DP #1 WMS 설계/제작/실험 보고서 - strain을 철제 자에 연결하여 추의 무게에 따라 달라지는 철제 자의 저항을 LabVIEW프로그램을 통해 정밀하게 측정

소개글

DP #1 WMS 설계/제작/실험 보고서 - strain을 철제 자에 연결하여 추의 무게에 따라 달라지는 철제 자의 저항을 LabVIEW프로그램을 통해 정밀하게 측정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

● 요약
● 설계/제작/실험 과제-설계의 목적, 과제 내용 요약
● 설계/제작/실험 방법
● 그림 및 사진
● 공학해석
● 프로그래밍-LabVIEW
● 결과 및 검토-측정 결과 및 분석
　　　　　　　-Bolt 수 –Vout
　　　　　　　-Bolt 수 –Strain
　　　　　　　-Stress- Strain curve
● 결론
● 참고 자료

본문내용

은 이번 DP #1 WMS 설계/제작/실험을 통해 strain을 철제 자에 연결하여 추의 무게에 따라 달라지는 철제 자의 저항을 LabVIEW프로그램을 통해 정밀하게 측정하였다.
◎설계/제작/실험 과제-설계의 목적, 과제 내용 요약
본 설계 프로젝트는 일정 범위의 중량을 측정하기 위하여 외팔보(Catilever Beam)의 굽힘, 스트레인게이지 및 WBC(Wheatshone Bridge Circuit)등의 원리를 적용한 시스템을 구축하여 중량 (외팔보 하중작용)기반의 프로그래밍 언어인 LabVIEW에 의해 Graph 및 Table등으로 나타낼 수 있는 중량측정시스템 WMS를 설계/제작/실험 하는 것이다. 이 측정 장치는 측정가능 하중 범위 내에서 임의의 하중을 측정하여 그 성능이 확인되어야 한다.
◎설계/제작/실험 방법
실험의 첫 번째 단계는 중량(측정 매체 무게)을 스트레인게이지에 작용시키는 방법을 결정하는 것이다. 이는 외팔보에 게이지를 부착시킴으로써 달성될 수 있다.
그 다음에는 WBC 회로 설계도를 보고 표준 Breadboard에 저항과 전선을 연결한다. 그 다음에는 Breadboard를 A/D Converter에 연결한다.
다음 단계는 측정의 용이성을 위해 중량의 작용 위치를 정하고 스트레인게이지와 중량의 작용 위치간의 거리를 구한다.
외팔보에 버킷을 설치하고 알려진 중량의 측정 매체를 버킷안에 넣으면서 실험을 진행한다.
◎그림 및 사진
회로 설계도
strain gage
WBC 회로도를 보고 Breadboard에
저항과 전선을 연결 strain gage를 외팔보에 부착시킬 때 사용한 약품
본드 : 접착제로서 스트레인 게이지와 자를 접착시킨다.
촉매제 : 접착제와의 접착을 촉진시킨다.
코팅제 : 스트레인 게이지를 외부로부터 보호한다.
솔벤트 : 스트레인 게이지와 테이프를 분리할 때 원활하게 한다.

1.흑연으로 표시한 십자 선을 지운다.
2.본드(접착제)로 자에 묻힌다.
3.스트레인 게이지와 자를 접착시키기 위해 5분가량 눌러준다.
4.스트레인 게이지를 보호하기 위해 코팅제를 바른다.
바인더로 외팔보와 책상을 고정시킨다.
버킷을 외팔보와 연결한다.
실험측정 전 LabVIEW 프로그램을 세팅한다.
매체(추)를 하나씩 넣을 때마다 매번 측정해 기록한다.
버켓에 중량의 측정 매체(추)를 넣는 과정
LabVIEW 프로그래밍을 통한 수치계산
◎공학해석
◎프로그래밍-LabVIEW
●LabVIEW란 무엇인가?
- 그래픽 기반 프로그래밍 언어
- 자체 컴파일러
- 순서도 개념을 프로그래밍에 도입
- 쉽고 강력한 프로그래밍
●LabVIEW에서 사용 또는 구동되는 하드웨어
데스크톱PC, 휴대용PC, PXI산업용 컨트롤러, Programmable Automation Controller, 임베디드 컨트롤러, 비전 시스템, 휴대용 디바이스, NI RIO 상의 FPGA, 마이크로프로세서, 센서
◎결과 및 검토
●측정 결과 및 분석
WMS 테스트 팀명 : 우공비
TEST
비고
1차
2차
NI
myDAQ
DMM측정
배터리 전압
5.05V
5.05V
E = 193GPa
= 2.085
b(폭) = 25mm
t(두께) = 1mm
L = 228mm
WBS(without P/M)
2.4mv
3.2mv
WBS(withP/M) zero balance
0mv
0mv
WBC (shunt calibration)
5.7mv
5.8mv
Resister
119.9
119.9
Calibration Resistor
25.1K
25.1K
Calibration Strain = <(1/)*/(+)>*
2280
2280
Calibration Factor =
400
393
LabVIEW 측정
stress (MPa)
strain
(mV)
Bolts
=6WL/(b)
test
=
test
수량
중량 W (g)
3720.96
19.3
323.2
0.05
0.8510
1
68
7441.92
38.6
570.2
0.07
1.5019
2
136
11162.88
57.8
446.7
0.14
1.1765
3
204
14883.84
77.1
940.22
0.19
2.4782
4
272
18604.80
96.4
817.1
0.24
2.1528
5
340
22325.76
116
1187.2
0.29
3.1291
6
408
26046.72
135
1433.8
0.34
3.7800
7
476
29767.68
154
1557.1
0.39
4.1054
8
544
33488.64
174
1557.1
0.44
4.1054
9
612
37209.60
193
1926.6
0.48
5.0817
10
680
<분석>
위 측정 자료를 분석한 결과 중량이 늘어날수록 외팔보는 변형이 더욱 크게 일어나며 변형률이 크게 증가할수록 Strain Gage 저항변하는 크게 일어나 WBC출력 전압이 증가하며 A/D Converter를 통해 PC에 데이터가 전송되어 LabVIEW 프로그램을 통해 우리가 확인할 수 있음을 알았다. 이론값과 측정값이 차이 나는 이유는 여러 가지 변수가 있겠지만 전문가의 실력이 아닌 실력으로 Strain Gage를 부착시키는 과정에서 문제가 생기지 않았을까 생각한다.
●Bolt 수
매체(추)의 수가 증가할수록 이론값으론 정비례 함수가 나타나고 실험값으로는 비슷하게 추의 개수에 비례해 증가하였다.
●Bolt 수 Strain
볼트수가 증가함에 따라 이론값(응력)은 정비례로 증가한다.
실험값(응력)은 비레함수로 나타나지만 만큼 이론값에 근접하진 않는다.
●Stress- Strain curve
◎결론
외팔보에 Strain Gage를 부착하여 중량하중에 따른 저항의 변화를 측정하기 위해 LabVIEW 프로그램을 통해 측정을 하였는데 그 실험 결과 훅의 법칙에 따라 중량하중과 응력은 비례하였다. 그때 변형률 또한 중량하중과 비례하며 Strain e & 고유저항 Rg 의 관계에 따라 변형률은 저항변화와 비례하므로 중량하중에 증가할수록 외팔보의 저항변화가 증가하여 Breadboard의 전체전압이 증가함을 알 수 있다.
◎참고 자료 공학설계입문(국민대학교 기계시스템공학부) p287 ~ p307

키워드

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