Wie kann ich die Neigung/Kompression einer Zange oder Krokodilklemme elektronisch messen?

Ich möchte die Breite (eigentlich die Kompression / Dehnung) elektronisch messen, auf die die einzelnen Klingen eines Objekts gedehnt wurden. Oder alternativ könnte ich einen anderen Parameter messen, den ich dann durch Datenkalibrierung auf die Verschiebung abbilden kann.

Insbesondere habe ich es mit einem Miniaturwerkzeug (wenige cm lang) zu tun, dessen Umriss einer Krokodilklemme (oder Zange) ähnelt. Betrachten Sie also etwas wie eines der Objekte im folgenden Bild.

Wie kann ich den folgenden Abstand elektronisch mit einer Auflösung von etwa 0,1 mm über eine Vollausdehnung von ~ 10 mm verfolgen/messen?

Mir fällt kein Wandler oder Phänomen ein, das ich dieser Bewegung zuordnen und eine so feine Auflösung erzielen könnte. Zum Beispiel:

  • Vielleicht kann ich die Parallelplattenkapazität messen - wäre das in diesem Szenario genau genug?

  • Oder vielleicht könnte ich eine Feder zwischen die beiden Backen legen und die Kompression messen - aber wie würde ich die Kompression der Feder messen?

  • CV ist keine praktikable Option, da ich den Sensor so kompakt machen möchte, dass ich die Daten protokollieren kann, wo immer ich möchte.

messen

BEARBEITEN: Aktualisiert mit hinzugefügter Illustration basierend auf der Antwort von @Michael Karas und dem Vorschlag von @Matt Young.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Befestigen Sie es an einem digitalen Außenmessschieber ?
@AndreKR: Tolle Idee, aber das wäre vielleicht etwas zu groß. Idealerweise möchte ich den Clip selbst zum Sensor machen und eine Art Wandler entweder am oberen oder am unteren Ende des Clips befestigen und die Daten vor Ort protokollieren. Vielleicht schaue ich mal nach, ob es eine Variante dieses Außensattels gibt, die kompakter ist.

Antworten (3)

Ich denke, Sie möchten sich kleine Dehnungsmessstreifen ansehen. Dehnungsmessstreifen sind ein Widerstandselement, das den Widerstand in Bezug auf sehr kleine Änderungen der in das Sensorelement eingeführten Längsspannung ändert. Diese bestehen im Allgemeinen aus einem Trägermaterial vom Kunststofftyp mit darauf gedruckten Schleifen aus Widerstandsmaterial. Im Allgemeinen besteht ein Sensor aus zwei in Reihe geschalteten Widerstandselementen wie ein Spannungsteiler. Diese werden dann zu einer Brückenschaltung verdrahtet, die über einen Instrumentenverstärker überwacht wird.

Die Sensoren werden oft mit einem aufklebbaren Klebstoff hergestellt, um sie auf dem Substrat zu befestigen. Im Fall von etwas wie Ihrem Allegator-Clip könnten Sie zwei Sensoren verwenden, die nur entlang der Außenlänge der Allegator-Clip-Baugruppe angebracht sind.

Das war mein erster Gedanke, aber das OP gibt nicht an, was diese Dinge fesseln werden. Wenn die Öffnung verfolgt werden soll, ohne dass ein Objekt gegriffen wird, werden die Backen nicht belastet und ein Dehnungsmessstreifen liefert keine brauchbaren Informationen.
@Michael: Das ist eine großartige Idee. Aber ich versuche zu verstehen: Angenommen, ich würde diese Widerstandselemente an den Außenflächen der Krokodilklemme anbringen. Und nehmen wir an, der Clip greift ein Objekt, sagen wir ein Kabel mit 6 mm Durchmesser. Offensichtlich würde aufgrund des Objekts zwischen den Klammerarmen eine Kraft ausgeübt, aber in Längsrichtung ENTLANG der Oberfläche jedes Arms würde es keine Belastung geben, oder? Oder verstehe ich nicht, wo das DMS-Element platziert werden soll?
@MattYoung: Ja, der Clip würde tatsächlich verwendet werden, um starre Objekte zu greifen und ihre Dickenänderung im Laufe der Zeit zu messen. Der Clip-ähnliche Sensor in meinem Fall wäre eine natürliche Möglichkeit, das Objekt auszudehnen oder zusammenzuziehen.
@OrCa Sie sollten die Dehnungsmessstreifen auf jeder Seite der Krokodilklemme außen und direkt über dem Drehpunkt anbringen, um maximale Belastung zu erzielen. Haben Sie zwei, erhalten Sie eine Temperaturkompensation. Sie müssen auch die Nichtlinearität der Feder berücksichtigen, die die Backen geschlossen hält.
@MattYoung: So etwas wie oben? (Siehe meine neue Illustration, die in der Frage hinzugefügt wurde). Aber die Messelemente bewegten sich näher an „C“ und „D“, um sich idealerweise genau über dem Drehpunkt zu zentrieren, nehme ich an.
Antwort auf @MattYoung - Ja, die Dehnungsmessstreifen könnten verwendet werden, um zu erkennen, wie weit die Backen der Krokodilklemme geöffnet sind. Was Sie tatsächlich messen würden, ist die Biegespannung, die auf den Backenarm des Clips ausgeübt wird und durch die Feder des Clips induziert wird. Sobald dies in einem System platziert wurde, würde eine Kalibrierung durchgeführt werden, um Messwerte aufzuzeichnen, die von dem Dehnungsmessstreifen für mehrere Positionen der Backen genommen wurden, wie [geschlossen, 1/3 offen, 2/3 offen und vollständig offen]. Diese Datenpunkte würden als Referenzpunkte gespeichert. Dann wäre im eigentlichen Betrieb der Sensorwert (Fortsetzung)
(Fortsetzung von oben) genommen und dann überprüft, welcher Satz von Kalibrierungspunkten dazwischen lag. In diesem Bereich würde dann eine lineare Interpolation durchgeführt, um die tatsächliche Backenöffnungsposition zu bestimmen. Je nachdem, wie nichtlinear die Backenposition zur Sensorposition tatsächlich war, wären mehr oder weniger Kalibrierungspunkte erforderlich. Beachten Sie, dass die Dehnungsmessstreifen-Idee für jede Art von "loser" oder "freier" Komponentenmessung nicht nützlich wäre. Es wäre gut, die Biegespannung in einem Materialstück zu messen, das durch eine aufgebrachte Kraft ausgeübt wird.
@MichaelKaras: Ihre Kommentare notiert. Klingt so, als würde das gut funktionieren. Selbst wenn die gemessene Dehnung in Bezug auf die Kieferöffnungsverschiebung nicht linear wäre, könnte ich eine Vorkalibrierung wie angegeben durchführen. Die Kalibrierung wäre einfach, indem beispielsweise die Klemmbacken eines Messschiebers verwendet werden, die zwischen dem Clip angeordnet sind.
@MichaelKaras: Was das eigentliche Messelement betrifft, wie wäre es mit so etwas wie diesem Omega 1-Achsen-Produkt, da ich die Dehnung nur in Längsrichtung messen werde?: Omega SGD-1.5/12 (Obwohl dieses spezielle nicht mit einem geliefert wird Klebstoff.)
@OrCa - Ja, das ist die Idee für einen einachsigen Dehnungsmessstreifen. Sie müssten damit experimentieren, welche Größe für Ihre Anwendung geeignet ist. Beachten Sie in dem von Ihnen verlinkten Bild, wie sich das Widerstandselement hin und her bewegt - dies geschieht, damit Sie einen Multiplikatoreffekt dafür erhalten, wie stark das Widerstandselement gedehnt oder komprimiert wird. Das abgebildete platziert 26 Elemente über die Belastungszone.
@MichaelKaras: Ah, das ist ordentlich; Ich habe das nicht bemerkt - ich habe mich gefragt, wie sie es stressempfindlicher gemacht haben. (Wenn ich ein Standarddrahtstück belaste, ändert sich sein Widerstand überhaupt nicht sichtbar.)
@MichaelKaras: Ich würde zwei Messgeräte nutzen (eines komprimiert, während das andere gedehnt wird) in dem Sinne, dass ich Temperatureffekte aufheben und auch die Empfindlichkeit für jedes Volt Erregung verdoppeln könnte, wenn ich eine Halbbrückenkonfiguration wie in verwende dieses Schema . Verstehe ich das richtig?
@OrCa - Im Falle des Krokodilklemmen-Szenarios würden die beiden Sensoren beide im selben Modus (Komprimierung) arbeiten. Um einen im entgegengesetzten Modus zu betreiben, müssten Sie ihn an der Innenseite des Backenarms anbringen, wo die Klemmung der Backe versucht, das Material zu dehnen. --- Dies führt zu der Erkenntnis, dass die Krokodilklemme eine Dehnung des Materials entlang der Seiten jeder Backe und eine Kompression nur entlang der äußeren Oberseite (Unterseite) der Backenarme sieht. Wenn Ihr Sensor zu breit ist und sich am Ende auf die Seiten wickelt, kann dies zu einer geringeren Netzsignalerkennung führen.
@MichaelKaras: Hab dich. (Hatte vergessen, dass ich die Messgeräte an zwei separaten Armen platzierte). Und danke für die Warnung bezüglich der Sensorbreite.
@MichaelKaras: Und in Anbetracht dessen ist im Grunde der EINZIGE Grund für die beiden an zwei Armen angebrachten Messgeräte die Aufhebung des Temperatureffekts. Wenn ich dagegen vier Messgeräte anbringen würde, eines oben und unten an JEDEM Arm, dann könnte ich auch effektiv die doppelte Empfindlichkeit pro Anregungsvolt herauspressen.

Ich würde mir einen Flexsensor wie diesen von Sparkfun ansehen. Der Widerstand variiert je nach Grad der Biegung. Sie können ihn als „U“-Schlaufe in Ihrer Schere montieren, sodass sich der Sensor beim Öffnen oder Schließen der Schere zu einem engeren oder lockereren „U“ biegt.

Leider bieten diese Biegesensoren und Dehnungssensoren meiner Erfahrung nach bei weitem nicht die Präzision, die ich benötige, und es scheint auch eine Drift im Laufe der Zeit zu geben.

Abhängig von Ihrer Werkzeugkonfiguration kann ein Mikropotentiometer funktionieren. ... Ich bin schrecklich neu darin

Wie kann ich die Neigung/Kompression einer Zange oder Krokodilklemme elektronisch messen?
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