Đề tài: Đo lực và ứng suất

Ngày nay việc đo lường và điều khiển được ứng dụng trong sản xuất công nghiệp cũng như trong phòng thí nghiệm rất hữu dụng. Lợi dụng việc đo ứng suất biến dạng từ đó mà ta có thể xác định được những thông số vật lý cơ học khác như: độ võng tĩnh, moment, lực tác dụng, … Hiện nay đã có những máy đo như loại dùng đồng hồ chỉ thị số P3500 được thực hiện tại phòng thí nghiệm. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đề tài: Đo lực và ứng suấtĐo lực và ứng suất Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG…………….. LUẬN VĂN Đo lực và ứng suấtSVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNHĐo lực và ứng suất Trang 2 LỜI GIỚI THIỆU Ngày nay việc đo lường và điều khiển được ứng dụng trong sản xuấtcông nghiệp cũng như trong phòng thí nghiệm rất hữu dụng. Lợi dụng việc đoứng suất biến dạng từ đó mà ta có thể xác định được những thông số vật lý cơhọc khác như: độ võng tĩnh, moment, lực tác dụng, … Hiện nay đã có những máy đo như loại dùng đồng hồ chỉ thị số P3500được thực hiện tại phòng thí nghiệm. Khi khoa học công nghệ thông tin đã vàđang phát triển thì máy vi tính bắt đầu thay thế các thiết bị đo lường thôngthường mà cho ta kết quả nhanh và chính xác. Các thiết bị, hệ thống đo lườngvà điều khiển ghép nối với máy tính có độ chính xác cao, thời gian thu thập sốliệu ngắn nhưng điều đáng quan tâm hơn là mức độ tự động hóa trong việc thuthập và xử lý các kết quả đó. Tuy nhiên để hệ thống đo lường và điều khiển ghép nối với máy tính hoạtđộng được thì ngoài phần mạch điện khuếch đại và chuyển đổi AD thì cần cóchương trình được nạp vào máy tính để xử lý kết quả. Bài luận văn này cũng là một đề tài xử lý tín hiện điện tử bộ cảm biếncho phép máy tính có thể giao tiếp thông qua cổng máy in.SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNHĐo lực và ứng suất Trang 3I. ĐẶT VẤN ĐỀ: Để hiểu được và làm chủ được các hiện tượng vật lý hóa học, y, sinhhọc...trong đời sống chúng ta, đòi hỏi chúng ta phải có phương pháp đo và thiếtbị đo lường sẽ giúp chúng ta đạt được mục đích này. Cùng với sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ điện tử và công nghệ thôngtin chúng ta có thêm các thiết bị đo lường điện tử ngày càng chính xác hơn, sửdụng thuận lợi hơn, hoạt động ở chế độ tự động hóa hoàn toàn. Để phục vụ choviệc tự động hóa trong công nghiệp, chúng ta phải đề cập đến các phương phápvà cảm biến đo các đại lượng không điện. Ví dụ như: lực, áp suất, nhiệt độ v.v... Từ những đại lượng không điệnnày được cảm biến chuyển đổi thành đại lượng điện rồi xử lý tín hiệu bằngnhững mạch điện tử. Với mục đích là xác định độ biến dạng, ứng suất khi tác dụng một lực vàomột đầu của một dầm ngang. Tức là đặt một vật có khối lượng vào đầu dầm,trên dầm có gắn Strain Gage (miếng đo biến dạng) mà từ đó ta có thể xác địnhđược khối lượng mà vật đặt vào. Thông qua đại lượng trung gian này mà ta cóthể xác định được: độ biến dạng ứng suất, độ võng... và đề tài này sẽ được tìmhiểu kỹ về cách thức xác định được các đại lượng này. Với đề tài “ĐO LỰC VÀ ỨNG SUẤT” này có thể dùng làm thiết bị đolường ở phòng thí nghiệm. Do đó nhiệm vụ chủ yếu là phải hiển thị được kếtquả với sai số càng nhỏ càng tốt.II. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI: Đo lực và ứng suất bằng máy tính. Nhờ sự trợ giúp của máy tính cộng vớiphần mềm Pascal cho phép người lập trình có thể hiển thị kết quả dưới nhiềuhình thức khác nhau (hiển thị chế độ văn bản, ở chế độ đồ thị). Với thời gian ngắn chỉ có 10 tuần mà có nhiều vấn đề cần giải quyết, hơnnữa kiến thức về lập trình có giới hạn. Do đó trong khoảng thời gian đó, nhómsinh viên thực hiện tập trung vào giải quyết những vấn đề sau: - Thiết kế phần cứng. - Viết chương trình xử lý tín hiệu từ bộ cảm biến để hiển thị kết quả trên màn hình.SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNHĐo lực và ứng suất Trang 4III. CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC THI ĐỀ TÀI: Với những yêu cầu đó ta có thể đưa ra phương pháp để thực thi đề tài nhưsau:  Sử dụng kỹ thuật vi xử lý và vi điều khiển.  Dùng máy tính để xử lý. Với kỹ thuật vi xử lý và vi điều khiển nếu dùng led 7 đoạn để hiển thị 1loạt các thông số: lực, ứng suất, biến dạng... thì sẽ trở nên gặp khó khăn và hiểnthị dưới đồ thị sẽ không thực hiện được. Do đó ở đây nhóm sinh viên thực hiệnchọn máy tính để xử lý thông qua cổng máy in. Sở dĩ chọn phương pháp này cóưu điểm là: - Có thể hiện thị cùng một lúc các thông số và đồ thị. - Tính toán và lập trình trên phần mềm Pascal so với xử lý và vi điều khiển.SVTH :HÀ THANH LÂM - PHẠM TRỌNG QUỲNHĐo lực và ứng suất Trang 5 CHƯƠNG I CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO BIẾN DẠNGI. KHÁI NIỆM VỀ BIẾN DẠNG: Khi đặt một lực vào vật thể, vật thể bị thay đổi hình dạng. Trong trườnghợp tổng quát, sự thay đổi này gọi là biến dạng. Ở đây chúng ta hiểu biến dạngnhư là sự thay đổi hình dạng trên 1 đơn vị dài hay là độ thay đổi chiều dàitương đối.II. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO BIẾN DẠNG: Cùng với sự phát triển của kỹ thuật điện tử, kỹ thuật đầu dò, đặc biệt từnhững năm 1970, người ta đã chế tạo ra rất nhiều dụng cụ đo biến dạng dựatrên các nguyên lý cơ khí, quang, điện âm thanh và nguyên lý khí nén... Tuynhiên không có một nguyên lý nào có thể thỏa mãn mọi yêu cầu kỹ thuật đặt ra.Do đó có rất nhiều hệ thống đo khác nhau để đáp ứng mọi yêu cầu đo trongphạm vi giải quyết những vấn đề khác nhau, sau đây là các phương pháp đo:1. Phương pháp cơ khí: Phương pháp cơ khí đo biến dạng ngày nay ít được sử dụng, bởi vì đobiến dạng bằng điện trở chính xác hơn và dễ sử dụng. Tuy nhiên, dụng cụ đo cơkhí được gọi là Extensometer vẫn còn được sử dụng rộng rãi trong hệ thốngkiểm tra vật liệu.2. Phương pháp âm thanh: Phương pháp âm thanh đo biến dạng hiện nay hầu hết được thay đổi bằngphương pháp đo điện. Phương pháp đo biến dạng bằng âm thanh có nét độc đáoriêng, ổn định không mất độ chính xác theo thời gian. Phương pháp đo biếndạng bằng âm thanh vẫn được sử dụng dựa trên nguyên lý do ông R.S.Jerrettsáng chế vào năm 1944 ...