< Serge77 - Моя ракетная мастерская >

ДАТЧИК ТЯГИ НА ОСНОВЕ ПЕРЕМЕННОГО КОНДЕНСАТОРА

Первые пробы.

 

ВАРИАНТ N 1.

Устройство: две пластины из нержавейки размером 65х160 мм и толщиной 1.02 мм положены друг на друга с зазором 1.76 мм, образованным двумя деревянными палочками под короткими сторонами пластин. Ёмкость 59 пФ. Конденсатор помещался на бытовые весы (точность 1 г), в центр пластины ставилась резиновая пробка, на неё помещался груз. Ёмкость измерялась прибором M890G, точность измерения 1 пФ.

Вид установки:

 

 

Влияние внешних факторов на ёмкость конденсатора.

Поднесение руки на расстояние 2-3 мм повышает ёмкость на 1-3 пФ, тот же эффект при поднесении металлического предмета, если его держать рукой. Если предмет подвешен на нитке, то изменение ёмкости не поисходит. Прикосновение рукой к одной пластине повышает ёмкость на 5-10 пФ, к обеим пластинам – на 1000-1500 пФ. Продувание выдыхаемого воздуха между пластинами не вызывало изменение ёмкости, даже если пластины запотевали (!!!). Таким образом, датчик нечувствителен к колебаниям влажности и температуры в разумных пределах.

Калибровка.

Пластины нагружались до максимального веса, при котором они ещё не касались друг друга. Датчик показал хорошую воспроизводимость результатов, при многократном нагружении показания совпадали. Преднамеренное нарушение центровки груза в разумных пределах вызывало изменение ёмкости в пределах 1-2 пФ.

Данные калибровки:

Вес, г

Ёмкость, пФ

1 / ёмкость

0

59

0,016949

35

60

0,016667

113

62

0,016129

234

65

0,015385

246

65

0,015385

324

67

0,014925

446

70

0,014286

449

70

0,014286

523

72,5

0,013793

669

78

0,012821

766

82,5

0,012121

868

87,5

0,011429

891

89

0,011236

945

92

0,01087

948

92

0,01087

1026

97

0,010309

1064

99

0,010101

1110

103

0,009709

1148

106

0,009434

1160

107

0,009346

1238

115

0,008696

1360

129

0,007752

1404

136

0,007353

1604

191

0,005236

1616

196,5

0,005089

 

 

 

Таким образом, частота генератора, построенного на таком датчике-конденсаторе, будет прямо пропорциональна тяге двигателя на всём интервале изменения ёмкости датчика, практически вплоть до касания пластин. Что не может не радовать ;^))

9.03.2003

ВАРИАНТ N 2.

Отличается от первого тем, что соединение пластин жёсткое, между краями вклеены полоски пластмассы шириной 5 мм и толщиной 0.80 мм. Склеил “Супер-моментом” (циакрин), выдержал под грузом 10 часов. При первых нескольких нажатиях на центр пластин слышалось лёгкое потрескивание, видимо клеевой шов подвергается сильным деформациям. В ходе эксперимента воспроизводимость не нарушалась, однако при длительной эксплуатации при сильных нагрузках надёжность клеевого соединения вызывает опасения.

 

Данные калибровки:

Вес, г

Ёмкость, пФ

1 / ёмкость

0

149

0,006711

35

151

0,006623

112

159

0,006289

233

175

0,005714

246

176

0,005682

323

189

0,005291

445

215

0,004651

491

227

0,004405

522

238

0,004202

568

256

0,003906

690

343

0,002915

768

480

0,002083

775

900

0,001111

 

Если исключить последние три точки, где пластины уже почти касаются друг друга, сохраняется линейность зависимости масса-обратная ёмкость:

 

 

ВАРИАНТ N 3.

Отличается от второго тем, что между пластинами проложена лавсановая плёнка толщиной 0.12 мм. Это немного повышает ёмкость и исключает возможное закорачивание конденсатора при перегрузке.

Данные калибровки:

Вес, г

Ёмкость, пФ

1 / ёмкость

0

163,5

0,006116

35

167

0,005988

113

177

0,00565

235

197

0,005076

247

200

0,005

325

217

0,004608

446

258

0,003876

491

279

0,003584

524

297

0,003367

568

325

0,003077

690

397

0,002519

703

407

0,002457

780

438

0,002283

902

464

0,002155

979

475

0,002105

 

Видно, что при нагрузке выше 700 г происходит прижим пластин к прокладке. До этого момента линейность сохраняется:

Таким образом, линейность сохраняется как при шарнирном, так и при жёстком креплении пластин.

 

Однако вопрос о выборе метода крепления и материала прокладок остаётся открытым, потому что в датчике, рассчитанном на 100 кг, возможно быстрое истирание или деформация прокладки или разрушение клеевого шва.

11.03.2003

КАЛИБРОВКА ДАТЧИКА С ГЕНЕРАТОРОМ

Генератор изготовлен по схеме, которую предложил Timochka:

Здесь С - это датчик-переменный конденсатор, R1=5.6 КОм, R2 я установил переменный на 1.2 МОм, питание 9В. Схема собрана на "макетной плате" собственного производства: в кусочке ламинированного пола просверлены отверстия, в них вставлялись выводы деталей и проводники, каждый узел уплотнялся булавкой или гвоздиком:

Как видно, монтаж весьма свободный, некоторые провода длинные, но генератор запустился сразу, каких-либо признаков нестабильности я не заметил. Влияние внешних факторов на частоту точно такое же, как и на ёмкость самого датчика.

Частота генератора измерялась прибором M890G, шкала 20 кГц, точность измерения 10 Гц. Калибровка производилась при двух начальных частотах генератора - 3.80 кГц и 19.43 кГц, которые задавались изменением сопротивления переменного резистора R2. Использовался датчик N 3 с лавсановой прокладкой. На графиках исключены последние три точки, они соответствуют нагрузкам, при которых происходит касание пластин.

Вес, г

Частота, кГц

0

3,80

35

3,73

113

3,53

235

3,18

247

3,14

325

2,90

446

2,47

491

2,30

524

2,16

568

2,00

690

1,64

703

1,57

780

1,45

902

1,30

979

1,28

Вес, г

Частота, кГц

0

19,43

35

19,07

113

18,02

235

16,31

247

16,09

325

14,82

446

12,68

491

11,83

524

11,21

568

10,28

690

8,56

703

8,29

780

7,69

902

6,87

979

6,7

Таким образом, надежды на линейную зависимость нагрузка-частота полностью оправдались.

16.03.2003 Serge77

Рейтинг@Mail.ru