Company Logo
ООО "Измерительные Системы" представляет высококачественное измерительное оборудование из Германии - датчики крутящего момента, датчики силы, измерительную электронику, испытательные стенды.


Форма входа

Случайно

Измерение силы на парусных яхтах

Измерение силы на парусных яхтах

Fachhochschule Westküste: Kevin Ohliger, Dipl.-Ing. Thomas Seydlitz, Prof. Dr.-Ing. Rainer Veyhl; Partner: LORENZ MESSTECHNIK GmbH

Оригинал статьи (.pdf, англ, ~ 250 кб)

Перевод АЛЬФА-СЕНСОР © 2010

Анализ проблемы и концепция решения
Часто победа в парусной регате определяется не только умелыми действиями команды, но и от надлежащего оборудования яхты. В области оборудования всегда есть возможность оптимизации. До сих пор сила определялась интуитивно. С появлением современных технологий измерения, стало возможным проводить оптимизацию оборудования, используя точные результаты измерения.
В данном случае, это задача измерения силы, которая действует на крепление тросов мачты в продольном направлении. Система измерения в таком приложении должна быть очень прочной, легкой и должна иметь малое потребление энергии.
В рамках данного проекта сила измерялась при помощи датчика силы типа К-100 и USB-интерфейса от компании LORENZ MESSTECHNIK GmbH.

Яхта X79 в Westküste

Рис 1: Яхта X79 в Westküste

Функциональный принцип

  • Датчик силы установливается между натяжным устройством и стальным тросом (растяжкой) (Рис. 2).
  • Сигнал от датчика силы усиливается и преобразуется из аналогового сигнала в цифровой сигнал посредством USB-интерфейса, который питается от USB-порта персонального компьютера (ПК).
  • Цифровой сигнал передается через USB-интерфейс на ПК, обрабатывается там посредством специализированного программного обеспечения. Данные измерений и обработки сохраняются на ПК.
  • Параметры датчика силы:

-      тип K-100 от LORENZ MESSTECHNIK GmbH
-      номинальный диапазон: ± 5 кН
-      точность: 0,3 % от полной шкалы

f_ya_2-

Установка датчика силы   Натурные испытания

Рис. 2: Установка датчика силы и натурные испытания

Датчик силы

Датчик силы растяжения K-100 содержит измерительное тело, на котором расположен тензометричеcкий мост Wheatstone. Тензометрический мост датчика силы подключается непосредственно к интерфейсу LCV-USB. Резьбовые шпильки с обеих сторон предназначены для надежного механического соединения с проушинами.

Схема датчика силы    Установленный датчикСхема датчика силы и установленный датчик

Измерительный интерфейс для датчиков LCV-USB

Измерительный интерфейс для датчиков LCV-USB

Необходимые компоненты для работы с программным обеспечением:

  • Датчик с интерфейсом LCV-USB
  • Программное обеспечение (не требует установки)
  • USB-драйвер для интерфейса
  • Драйвер виртуального COM-порта
  • USB-заглюшка (ключ) для полной версии

-  Запись данных в файл
-  Поддержка 3-х дополнительных интерфейсов LCV-USB

Работа интерфейса без ПО:

  • Датчик с интерфейсом LCV-USB
  • USB-драйвер для интерфейса
  • Функции ПО:

-      Настройка интерфейса LCV-USB
-      Презентация измеренных данных
-      Вывод измеренных данных в файл формата CSV

LabVIEW

  • Совместимо

ПО пользователя

  • Доступно описание протокола для интерфейса LCV-USB и для датчиков с интерфейсом RS-485 (090110g.pdf)

Техническая реализация

Датчик силы был установлен на парусной яхте X79 и защищен изолирующим кожухом, который защищал датчик от экстремальных воздействий окружающей среды, таких как значительные температурные колебания и воздействие соленой воды. Измерительный усилитель и ноутбук были установлены в защищенном помещении яхты (гальюне). Связь с ПК осуществлялась по USB-кабелю. Сбор данных силы, воздействующей на растяжку, был автоматизиров программным обеспечением Agilent-VEEpro и Matlab-Script (Рис. 3). После того, как измерения стартовали, измерительные значения с частотой опроса 2 Гц поступали на ПК и визуализировались на квази-аналоговом дисплее. Измеренные значения регистрировались для того, чтобы заархивировать их в файле. График измеренных значений представлялся в текущем и долговременном режимах при помощи алгоритма сжатия данных. Число успешных и незавершенных передач было зафиксировано и отображено.

Пользовательский интерфейс для настройки и визуализации измерений силы
Рис. 3: Пользовательский интерфейс для настройки и визуализации измерений силы, воздействующей на растяжку. Вверху: отображение текущих значений, внизу: отображение долговременного мониторинга.

Результаты

  • Описанное измерение силы было проверено при лабораторных условиях. Сравнительные измерения подтвердили правильность метода.
  • Запись текущих значений  и регистрация результатов измерения на ПК были выполнены успешно в реальных условиях. Система измерения успешно работала в условиях влажной соленой среды со значитительными колебаниями температуры.
  • На Рис. 4 показаны два различных графика изменения силы в постоянном режиме и различные ситуациях регаты.
  • Оба графика дают представление о пиковых значениях силы, которые вызваны волнами и порывами ветра.
  • Также можно отследить значительное уменьшение силы.

С вышеописанным методом измерения силы возможно точно определить и уравновесить изменения силы. Это может принести решающий успех для победы в парусной регате. Ура.   

Постоянная сила (слева) и уменьшающаяся сила (справа)

Рис. 4: Постоянная сила (слева) и уменьшающаяся сила (справа)
*

Конвертер величин


Исходная величина:
Значение:

Требуемое значение:

Десятичный знак - "."


Книги!

Copyright ООО "Измерительные Системы" 2009-2013. Mr.Sanders.