Тензорезисторы.

romqa
Offline
Зарегистрирован: 09.02.2016

Всем привет !  Кто сталкивался с Тензорезиторами ?  Скажите пожалуйста ! можно ли подключить последний к плате ардуино? 
вот например такой: -

Тензорезистор КФ5П1 

Предназначен для измерения упругих деформаций вновь разрабатываемых материалов и конструкций при статических и динамических нагрузках, а также для измерения сил, ускорения, давлений, перемещения. Тензорезисторы применяются  в силоизмерительных тензорезисторных преобразователях и датчиках  в авиационной, ракетостроительной, машиностроительной, вагоностроительной и других индустриях.

Краткие технические характеристики:
  • Номинальная база (длина тензорешетки): 0,5 мм, 1 мм, 3 мм, 5 мм, 10 мм, 15 мм, 20 мм, 50 мм.
  • Номинальное сопротивление: 100 Ом, 120 Ом, 200 Ом, 350 Ом, 400 Ом.
  • Класс точности: А (для прецизионных датчиков), Б (для проведения испытаний)
  • Материал термокомпенсации: 12 (сталь), 16 (медь), 23 (алюминий), 8 (титан)
  • Исполнение: С1 (без выводов), С2 (с нестандартными выводами), С3 (без защитного покрытия), С4 (без выводов и защитного покрытия), С5 (без выводов с облуженными точками).
ЕвгенийП
ЕвгенийП аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.05.2015

И кто Вам не даёт? Подключайте на здоровье.

Andy
Andy аватар
Offline
Зарегистрирован: 01.01.2016

romqa пишет:
Кто сталкивался с Тензорезиторами ?  Скажите пожалуйста ! можно ли подключить последний к плате ардуино?
Напрямую подключать бессмысленно, нужны мост с усилителем.

Олег М.
Олег М. аватар
Offline
Зарегистрирован: 22.11.2015

Andy пишет:
romqa пишет:
Кто сталкивался с Тензорезиторами ?  Скажите пожалуйста ! можно ли подключить последний к плате ардуино?
Напрямую подключать бессмысленно, нужны мост с усилителем.

Если просто подключить побаловаться - следуй совету ЕвгенияП.
А если хочешь получить реальную и точную  отдачу от тензореpистора - слушай Andy.
Устройство, вроде, простое, но не зря ты сам к нему большую бумажку приложил.
У этих резисторов очень большое значение имеет и технология приклейки, и , особенно, правильное место приклейки.
Как то так...

romqa
Offline
Зарегистрирован: 09.02.2016

вот, вот. видел прибор который снимает показания с тензорезистора стоит 130к+ О_О. может он и стоит своих денег если и работать им в нефтяной / газовой сфере, но в моем случае тензорезистор я планирую использовать для простых целей, сейчас расскажу.
Нужно с помощью тензорезистора фиксировать удар по пластиковому щитку.
Представим себе пластиковый щиток размерами 300х210 мм. к нему прикреплен наш тензорезистор. Щиток находится в подвижном состоянии, вибрирует.. переодически в него попадают стальные шарики диаметром 4.5 мм. Вот это попадание и требуется отследить тензорезистором т.е Задача от него одна-датчик удара, никакой другой информации, сила удара и т.д нам от него не надо, просто попадание или нет.

Олег М.
Олег М. аватар
Offline
Зарегистрирован: 22.11.2015

romqa пишет:
вот, вот. видел прибор который снимает показания с тензорезистора стоит 130к+ О_О. может он и стоит своих денег если и работать им в нефтяной / газовой сфере, но в моем случае тензорезистор я планирую использовать для простых целей, сейчас расскажу. Нужно с помощью тензорезистора фиксировать удар по пластиковому щитку. Представим себе пластиковый щиток размерами 300х210 мм. к нему прикреплен наш тензорезистор. Щиток находится в подвижном состоянии, вибрирует.. переодически в него попадают стальные шарики диаметром 4.5 мм. Вот это попадание и требуется отследить тензорезистором т.е Задача от него одна-датчик удара, никакой другой информации, сила удара и т.д нам от него не надо, просто попадание или нет.

Сколько ни работал с датчиками вибрации и удара - никогда там тензорезисторов не встречал.
Обычно пъезо- или индукционные датчики. Проще говоря, пъезомикрофоны и электродинамические микрофоны/излучатели. Только воспринимают звук не из воздуха, а из твердой среды типа металлического чугуния.
Встречались еще лазерные и микроволновые датчики, но это как бы дорогая и капризная экзотика.
Думаю, к твоей задаче вполне можно "прикрутить" такой  Sound sensor, только максимально загрубить чувствительность.
На Али попадались датчики удара, но я на них не обращал внимания. Покопай в ту сторону.

ИМХО, основная проблема может быть в четком отлавливании коротких импульсов.

romqa
Offline
Зарегистрирован: 09.02.2016

Изначально пробовал решить эту ''проблему''
с помощью датчика удара sw-420, дождался его почтой, связался с преподавателем Станции Юных Техников в нашем городе, который любезно согласился мне помочь.
Дали мне в помошь ученика, который все подключил, залили скетч с инета (англ. обзор на этот датчик в ютубе) включили, работатет, есть возможность регулировки чувствительности... но не смогли настроить его под наши условия - при трясках, вибрациях = срабатывал датчик, что нам не нужно было.

После этого руководитель кружка и посоветовал мне рассмотреть вариант с тензорезисторами.

p.s вариант со звуковым датчиком тоже опробую, спасибо за совет.,

Nosferatu
Offline
Зарегистрирован: 04.11.2012

romqa пишет:
Изначально пробовал решить эту ''проблему'' с помощью датчика удара sw-420, дождался его почтой, связался с преподавателем Станции Юных Техников в нашем городе, который любезно согласился мне помочь. Дали мне в помошь ученика, который все подключил, залили скетч с инета (англ. обзор на этот датчик в ютубе) включили, работатет, есть возможность регулировки чувствительности... но не смогли настроить его под наши условия - при трясках, вибрациях = срабатывал датчик, что нам не нужно было.

Думается мне, что можно вычитать тряску из показания датчика, если поставить второй датчик рядом с ударной пластиной.

Олег М.
Олег М. аватар
Offline
Зарегистрирован: 22.11.2015

Самый лучший вариант - посмотреть на осциллографе реальные акустические сигналы щитка, который "...находится в подвижном состоянии, вибрирует..." и сравнить их уровень с сигналом от удара шариком.
Сигналы ударные обычно достаточно короткие, и их нужно просматривать в режиме запоминания.
Очень большое значение имеет хороший механический контакт датчика с контролируемой поверхностью.
Бегло ознакомиться с методом ударных импульсов можно на сайте одноименной фирмы SPM (Shock Pulse Method)
Ролик посмотри внимательно и до конца. Особенно на последнюю осциллограмму.
Кажется, это ваш случай.

wdrakula
wdrakula аватар
Offline
Зарегистрирован: 15.03.2016

Немного занудства, если позволите.

Выше приведена типовая схема включения (вместо R(1+б)) Вашего тензорезистора.

Без ограничения общности, будем называть Rf/R - коэффициентом усиления.

Для простого LM358 (или 324 - на Ваш вкус) я бы не стал усиливать более чем, в 2000-3000, иначе можно поймать только шумы мироздания.

Значения "б/2" для тензорезистора - примерно равно измеряемой деформации. То есть, в соответствии с датаШитом датчика - примерно 3.0Е-9, три МИЛЛИАРДНЫХ! 

После усиления (3000), при Vref = 5V, получим 10 мкВольт. И вторым каскадом LM358 (слава Б..гу в корпусе за 15 рублей как раз два ОУ), усилим еще в 1000 раз. Получим 10 милливольт. Маловато - разрядность АЦП в ардуинке - 10 знаков, то есть 2 в 10 = 1024, следовательно чувствительность = 5V/1024 = 5mV. Мерить 10 mV - плохо. Снова поблагодарим Б..га за высокие параметры копеечного ОУ - LM358 - у него предельное значение усиления - примерно 50 V/mV, то есть 50 000. Без риска слушать квантовый шум зарождающейся вселенной, можем разогнать второй каскад до 5000, получим сигнал около 50 mV. Первый каскад разгонять не стоит - там точно шумы пойдут. Или придется применять другую, значительно более дорогую микросхему.

Дальше имеет смысл поставить небольшую интегрирующую цепочку (это резистор между выходом ОУ и входом ардуинки + конденсатор на землю) с т=R*C примерно 1миллисекунду, то есть С - 100 нф, R - 10 КОм. Она сгладит мелкие помехи. А остальное нужно смотреть на ардуинке - присать в ком порт, а на компьютере  - из ком порта - в файл, все что намерили. И смотреть - чем отличается попададие в мишень от не попадания. Интуитивно - должен быть "выброс", то есть данные локально выделяющиеся, если постоянно считать автокорреляцию.

====================================

Но, согласно моему мнению - может и "не взлететь", прибор, работающий с тензодатчиками, потому и дорогой, что работает с ОЧЕНЬ малыми сингалами. Еще раз - относительное изменение сопротивления - в районе 1/1 000 000 000. если на резисторе падало 5Вольт, то изменения - 5 наноВольт. Вот эти нановольты Вам и надо усилить. Задача упрощается тем, что Вам не нужны абсолютные значения - поэтому все низкочастотные помехи (погода, температура, давление, хождение людей) - Вам - безразличны, в отличии от нефтегазо-какой-то промышленности. То есть не нужна термостабилизация и прочие мегакрутые вещи.

Перед программистом стоит задача детектирования сигнала, при соотношении сигнал/шум - меньше единицы. Эта задача - решаема. Путь решения известен - увеличение времени принятия решения. Грубо говоря, мы усредняем принятые данные и следим за поведением скользящего среднего, одновременно наблюдая за скользящей дисперсией, ну как простой для ардуинки вариант.

====================================

Если Вас интересует просто попадание пульки, калибра 4.5, в мишень - то микрофончик, или пьезик даст более удобные данные для обработки, чем тензодатчик. Нановольты - дурацкая тема, если Вы не ученый.

romqa
Offline
Зарегистрирован: 09.02.2016

да похоже вариант с тензорезистором можно откинуть, слишком хитрый датчик для моих целей. Сегодня еще пришло письмо от изготовителей тензорезисторов:
 

Роман, добрый день.

 

К сожалению, для регистрации попадания в пластиковый щиток, необходимо всю поверхность покрыть сеткой из тензорезисторов.

Это связано с тем, что металлические тензорезисторы имеют низкую чувствительность, а пластик - эластичный материал и плохо передает деформацию, поглощая внешнее воздействие. Применение высокочувствительных полупроводниковых тензорезисторов невозможно из-за их хрупкости.  

чтож, будем смотреть в сторону пьезодатчиков.

Олег М.
Олег М. аватар
Offline
Зарегистрирован: 22.11.2015

romqa пишет:
да похоже вариант с тензорезистором можно откинуть, слишком хитрый датчик для моих целей... skip...чтож, будем смотреть в сторону пьезодатчиков.

Предлагаю рассмотреть еще один вариант: использовать ультразвуковой дальномер!
В нем есть направленный приемник ультразвука (микрофон с усилителем), что, собственно и нужно для фиксации щелчков от удара.
А логику порогового срабатывания взять как в Sound sensor.

Скрестить ежа и ужа ;)))

То, что дальномер работает на какой-то фиксированной частоте нисколько не помешает.

romqa
Offline
Зарегистрирован: 09.02.2016

Спасибо за совет , правда я в делах электроники полный ноль , я ничего не понял ))  но откидывать его не стану, оставлю на запас, сейчас буду пробовать использовать пьезодинамик как микрофон - им и будем ловить попадание

Гриша
Offline
Зарегистрирован: 27.04.2014

romqa, не совсем понятен сам щиток, вариантов решения рассмотрели много, а вот как щиток устроен - я не увидел в теме. Желательно фото, для начала - потом остальные вопросы будут. Посмотрите ссылку из поста 19, и немного выше по этой теме.

Олег М.
Олег М. аватар
Offline
Зарегистрирован: 22.11.2015

Напрягая память вспомнил, что в прошлой жизни мы работали с компанией  GlobalTest.
Их ударные вибропреобразователи или преобразователи акустической эмиссии хорошо подошли бы к твоей задаче, но зарплаты не хватит :(((

Такие датчики всего в мире несколько фирм делают.
Подобных дешевых китайских датчиков я не встречал.
Других датчиков удара я не знаю :(((
 

romqa
Offline
Зарегистрирован: 09.02.2016

попробуем применить пьезодинамик, настроив его как микрофон

Олег М.
Олег М. аватар
Offline
Зарегистрирован: 22.11.2015

romqa пишет:
попробуем применить пьезодинамик, настроив его как микрофон

Неплохое, ИМХО, решение.
Для лучшего съема звука их можно клеить прямо на ваши щитки изнутри, обеспечив хороший без зазоров контакт всей поверхности.
Сначала попробуйте на пластилин, который мы применяли на крайний случай.
Лучшие результаты дает приклейка эпоксидкой или специальными клеями для таких изделий. Для них даже двухсторонний скотч выпускают. Чем тоньше слой клея/скотча - тем лучше передача ВЧ составляющих удара. А именно это вам и нужно.
Немного о способах крепления рассказано ТУТ, начиная со страницы 111 по оглавлению.
В формулы особо не вглядывайся, а только в картинки.
С этой фирмой мы тоже работали.

auct
Offline
Зарегистрирован: 14.12.2014

romqa пишет:
Нужно с помощью тензорезистора фиксировать удар по пластиковому щитку. Представим себе пластиковый щиток размерами 300х210 мм. к нему прикреплен наш тензорезистор. Щиток находится в подвижном состоянии, вибрирует.. переодически в него попадают стальные шарики диаметром 4.5 мм. Вот это попадание и требуется отследить тензорезистором т.е Задача от него одна-датчик удара, никакой другой информации, сила удара и т.д нам от него не надо, просто попадание или нет.

Так вы мишень делаете? Вот решение вашей проблемы без всяких тензорезисторов https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Knock

Только пластик и пульки 4.5мм - несовместимы, у меня сталь 2мм проминалась, пластик на вылет пробивался.
Используйте сталь толщиной от 3мм . Да и по железу удар лучше определяется пьезодатчиком.
как-то так:  https://youtu.be/Y72tp8iZrfQ

romqa
Offline
Зарегистрирован: 09.02.2016

Ваше одобрение вселило надежду на успех) Спасибо за советы по монтажу и за ссылку!

romqa
Offline
Зарегистрирован: 09.02.2016

auct пишет:

romqa пишет:
Нужно с помощью тензорезистора фиксировать удар по пластиковому щитку. Представим себе пластиковый щиток размерами 300х210 мм. к нему прикреплен наш тензорезистор. Щиток находится в подвижном состоянии, вибрирует.. переодически в него попадают стальные шарики диаметром 4.5 мм. Вот это попадание и требуется отследить тензорезистором т.е Задача от него одна-датчик удара, никакой другой информации, сила удара и т.д нам от него не надо, просто попадание или нет.

Так вы мишень делаете? Вот решение вашей проблемы без всяких тензорезисторов https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Knock

Только пластик и пульки 4.5мм - несовместимы, у меня сталь 2мм проминалась, пластик на вылет пробивался.
Используйте сталь толщиной от 3мм . Да и по железу удар лучше определяется пьезодатчиком.
как-то так:  https://youtu.be/Y72tp8iZrfQ

да да вот мне тоже подогнали ссыль, на сайт ардуино , скажите а это ваше видео на ютубе? 

auct
Offline
Зарегистрирован: 14.12.2014

romqa пишет:

да да вот мне тоже подогнали ссыль, на сайт ардуино , скажите а это ваше видео на ютубе? 

Мое. Учтите, это уже почти коммерческий проект, некоторые секреты не смогу открыть (

jeka_tm
jeka_tm аватар
Offline
Зарегистрирован: 19.05.2013

http://ru.aliexpress.com/item/A39-automobile-motorcycle-alarm-vibration-...

третья картинка. ну или купить. только хз какая чувствительность

auct
Offline
Зарегистрирован: 14.12.2014

jeka_tm пишет:

http://ru.aliexpress.com/item/A39-automobile-motorcycle-alarm-vibration-...

третья картинка. ну или купить. только хз какая чувствительность

достаточно такого

Олег М.
Олег М. аватар
Offline
Зарегистрирован: 22.11.2015

auct пишет:
...skip...
Используйте сталь толщиной от 3мм . Да и по железу удар лучше определяется пьезодатчиком.
как-то так:  https://youtu.be/Y72tp8iZrfQ

Ссылка хорошая.
Серьезное отличие вашего решения от исходного ТС в том, что "...щиток находится в подвижном состоянии, вибрирует.. переодически в него попадают стальные шарики диаметром 4.5 мм...".
Поэтому Romqa придется бороться с выделением полезного сигнала на фоне вибрации пластикового щитка.
 

auct
Offline
Зарегистрирован: 14.12.2014

Олег М. пишет:

Ссылка хорошая.
Серьезное отличие вашего решения от исходного ТС в том, что "...щиток находится в подвижном состоянии, вибрирует.. переодически в него попадают стальные шарики диаметром 4.5 мм...".

Поэтому Romqa придется бороться с выделением полезного сигнала на фоне вибрации пластикового щитка.
 

 

отсекается повышением параметра threshold из примера про Knock. 

Олег М.
Олег М. аватар
Offline
Зарегистрирован: 22.11.2015

auct пишет:

 

отсекается повышением параметра threshold из примера про Knock. 

Это понятно. Полезная фишка правильных  пьезоакселерометров в том, что у них чувствительность растет с ростом частоты. Что, собственно, и нужно. Если ваш датчик работает на сжатие, то повысить его чувствительность можно, приклеив к свободной стороне груз ( диск) подходящих размеров.Как то так