Conectarea mărcilor tensometrice la un dispozitiv DAQ

Inainte de a începe

Acest document prezintă pas cu pas instrucțiuni pentru legarea și configurarea unui modul DAQ pentru măsurare cu mărci tensometrice. Inainte de a începe utilizarea modulului NI DAQ, trebuie să instalați mediul de dezvoltare al aplicației și software driver NI-DAQmx. Vezi documentul Installing LabVIEW and NI-DAQmx pentru mai multă informație.

Principiile măsurării deformației

Localizați pinii modulului DAQ

Inainte de conectarea oricăror semnale, localizați pinii modulului (device).

1. Deschideți Measurement & Automation Explorer (MAX) și expandați Devices and Interfaces.

2. Click-dreapta pe numele modulului și selectați Device Pinouts.

Configurarea măsurării unei deformații

Puteți utiliza MAX pentru a verifica rapid acuratețea setării sistemului de măsurare. Utilizând un NI-DAQmx Global Virtual Channel, puteți configura o măsurare a deformației fără nici o programare. Un virtual channel este un concept al arhitecturii driver NI-DAQmx utilizat pentru a reprezenta o colecție de module setate adecvat care pot include un nume, un canal fizic, conexiunile terminale de intrare, tipul de măsurare sau generare și scalarea informației.

Pentru a începe, urmați pașii de mai jos:

3. Cu MAX deschis, selectați Data Neighborhood și click pe Create New.

4. Selectați NI-DAQmx Global Virtual Channel și click pe Next.

5. Selectați Acquire Signals » Analog Input » Strain

6. Selectați ai0 sau oricare canal fizic pe care intenționați să-l utilizați pentru a conecta marca tensometrică. Un physical channel este un terminal sau pin la care puteți măsura sau genera un semnal analogic sau digital. Un singur canal fizic poate include mai multe terminale sau pini, ca în cazul unui canal cu intrare diferențială.

7. Click Next și introduceți un nume pentru global virtual channel sau lăsați-l implicit.

8. Click Finish și ar trebui să vedeți următorul ecran în MAX:

9. Pe tabul Settings, tipăriți valorile minime și maxime ale deformației pe care așteptați să o citiți de la marca tensometrică (-1m la 1m implicit).

10. Configurați Gage Factor, Gage Resistance, Initial Voltage, V_EX Source, V_EX Value (V), Lead Resistance, și Strain Configuration bazate pe specificațiile senzorului și informațiile discutate în secțiunea Principii.

Legarea unei mărci tensometrice la modul

Următorul pas este de a conecta fizic marca tensometrică la modulul DAQ.

11. Click pe tabul Connection Diagram în MAX pentru a continua.

Schema de conectare de mai sus indică ce pini de pe modulul DAQ ar trebui legați conform cu canalul fizic selectat. In acest exemplu, o configurație de punte completă tip I utilizează pinii 2, 3, 6, și 7, corespunzând lui AI+, AI-, EX+, și EX- de pe un modul NI 9237 serie C.

Calibrarea mărcii tensometrice

Când configurați o sarcină de măsurare a deformației, puteți utiliza Strain Gage Calibration Wizard pentru a calibra marca tensometrică. Completați pașii următori pentru a calibra marca tensometrică:

12. Selectați tabul Device și click pe Calibrate pentru a lansa Strain Gage Calibration Wizard.

13. Urmați pașii din fereastra Set Up Hardware. Puteți configura următoarele setări:

    1. Enable Offset Nulling — Selectați Enable Offset Nulling pentru a realiza procedura de calibrare pentru anularea offset-ului.

    2. Enable Shunt Calibration — Selectați Enable Shunt Calibration pentru a realiza procedura de calibrare cu șunt. Dacă selectați această opțiune, configurați următoarele setări:

       1. Shunt Resistor Value — Specificați valoarea exactă a rezistorului șuntului. Valoarea implicită este rezistența rezistorului șuntului care este livrată din fabrică implicit pentru modulul considerat. Pentru cea mai mare acuratețe, utilizați un multimetru digital de 6½ digiți pentru a măsura rezistența întregului circuit de calibrare cu șunt, cu comutatorul șuntului închis și legăturile conectate. Aceasta crește acuratețea măsurării prin compensarea rezistenței comutatorului și orice rezistență a legăturilor datorată firelor de legătură lungi. Totuși, dacă valoarea rezistorului șuntului este foarte mare, acestea nu au impact mare asupra acurateței măsurării.

       2. Shunt Resistor Location — Specificați locația de pe puntea Wheatstone la care este conectat rezistorul șuntului. Vezi figura din fereastra Set Up Hardware pentru pozițiile relative ale lui R₁, R₂, R₃ și R₄.

14. Click Next.

15. Utilizați fereastra Measure and Calibrate pentru a măsura și calibra marca tensometrică. Software-ul va face, automat, prima măsurare iar tabelul afișează rezultatele.Tabelul arată următoarele informații:

    1. Channel Information

       1. Channel Name—Numele canalului virtual pe care este realizată calibrarea mărcii tensometrice.

       2. Physical Chan—Canalul fizic la care este conectată marca tensometrică.

    2. Offset Adjustment—Prezintă informația despre eroarea de offset pentru a determina dacă trebuie realizată o calibrare de anulare offset. Această calibrare se face dacă se realizează o calibrare cu șunt.

       1. Meas Val (strain)—Valoarea măsurată a offset-ului cu unități de deformație. Normal, această valoare ar trebui să fie aproape zero.

       2. Err (%)—Procentaj eroare de offset, determinată de ecuația: Err (%) = [(offset value * 100) / (Max Range Limit – Min Range Limit)] unde Max Range Limit și Min Range Limit sunt valorile gamei de deformație maximă și minimă specificate pentru canalul virtual dat.

    3. Gain Adjustment— Această secțiune arată valorile raportate la eroarea de amplificare și procedura de calibrare cu șunt:

       1. Sim Val (strain)—Valoarea deformației simulate bazată pe hardware Set Up și valoarea rezistorului de șunt.

       2. Meas Val (strain)—Valoarea deformației măsurate. Normal, această valoare ar trebui să fie aproape de valoarea deformației simulate.

       3. Gain Adj Val—Valoarea de ajustare a amplificării. Această valoare este rezultatul final al calibrării cu șunt și este utilizată pentru a scala măsurările de deformație pe acest canal. Normal, această valoare este aproape de 1, ceea ce implică că valoarea măsurată și valoarea simulată sunt egale. strain channel stochează gain adjust value ca atributul AI.Bridge.ShuntCal.GainAdjust.

       4. Err (%)—Procentajul de eroare al amplificării, determinat de ecuația: Err (%) = (measured value – simulated value)*100/(Max – Min) unde Max și Min sunt valorile deformației maxime și minime specificate pentru canalul virtual dat.

    4. Realizați măsurarea și calibrarea cu următoarele butoane:

       1. Click Measure pentru a face o măsurare preliminară utilizând datele de calibrare cu șunt și offset de la procedura de rulare anterioară.

       2. Click Reset Data pentru a reseta datele de calibrare cu șunt și offset și a face o măsurare utilizând valorile lor implicite.

       3. Click Calibrate pentru a realiza calibrarea de offset și/sau șunt. Tabelul arată rezultatele măsurărilor.

    5. Click Finish când sunteți gata. Datele de calibrare sunt salvate ca parte a canalului virtual respectiv. Ca o completare reușită, software-ul utilizează, automat, datele de calibrare când scalează tensiune-deformație pe acest canal virtual.

Testarea semnalului

Utilizați NI-DAQmx global virtual channels pentru a previzualiza măsurătorile.

18. Cu MAX încă deschis, click înapoi pe tabul NI-DAQmx Global Channel și click pe butonul Run pentru a vedea valoarea deformației măsurate afișată la partea de sus a ecranului.

Puteți alege să vedeți semnalul în formă tabelară sau ca un grafic prin selectarea Graph de la meniul desfășurabil Display Type. Puteți, de asemenea, să salvați NI-DAQmx Global Virtual Channel dacă doriți să reveniți asupra ecranului de configurare ulterior.

Referințe:

Connecting Strain Gages to a DAQ Device