37款傳感器與模塊的提法,在網絡上廣泛流傳,其實Arduino能夠兼容的傳感器模塊肯定是不止37種的。鑒於本人手頭積累了一些傳感器和模塊,依照實踐出真知(一定要動手做)的理念,以學習和交流為目的,這里准備逐一動手試試做實驗,不管成功與否,都會記錄下來---小小的進步或是搞不定的問題,希望能夠拋磚引玉。
【Arduino】168種傳感器模塊系列實驗(資料+代碼+圖形+仿真)
實驗四十六:350Ω高精度電阻式應變片傳感器 (彎曲感測器)
應變片
是由敏感柵等構成用於測量應變的元件。電阻應變片的工作原理是基於應變效應制作的,即導體或半導體材料在外界力的作用下產生機械變形時,其電阻值相應的發生變化,這種現象稱為“應變效應”。
為了系列實驗和了解應變片,我特意去網上買了一片,就是其體積挺驚人,在包裝盒里面好不容易才找到它
應變效應
金屬導體的電阻值,隨着它受力所產生機械變形(拉伸或壓縮)的大小而發生變化的現象,稱之為金屬的電阻應變效應。電阻值將發生變化這種現象稱為“應變效應”。根據應變效應將應變片粘貼於被測材料上被測材料受到外界作用產生的應變就會傳送到應變片上使應變片的電阻值發生變化通過測量應變片電阻值的變化就可得知被測機械量的大小。
應變效應應用范圍十分廣泛,可測量應變、應力、力矩、位移、加速度、扭矩等物理參量。電阻式應變片應用模式有兩種,一是將應變片粘貼於彈性剛體上組成平衡電橋,然后接到轉換電路,構成專用應變傳感器;二是將應變片粘貼於被測物體上,然后接到專用應變儀直接讀取應變量。
電阻應變片
電阻應變片的工作原理是基於應變效應制作的,即導體或半導體材料在外界力的作用下產生機械變形時,其電阻值相應的發生變化,這種現象稱為“應變效應”。半導體應變片是用半導體材料制成的,其工作原理是基於半導體材料的壓阻效應。壓阻效應是指當半導體材料某一軸向受外力作用時,其電阻率發生變化的現象。應變片是由敏感柵等構成用於測量應變的元件,使用時將其牢固地粘貼在構件的測點上,構件受力后由於測點發生應變,敏感柵也隨之變形而使其電阻發生變化,再由專用儀器測得其電阻變化大小,並轉換為測點的應變值。金屬電阻應變片品種繁多,形式多樣,常見的有絲式電阻應變片和箔式電阻 應變片。箔式電阻應變片是一種基於應變——電阻效應制成的,用金屬箔作為敏感柵的,能把被測試件的應變量轉換成電阻變化量的敏感元件。
工作原理
電阻應變計有兩方面的應用:一是作為敏感元件,直接用於被測試件的應變測量;另一是作為轉換元件,通過彈性元件構成傳感器,用以對任何能轉變成彈性元件應變的其它物理量作間接測量。用應變片測量時,將其粘貼在被測對象表面上。當被測對象受力變形時,應變片的敏感柵也隨同變形,其電阻值發生相應變化,通過轉換電路轉換為電壓或電流的變化,從而實現應變的測量。
金屬電阻應變片的工作原理是電阻應變效應,即金屬絲在受到應力作用時,其電阻隨着所發生機械變形(拉伸?蜓顧?)的大小而發生相應的變化。電阻應變效應的理論公式如下:
R=ρ*(L/S)
式中:ρ—電阻率(Ω·mm2/m) L—金屬絲的長度(m) S—金屬絲的截面積(mm2)
由上式可知,金屬絲在承受應力而發生機械變形的過程中,ρ、L、S三者都要發生變化,從而必然會引起金屬絲電阻值的變化。當受外力伸張時,長度增加,截面積減小,電阻值增加;當受壓力縮短時,長度減小,截面積增大,電阻值減小。因此,只要能測出電阻值的變化,便可知金屬絲的應變情況。這種轉換關系為
ΔR/R=Koε
式中:R—金屬絲電阻值的變化量;
Ko—金屬材料的應變靈敏系數,它主要由試驗方法確定,且在彈性極限內基本為常數值;
ε—金屬材料的軸向應變值,即ε=ΔL/L,因此又稱ε為長度應變值,對金屬絲而言,其值勤在0.24~0.4之間。
在實際應用中,將金屬電阻應變片粘貼在傳感器彈性元件或被測飢械零件的表面。當傳感器中的彈性元件或被測機械零件受作用力產生應變時,粘貼在其上的應變片也隨之發生相同的機械變形,引起應變片電阻發生相應的變化。這時,電阻應變片便將力學量轉換為電阻的變化量輸出。
主要參數
◎型號:BF350-3AA
◎靈敏系數:2.00-2.20
◎靈敏系數分散:≤±1%
◎應變極限:2.0%
◎疲勞壽命:≥1M
◎柵絲:長x寬3.2(W)x 3.1(D)mm
◎基底尺寸:7.1(W)x 4.5(D)mm
◎基底材料:改性酚醛基底。
◎柵絲材料:康銅箔(Constantan)制成,全封閉結構。
◎阻值:350Ω
傳感器說明 Product IntroduceTOP
◎應變片的電阻變化很微小,需搭配小信號放大電路使用檢測其微小的變化,通常選擇一個電路,這個電路中應變片電阻的變化能對電路起到控制作用,使電路能夠輸出與電阻變化類似的電信號(電壓或電流),然后對這個信號進行適當的處理就可以(放大處理)。
◎電阻應變片的工作原理是基於應變效應制作的,即導體或半導體材料在外界力的作用下產生機械變形時,其電阻值相應的發生變化,這種現象稱為“應變效應”。
◎將應變片貼在被測定物上,使其隨着被測定物的應變一起彎曲,這樣里面的金屬箔材就隨着應變彎曲。很多金屬在機械性地彎曲時其電阻會隨之變化。
◎也可稱為彎曲感測器,檢測彎曲度換算的,把應變片貼在載體上如:鐵鋁塑料片然后彎曲載體,就應變片檢測到彎曲輸出電壓就會發生變化。可以把應變片貼在任何物體上,檢測彎曲,然后模塊彎曲轉換電壓。
原理:檢測彎曲度換算的,把應變片貼在載體上如:鐵鋁塑料片然后彎曲載體,就應變片檢測到彎曲輸出電壓就會發生變化,可以把應變片貼在任何物體上,檢測彎曲,然后我們模塊彎曲轉換電壓。
模塊規格
◎電壓:5V
◎二級管反向保護,防止電源接反了
◎板上帶有藍色LED電源指示燈
◎模擬量輸出
◎彎曲度越大輸出電壓越高
◎帶有調零電位器
◎可以用電位器調節輸出起始電壓
◎輸出模擬電壓:0 ~ 3.5V(未驗證)
◎板子背后印有引腳輸出定義
◎彎曲應變片就可以改變輸出電壓
◎彎曲感測器(內含):
◎靈敏系數:2.0
◎應變極限:2%
◎導線長:約2cm
◎感測器尺寸:7.1(L)x 5(W)mm
◎基底材料:改性酚醛基底
◎柵絲材料:康銅
◎阻值:350歐姆
◎疲勞壽命:>10000000次
◎助焊劑:普通焊錫松香
/* 【Arduino】168種傳感器模塊系列實驗(46) 實驗四十六:350Ω高精度電阻式應變片傳感器 (BF350箔式彎曲感測器) */ void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(A0,INPUT); pinMode(13,OUTPUT); } void loop() { Serial.println(analogRead(A0)); delay(50); if (digitalRead(A0)) { digitalWrite(13,LOW); } else { digitalWrite(13,HIGH); delay(500); } }