собераю тензодатчик. принцип такой: на деформируемой детали, к разным её частям крепятся катушка и сердечник. при деформации сердечник сильнее погружается в катушку - индуктивность изменяется, соответственно меняется комплексное сопротивление, что я и измеряю. сразу после запуска моего прибора тензодатчик калибруется на нулевую деформацию, затем деталь начинает деформироваться, а с датчика постоянно снимаются показания.

вопросы:
1. не могу найти формулу зависимости индуктивности катушки от глубины погружения сердечника. скорее всего, придётся устанавливать зависимость эксперименатльно, получать эмпирическую формулу (

2. думаю как лучше измерять вариацию индуктивности:
а) фильтр из катушки и конденсатора, настраиваю на резонансную частоту генератора. при малой вариации индуктивности напряжение на конденсаторе будет изменяться существенно. минус в том, что резонанс при работе может куда-нибудь уплыть - тут калибровка датчика бесполезна - точность показаний сильно упадёт.
б) фильтр из катушки и резистора. данный фильтр более линейный, что хорошо для калибровки, но опять же, менее чуствительный.

деформация детали обеспечивает хождение сердечника где-то на 1 мм внутри катушки. измерять буду усреднённое за период напряжение стандартным армовским ацп.

Если все это не в термостате - плохо получится. И катушка, и сердечник... и все остальные детали.
Емкостной датчик будет лишен части таких проблем. А приклеить стандартный резистивный датчик нельзя?
Если о Вашей идее, то если сердечник длинный и его конец посередине катушки - будет почти линейно.
Лучше мост с синхронным детектором.
Вообще, тот велосипед, что Вы изобретаете, называется дифференциальный трансформаторный датчик. Они бывают готовые. Если хотите резонансные методы, то еще бывают струнные датчики.
По сути - гитара с одной струной.

Tanya
спасибо за ответ.
что касается покупки - тут вариантов нет, имхо. датчики нужны маленькие, шесть штук + бюджетный вариант, т.е. платить по 10$ за штуку получится слишком накладно.
вообще, прибор будет работать, как правило, при комнатной температуре. ТКИ и ТКЕ малы. высокая точность измерений мне не нужна. сейчас вопрос в том - смогу ли я измерить хождения сердечника, не используя резонансный метод. если сердечник ходит в катушке на 1мм, то нужно уметь замечать ход в 0.1мм.
может кто-то сталкивался с подобной проблемой и сможет назвать, хотя бы примерно, величину вариации индуктивности соответствующую моему хождению сердечника.

Этого более, чем достаточно.
Вообще, более эффективный путь, собрать на этой катушке автогенератор и измерять отклонение его частоты, а не мерять комплексное сопротивление..
А если сесть время повозиться с конструкцией, то действительно, поищите дифференциальный трансформаторный датчик. Хотя бы как он устроен и работает.

Расскажи, пожалуйста, все о своих деформациях, которые ты собираешься оценивать. Характер, вид, масштаб и т.д.

вообще это робот. у него 6 лап. нужно замерить давление на каждой лапе. лапа представляет собой стеклопластиковый стержень диаметром 6 мм, длиной ~100 мм. один конец закреплён, другой опирается на поверхность. опирается под углами от 30 до 60 градусов, т.е. возникает момент силы реакции опоры, изгибающий стержень. зная величину деформации я смогу определить величину момента, зная угол опоры - величину силы, что собственно и требуется.


а как измерять частоту? придётся опять же косвенным методом - через комплексное сопротивление. или.. можно поколдовать с перемножением двух сигналов - один стандартной частоты от контроллера, другой от автогенератора... хотя, муторно. хочется как-то попроще.

про дифференциальный трансформаторный датчик большое спасибо. не знал, что такое существует, точнее не знал как называется. вобщем погуглю.

ещё одна загвоздка в том, что с контроллера я могу получить только меандр. т.е. через фильтр придётся пропускать его. ослабление на каждой гармонике будет различным, что опять же даст нелинейность характеристик. вобщем тут нужно подумать... может вообще стоит из меандра выделять главную гармонику, а её потом пропускать через фильтр...

Да как частоту меряют? За мерный интервал времени подсчитывают количество импульсов. Либо, имея контроллер, подсчитывают количество тактов процессора за период сигнала датчика и потом 1/x.
Во всяком случае, комплексное сопротивление тут, одно из худших решений, которое можно предложить.

чтобы было нормальное разрешение, частота контроллера должна быть как минимум в 100 раз выше частоты генератора. не могу даже прикинуть, т.к. сходу не могу сказать величину вариации индуктивности..

Из эмбеддеров, что ли?
Частота автогенератора Роейра может быть нескольких килогерц или до 30 -50 кГц- как индуктивность намотаем.
Кстати. тут кто-то предлагал над емкостным датчиком подумать. Там сигнал обработать сложнее, но конструкция может получиться легче по массе и технологичнее.
А частота контроллера... Можно мерять период, можно частоту. Организовать мерную базу в 100, 1000, 10000 раз длинее периода генератора ведь можно?
Для этого есть такая штука, как таймер. Вообще-то, если кроме программирования Вы ни с чем не знакомы, то даже игрушечный робот - сложная непомерно задача. Сконструировать механику, привод, набор датчиков, организовать ввод-вывод - работа системного инженера.

А если на лапки робота приспособить датчики давления?

мне кажется, для измерения деформации в указанных диапазонах, более целесообразно применение тензодатчиков сопротивления (проволочных, пленочных, полупроводниковых ...), получение и обработку полезного сигнала для
ваших целей с таких датчиков не сложно реализовать непосредственно с элемента, на котором необходимо измерять деформацию, без заморочек, присущих индуктивным или емкостным датчикам
...

в 60-70 я такими датчиками деформации порядка 10 в -6 измерял, а ныне, на современной элементной базе...

я и не заявляю себя как супер инженера. я занимаюсь тем, что мне нравится... или может существует какой-то кодекс чести изобретателей роботов, типа, кто не знает автогенератор Роейра, тот принципиально не имеет права ничего изобретать? )) если я захожу на форум и что-то спрашиваю, то это лишь потому, что я чего-то не знаю и имею желание узнать. в данной ситуации я не имею практических знаний и спрашиваю совета у тех, кто подобным вопросом уже занимался.


была такая идейка: растягиваю нихромовые нити, включаю их в мост. при деформации нити растягиваются, что вызывает изменение сопротивления ~ldl. из минусов низкое отношение сигнал/шум + высокая температурная зависимость, имхо.

Да нет, все это не в укор Вам. Очень хорошо, что есть хотя бы желание заниматься сложными задачами.
Просто трудновато это, решать задачи, которые требуют знаний из самых различных областей. Разработка приемлемого по конструкции и стоимости датчика для этого применения само по себе уже законченное творение.
Это вопрос времени и опыта.
Искренне желаю Вам успехов, только рекомендую набраться терпения.
Датчик этот все-таки деформацию ноги на изгиб должен измерять или усилие сжатия?

не надо придумывать "нихромовых самоделок", существует обширная номенклатура тензодатчиков (по размерам, типам, и т.д.) для различных областей и условий применения ...
"низкое отношение сигнал/шум и высокая температурная зависимость" (хотя не такие они уж и высокие, относительно индуктивных и емкостных датчиков) компенсируются выбором места размещения датчиков и соответствующей схемы съема полезного сигнала и его обработки

Вы, для начала, посчитайте диапазон деформаций вашего элемента, на котором вам необходимо знать усилия, а исходя из этого определитесь с выбором тензодатчиков и схемотехникой съема и обработки сигнала ...

в свое время, я применял тензодатчики сопротивления для съема информации с деталей буровых станков в реальных условиях их эксплуатации - прикиньте динамический и температурный диапазоны и условия измерений ...

конечно, выбор за вами, но не следует усложнять пути достижения цели - ИМХО

Microwatt One большое спасибо за ответы. конечная цель данного топика - как можно меньше раз наступить на грабли при разработке. на данный момент наиболее подходящим вариантом считаю дифференциальный трансформаторный датчик. займусь его разработкой.

Microwatt цель - измерить величину давления лапы на грунт. но мне вариант измерения давления непосредственно в точке соприкосновения не оч нравится. имхо, лучше замерять напряжение в лапе...

измерить давление в точке соприкосновения элементов - это значит поместить измерительный датчик ДАВЛЕНИЯ между соприкасающимися в точке элементами ...
"...замерять напряжение в лапе..." - непосредственно напряжения в элементе вы не измерите, это возможно сделать косвенными методами (наприме, определение напряжения через деформацию по формулам из теории упругости) , одним из которых является следующий:

- рассчитайте (термех) порядок и диапазон напряжений на нагружаемом элементе, исходя из условий его применения;
- рассчитайте (сопромат) диапазон деформаций на этом элементе и в местах предполагаемого размещения тензодатчиков;
- выберите оптимальное место на элементе для размещения тензодатчиков (наиболее просто - приклеить тензодатчик сопротивления нужной конфигурации и базы);
- скомпонуйте измерительную схему;
- проведите калибровку (тарировку) вашей измерительной схемы в максимально приближенных к реальным условиях;
с рассчетами погрешностей и точности

и, наконец, проведите натурные измерения

использование измерительных преобразователей в виде индуктивных датчиков с двигающимся элементом, положение которого преобразуется в измерительный сигнал, неоправданно усложняет поставленную вами задачу - "...замерять напряжение в лапе...", так как требует дополнительных узлов и элементов преобразования деформаций в нагружаемом элементе в перемещения сердечника индуктивного датчика ...

успехов вам, в этом увлекательном занятии

Для "лап" из d=6мм стеклопластиковых стержней при длине лапы 100мм вашего "хексопода" изгибающий момент имеет смысл измерять непосредственно прогибом лапы, только если ваш робот весит килограмм 20 .

В других случаях целесообразнее или изменять саму лапу, надо городить упругий подвес лапы и измерять его деформацию.

Как правило, роботы подобного типа в качестве механизмов привода используют стандартные рулевые машинки, у них ток потребления пропорционален усилию.

Я бы для начала попробовал измерять усилие через ток потребления привода.

это откуда такие данные? )) величину деформации я уже назвал.

Мне эти пути тоже кажутся более перспективными.
Решение еще может сильно зависеть от того, нужно ли просто отследить некий порог нагрузки (предельно-допустимую нагрузку) или нужно иметь представление о точном текущем значении нагрузки.

Из практического опыта работы с композитными материалами.

Я учитывал тот факт, что лап 6, и лапа нагружается весом робота под углом к ней в 30 градусов, (один из пределов), и заявленную вами 10% разрешающую способность.

Диаметр 3-4мм для веса в 1 кг мне кажется более перспективным, с точки зрения наклеивания тензорезисторов на поверхность стержня.
Другие механические методы могут быть реализованы и при другой толщине.

Хотя, вон, в "битвах роботов" роботы и по 120кг бывают - там и не такие лапы могут быть