CAN-straingage

목차

◎실험 목적

◎관련 이론
1.변형률
2.박벽원통의 응력
3.스트레인 게이지의 원리 및 종류
4.스트레인과 저항값
5.변형률의 측정 및 보상회로
6.측정방법
7.스트레인 환산법
8.응력 환산법
9.내압, Hoop Stress(와 유도)

◎실험 방법

◎실험 결과

◎고 찰

본문내용

되며 이 부분은 실제로 게이지의 부착에 있어 중요한 역할을 하게 된다. 결선에 사용되는 도구로는 납, 납땜기, 리드선, 터미널, flux 등이 사용되어진다.
먼저 납을 게이지의 탭(Tab) 부분에 뭍힌후 사용할 선을 피복을 벗겨 납을 묻힌다. 사용할 선은 3선(피복선)을 사용하며 게이지의 피복선을 벗겨 한 개의 선과 나머지 두 개의 선을 분리하여, 주선은 서로 꼬아서 연결한다.
리드선은 3선을 각각 분리하여 피복을 벗긴 후 납을 묻혀 둔다. 게이지와의 결선이 완료되면 리드선을 당길시 게이지의 손상을 방지하기 위해 리드선을 고정시키는 작업을 해주어야만 한다.
④보호제의 이용
접착된 게이지는 그대로 두게되면 외부의 노이즈(Noise)나 수분의 흡수, 게이지 표면의 외부 노출로 인한 손상의 우려가 있으므로 보호제를 발라주게 되며 그 용도에 따라 일반형, 방수형, 화학약품 방호, 고온용 등의 여러 가지가 있다.
보호제는 특별한 사용법이 없으며 상황에 따라 여러 번 바르는 방법과 몇 가지를 섞어서 사용하는 방법이 있으며, 여러번 바를 경우에는 반드시 처음 바른 것이 마른 후 다시 바르는 것이 좋다.
⑤스트레인 게이지와 증폭기의 결선
● 선의 종류 및 기호
게이지의 결선은 브릿지의 종류에 따라 최소 3개의 선에서 최대 8개의 선을 사용하게 되며 주로 사용되는 선의 종류 및 기호는 다음과 같다.
▶ 입력 전원부 : 증폭기로부터 게이지에 전원을 공급해주는 선으로 통상 여자전류(Excitation Voltage)라 하며, Exc + (또는 P +), Exc - (또는 P -)로 표시한다.
▶ 신호 출력부 : 게이지에서 발생되는 신호를 증폭기로 보내주는 선으로 통상 신호출력부(signal output)라 하며, Sig + (또는 S +), Sig - (또는 S -)로 표시한다.
▶ 보조 전원부 : 통상은 입, 출력 선으로 구분되나, 일부 변환기(Transducer)나 remote 제어 등을 위해 보조전원을 필요로 하며 이는 결국 입력 전원부와 연결된다. Exc. sense + (또는 RS +), Exc. sense - (또는 RS-)로 표시한다.
▶ 기타부분 : 센서나 게이지의 shunt calibration을 위해 사용되는 선으로 cal로 표시되는 선과 Shield 또는 ground의 목적으로 사용되는 선으로 GND (또는 chassis)로 표시되는 선이 있다.
● Quarter bridge의 결선
통상 2개의 선으로 결선을 하며, 입력전원선과 출력신호선으로 구분되지만, 현재에는 3선의 결선법을 취하고 있다. 3선의 결선법을 사용하는 주된 이유는 하나의 선을 회로 내부의 더미게이지(Dummy gage)에 연결을 해주면 더미게이지(Dummy gage)로 연결되는 리드(Lead)선과 게이지로 연결되는 선이 같으므로 도선의 저항차이를 줄여 환경에 적응이 용이 하도록 해준다. 3선식의 연결방법은 아래의 그림 1.7과 같다.
7 스트레인 환산법
5000=x×2 (∵ 5000με= 2V)
x=2500
8 응력 환산법
P: 내압
t: 캔두께
r: 캔반지름
E: 탄성계수
v: 포와송의 비
: hoop strain
:hoop stress
- aluminum
탄성계수: 71GPa, 포와송의 비: 0.33
9 와유도
-박판원통의 응력해석에서 양끝이 막힌 경우
이 경우에는 축 방향의 구속이 없으므로 가 작용하게 되며, 와 가 각각 주응력의 평면 응력 상태가 된다. 후크의 법칙에 의해 각 주응력 방향의 변형도는
반경방향 응력
축방향 응력
-식 유도
◆
◆
위의 두식에 의해서
-식 유도
◆
◆
위의 두 식에서
◎실험 방법
1. 재료를 준비한다.(맥주cass CAN:재질-알루미늄 합금)
2. CAN의 겉표면을 사포로 고르게 연마 후 알콜로 닦아낸다
3. 스트레인 게이지를 스카치테이프에 붙인후 이를 함께 CAN의 연마된 부분에 붙 인다
4. 다시금 스카치테이프를 살짝 뗀후 부식액으로서 스트레인게이지의 뒷면을 칠한 다
5. 순간접착제로 스트레인게이지를 접착시킨후 스카치테이프를 제거한다.
6. TAB부분에 전선을 납땜하여 붙인다.(주의할것)
7. 오실로스코프에 연결하여 0점을 맞춘다
8. CAN을 흔든 후에 전압을 측정한다.
9. CAN을 딴 후에 전압을 측정한다.
10.CAN의 두께와 직경을 측정한다.
◎실험 결과
-사용된 CAN의 종류: cass맥주CAN
-CAN의 재질: 알루미늄 합금 2014-T6로 가정
-CAN의 두께: 0.117mm
-CAN의 반지름: 32.95mm
① CAN을 흔든 후 전압, 응력 및 내압: (0mV → 11mV)
② CAN을 딴 후 전압, 응력 및 내압: (11mV → -463mV)
③ CAN이 받는 내압 및 응력의 차이값
④ 알루미늄의 항복강도 :
⑤ 안전계수
3.98
◎고 찰
① 이므로 CAN은 파단되지 않는다. 오히려 CAN은 충격이나 또는 부식에 의해서 파단될 것이라고 예상된다. 맥주CAN의 내압은 일반적으로 보다 작음을 알 수 있었다. 그리고 항복응력에 기준하여 최대허용내압을 구해보면이므로 축 방향 이 아니라 반경방향으로 파단이 일어 날것이다.
따라서
임을 알 수 있다.
② 알루미늄 CAN의 재질을 정확하게 알 수가 없었기에 알루미늄 합금 2014-T6로 가정하 고 응력 해석을 수행하였다.
③ CAN의 겉표면을 사포로 연마할 때 고르게 연마되지 않았던 것 같다. 이 때문에 스트레 인 게이지 부착시에 오차가 발생했으리라 예상된다. 또한 스트레인 게이지를 CAN의 hoop에 평행하게 부착하여야 하나 사람의 손으로 부착하기 때문에 정확한 부착이 어려 웠다. 따라서 다소 오차가 발생했으리라 생각된다.
④ 스트레인 게이지의 뒷면과 재료사이에 접착제로서 부착시킬 때에 접착제의 영향으로 실 험 결과에 오차가 발생했을 것이다.
⑤ 납땜 시에 TAB의 크기가 너무나 작았기 때문에 전선의 부착이 어려웠다. 그리고 전선의 저항이 다소 작용하였을 것이다.
⑥ CAN을 흔든 후 전압측정시에 손의 압력에 의해 CAN의 내압이 올라 갔을 것이라 생각 된다.
⑦ CAN의 두께와 직경측정시에 정확한 값을 얻기 위해 마이크로미터를 사용하여 10번을 측정을 하여 이의 평균값으로서 사용하였다.

키워드

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