Ваш браузер устарел. Рекомендуем обновить его до последней версии.

Исследование работы тензодатчиков

Опубликовано 04.04.2017

Решил исследовать вопрос использования недорогих тензодатчиков для измерения веса улья...Вот, что получилось...

Так получилось, что работа над Пчелодомом совпала с моим желанием поставить пару наклонных колод. Поскольку для колоды нужно было изготовить опору, то я решил ее сразу спроектировать с учётом возможности установить тензодатчики для измерения веса колоды.

Купил самые дешевые тензодатчики, которые используются в бытовых весах, вот такие:

ТензодатчикТензодатчик

Датчики соединил по схеме Моста Уитстона (Weatstone Bridge). Сопротивление плеча 1000Ом.

Конструкция опоры состоит из двух частей - нижняя твердо стоит на земле, а на верхнюю устанавливается колода. С нижней стороны колода опирается на цилиндрический шарнир, а с верхней через тензодатчики опирается на нижнюю опору. Пустая колода весит около 65кг и часть ее веса приходится на шарнир, поэтому двух тензодатчиков на 50кг каждый должно быть достаточно для измерения самой колоды и её содержимого. При равномерном распределении веса колоды, по моим расчетам, на тензодатчики должно приходится чуть больше половины всего веса. Но так как семья со своими запасами размещается в верхней части колоды, то центр масс будет смещен к её верхней части и, таким образом, будет давить на датчики и повышать точность измерения. Выглядит конструкция примерно так:

Эскиз опоры для наклонной колоды с возможностью установки тензодатчиков и взвешиванияЭскиз опоры для наклонной колоды с возможностью установки тензодатчиков и взвешивания

По мере заполнения колоды сотами и медом центр масс будет смещаться вниз и все большая часть веса будет приходится на цилиндрический шарнир, уменьшая чувствительность датчиков к изменению веса и увеличивая ошибку измерения.

Предполагая наличие зависимости показаний датчика от температуры вследствие температурного расширения металла из которого он сделан, одновременно с весом проводил измерение температуры высокоточным датчиком температуры, который был физически прикреплен к металлической раме опоры. Измерения проводил в марте месяце, в ближнем Подмосковье. День тогда выдался солнечный, но ночью температура ушла в небольшой минус. Эксперимент начался во второй половине дня,  поэтому на измерениях температура с 10 градусов опустилась до отрицательных значений. В принципе, это было то, что нужно, чтобы понаблюдать на работу тензодатчиков при перепаде температуры.

На измерительную платформу я водрузил грузы, состоящие из доступных вокруг предметов, общим весом в 82.5 кг. Запись проводилась каждые 30 секунд непрерывно в течение чуть более суток, вот что получилось.

Собственно, подтвердилось то, что было известно давно - дешевые тензодатчики обладают плохой временной стабильностью. В течение суток вес "плыл" с 82.5кг до 66.5кг, что, конечно, ни в какие рамки не лезет и является абсолютно неприемлемым. Зависимость от температуры может и есть, но она не коррелирует с тем дрифтом веса, который наблюдается на графике. Решил приобрести более дорогие датчики, которые, судя по описанию подходят для длительной нагрузки и обладают лучшей временной стабильностью. Посмотрим! Для их установки мне придется модифицировать мою конструкцию опоры, болгарка и сварочный аппарат мне в помощь!

Ну а пока новый датчик еще едет буду размышлять, что можно сделать с тем, что есть. Также надо придумать конструкцию опоры под стандартные ульи, в них вес распределяется всегда равномерно по всем стенкам, поэтому конструкция должна быть другой.

Содержание