Rezystograf - budowa własnego urządzenia

[tomecki]

Chciałbym zbudować rezystograf, ze względu na wygórowany koszt gotowego rezystografu, oraz widoczną łatwość budowania takich urządzeń poprzez arduino. 

Mam koncepcję wykonania takiego urządzenia poprzez zastosowanie czujnika nacisku  podczas wiercenia wkrętarki oraz określenie odległości np. poprzez miernik odległości. 

Kiedy powinny zostać wykonane pomiary danych z czujników. Mierzenie odległości wraz z określeniem nacisku?

 

Rezystograf, elementem czynnym rezystografu jest igła o długości kilkudziesięciu centymetrów i grubości ok. 3 mm, która wkręca się w drewno z prędkością od 10 do 45 cm na minutę. Opór powstały podczas nawiercania drzewa zostaje przekazany do urządzenia elektronicznego, a dane przedstawione są w formie wydruku z przenośnej drukarki (skala 1:1 ułatwia wykonywanie ocen na bieżąco w terenie) oraz zachowane w pamięci urządzenia z możliwością transmisji na komputer stacjonarny. (https://www.encyklopedialesna.pl/haslo/rezystograf/)

 

 

[Treker (Damian Szymański)]

@tomecki witam na forum 🙂

Cena gotowych urządzeń na pewno nie bierze się z kosmosu, coś tam musi tyle kosztować. Może problem wydaje się tylko banalny? Jakiej dokładności oczekujesz? Chcesz zbudować to wyłącznie hobbystycznie czy komercyjnie?

[marek1707]

Rezystograf nie mierzy siły nacisku tylko moment - nazwany przez leśników "oporem". Nie ma to rzecz jasna nic wspólnego z oporem elektrycznym. Specjalnie zakończona (trochę jak wiertło łopatkowe do drewna) bardzo długa, stalowa igła jest wkręcana i jednocześnie wciskana w pień a prymitywny mechanizm rysuje moment obrotowy względem głębokości. Jeśli chcesz to zrobić elektronicznie, musisz zapewnić stały posuw wgłąb i pomiar momentu. Zauważ, że mniejszy (albo nierównomierny) posuw skutkuje mniejszym (albo niestabilnym) momentem, bo z każdym obrotem narzędzie będzie zbierać inną ilość materiału. Zatem śruba wypychająca i obracanie igły. W silniku DC moment jest wprost proporcjonalny do prądu więc wydaje się, że wystarczy go mierzyć po kalibracji biegu luzem rzecz jasna. Ponieważ igła jest długa to i tak musisz ją gdzieś w urządzeniu "zmagazynować" a potem wystarczy mierzyć ile jej "wyszło" z zasobnika - do tego starczy zwykły potencjometr liniowy lub enkoder na śrubie wypychającej igłę. A zadaniem użytkownika jest takie dociśnięcie urządzenia, by jego czoło było stale dociśnięte do pnia. Jeśli zrobisz to na pomiarze prądu (wydaje się trywialne i nie trzeba żadnych czujników mechanicznych), to silnik obracający igłę nie może być obciążony śrubą posuwu wzdłużnego więc.. powinny być dwa 🙂

[tomecki]

"Cena gotowych urządzeń na pewno nie bierze się z kosmosu, coś tam musi tyle kosztować. Może problem wydaje się tylko banalny? Jakiej dokładności oczekujesz? Chcesz zbudować to wyłącznie hobbystycznie czy komercyjnie?"

 

Cena gotowych urządzeń jest związana z niszą, gdzie takich urządzeń nie sprzedaje się w tysiącach tylko w sztukach. Dla takich nisz sprzedawane są np. tzw. walizeczki za 1400 zł netto,  gdzie odczynniki/ paski, narzędzia kosztują razem max. 400 zł. 

Programy dla takich nisz zaczynają się od 3 tyś. - wykonywanie wykresów. 

Urządzenie wg mnie jest proste - mierzy siłę tj. opór jaką wiertło musi pokonać aby przewiercić się przez dany materiał.  Intuicyjnie to można wytłumaczyć w ten sposób - jest opór = zdrowe drewno, mały opór/brak oporu = chore drewno

Stały moment obrotowy jest uzyskiwany we wkrętarce. 

Takiego urządzenia nie muszę wykorzystywać, jednak przy zapisach łatwiej coś wywnioskować, a nie chce mi się wydawać 15 tyś. zł na proste urządzenie badające opór.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[marek1707]

35 minut temu, tomecki napisał:

Stały moment obrotowy jest uzyskiwany we wkrętarce

Nie. Wkrętarka dostarcza mocy i w żaden sposób nie stabilizuje momentu - mam nadzieję, że to odróżniasz. Moment to jest to co powinieneś zmierzyć. W mechanice robi się to tak, że między elementem napędzającym (np. głowicą wkrętarki jeśli już jesteś do niej przyzwyczajony) a osią igły wstawiony jest element podatny np. sprężyna, sprzęgło elastomerowe czy gumowe itp i mierzysz kąt ugięcia/skręcenia tego elementu. Jeśli przeniesiesz to na przesunięcie rysika w osi pionowej a w poziomie będziesz go przesuwał zgodnie z zagłębianiem się wiertła, to dostaniesz wykres o jaki CI chodzi: momentu w funkcji przesunięcia. Drugą metodą jest działanie trochę odwrotne: jeżeli zapewnisz stały posuw wgłąb być może zsynchronizowany z obrotami (śruba?), to możesz mierzyć siłę poosiowej reakcji igły przy danej prędkości obrotowej i podłużnej, ale to wymaga zrobienia wagi (zamiast pomiaru prądu), czyli bardziej skomplikowanej mechaniki.W najprostszym przypadku to może być czujnik nacisku, ale te tanie są tak niestabilne i płyną w temperaturze i wilgotności, że pomiary wykonywane takim zestawem w różnych warunkach będą słabo porównywalne i wyjdzie raczej zabawka. Chyba zostaje zatem belka pomiarowa i tensometry plus standardowy moduł na HX711. Ciekaw jestem na co się zdecydujesz.

1 godzinę temu, tomecki napisał:

nie chce mi się wydawać 15 tyś. zł na proste urządzenie badające opór

Słusznie, choć kalibracja tego własnego będzie wymagała porównania z jakimś wzorcem fabrycznie produkowanym, bo wiele zależy od geometrii końcówki igły i parametrów ruchu (posuw/obroty).

[tomecki]

Cytat

Słusznie, choć kalibracja tego własnego będzie wymagała porównania z jakimś wzorcem fabrycznie produkowanym, bo wiele zależy od geometrii końcówki igły i parametrów ruchu (posuw/obroty).

Nie wiem czy jest sens kalibrowania z innym urządzeniem, jeżeli nie wiadomo czy tamto urządzenie było w jakikolwiek sposób weryfikowane. 

 

Dzięki za wyjaśnienia i wskazówki. 

[marek1707]

17 godzin temu, tomecki napisał:

jeżeli nie wiadomo czy tamto urządzenie było w jakikolwiek sposób weryfikowane

Nie chodzi o to, czy tamto urządzenie było weryfikowane z jakimś nadrzędnym wzorcem, tylko że ono samo stanowi jakiś wzorzec jakby "z zasiedzenia". Gdy większość leśników posługuje się urządzeniem marki X (albo dwóch innych, ale powszechnych) to już samo to stanowi pewien wyznacznik standardu. Dopóki bedziesz samodzielnie zdobywać doświadczenie z własnym sprzętem to możesz odwoływać się jedynie do swoich wcześniejszych wyników i takie doświadczenie jest mało użyteczne w szerszej skali. To jakbym zrobił termometr mierzący w moich własnych jednostkach: po roku będę wiedział, że 137 to zimno a 528 to ciepło i że mogę wyjść w koszulce, ale w tej sytuacji internetowe prognozy pogody podające temperatury w °C są dla mnie zupełnie bezużyteczne, prawda? Dopóki kiedyś nie zrobię przelicznika, czyli nie porównam swoich wyników i tego co mierzą inni w tych samych warunkach i nie znajdę jakiegoś odniesienia/kalibracji. Ty ze swoim autorskim rezystografem, gdy kiedyś jednak zapragniesz porównać wyniki pomiarów drzew czy drewnianego domku z własnej działki z wynikami badań skansenu wiejskiego w Kaczych Dołach robionych przez innych ludzi to albo będziesz mógł to zrobić z łatwością - jeśli jakkolwiek swoje urządzenie porównasz wcześniej na tym samym kawałku drewna z powszechnie dostępnym sprzętem - albo nie. Tylko tyle.