego zera.

Pozdrawiam.