Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Design and construction of galvanometric microforce tester

Sandra Radzimska

Abstract

The purpose of the work was the design and implementation of a digitally controlled force setter of small value, with a resolution of the order of micronewtons. It is a device necessary to study the so-called micro-force sensors, too sensitive and with too small a measuring range to use e.g. standard weights. A magnetoelectric system was chosen as the appropriate actuator, which allowed to generate a moment proportional to the flowing current, acting on the moving pointer, which served as the arm of the Setter. To control the actuator, a popular Arduino compatible platform was selected, the Arduino Uno microprocessor board, which is called "The heart of the system." Through the I2C protocol, it communicated with a 16-bit analog-to-digital converter, generating the desired voltage. The book "Arduino 65 practical projects" by John Boxall was used to write a dedicated program in C language. The microcontroller board had to be additionally connected to the universal board, potentiometer, control buttons and LCD display. After placing the elements in a standard housing, the magnetoelectric system was connected to the analog-to-digital converter. It was additionally placed at the end of the movable arm, which facilitates testing using a setter. Preliminary characteristics of the setter were collected using a high resolution magnetoelectric analytical balance made by Radwag. Based on the initial characteristics, the range of given forces was obtained, and their value depending on the control voltage set from the DAC. After entering the coefficients obtained by linear regression into the program code, a ready device was obtained. As part of the work, sample tests of the micro-force sensor with an amorphous core type 2714A, developed at the Sensors and Measurement Systems Plant, were carried out using the developed Setter. Measurements of the change in sensor inductance under the influence of the setpoint force from the Setter show compliance with literature data.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Sandra Radzimska (FM) Sandra Radzimska,, Faculty of Mechatronics (FM)
Title in Polish
Projekt i wykonanie galwanometrycznego zadajnika mikrosił
Supervisor
Michał Nowicki (FM/IMBE) Michał Nowicki,, The Institute of Metrology and Biomedical Engineering (FM/IMBE)Faculty of Mechatronics (FM)
Certifying unit
Faculty of Mechatronics (FM)
Affiliation unit
The Institute of Metrology and Biomedical Engineering (FM/IMBE)
Study subject / specialization
, Automatyka i Robotyka (Automation and Robotics)
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
10-12-2019
Issue date (year)
2019
Reviewers
Roman Szewczyk (FM/IMBE) - Sieć Badawcza ŁUKASIEWICZ – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów (PIAP) Roman Szewczyk,, The Institute of Metrology and Biomedical Engineering (FM/IMBE)Faculty of Mechatronics (FM)Author's external affiliation: Sieć Badawcza ŁUKASIEWICZ – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów (PIAP) Michał Nowicki (FM/IMBE) Michał Nowicki,, The Institute of Metrology and Biomedical Engineering (FM/IMBE)Faculty of Mechatronics (FM)
Keywords in Polish
galwanometr, mikrosiły , mikrokontroler
Keywords in English
galvanometer , microforce , microcontroller
Abstract in Polish
Celem pracy był projekt i wykonanie sterowanego cyfrowo zadajnika sił o małej wartości, z rozdzielczością rzędu mikronewtonów. Jest to urządzenie niezbędne do badania tzw. sensorów mikrosił, zbyt czułych i o zbyt małym zakresie pomiarowym, by zastosować np. standardowe odważniki. Jako odpowiedni aktuator został wybrany ustój magnetoelektryczny, pozwalający na generowanie momentu proporcjonalnego do przepływającego prądu, oddziałowującego na ruchomą wskazówkę, która posłużyła jako ramię Zadajnika. Do sterowania aktuatorem wybrano popularną platformę kompatybilną z Arduino, płytkę mikroprocesorową Arduino Uno , która jest tzw. „sercem układu”. Poprzez protokół I2C komunikowała się ona z 16-bitowym przetwornikiem analogowo-cyfrowym, generującym żądane napięcie. Wykorzystano książkę „Arduino 65 praktycznych projektów” Johna Boxalla w celu napisania dedykowanego programu w języku C. Płytkę mikrokontrolera należało dodatkowo przyłączyć do płytki uniwersalnej, potencjometru, przycisków sterujących oraz wyświetlacza LCD. Po umieszczeniu elementów w standardowej obudowie, połączono do przetwornika analogowo-cyfrowego ustrój magnetoelektryczny. Został on dodatkowo umieszczony na końcu ruchomego ramienia, co ułatwia przeprowadzenie testów z wykorzystaniem zadajnika. Wstępne charakterystyki zadajnika zebrano przy pomocy magnetoelektrycznej wagi analitycznej dużej rozdzielczości firmy Radwag. Na podstawie wstępnych charakterystyk otrzymano zakres zadawanych sił, oraz ich wartość w zależności od zadanego z przetwornika DAC napięcia sterującego. Po wprowadzeniu do kodu programu współczynników uzyskanych dzięki regresji liniowej, otrzymano gotowe urządzenie. W ramach pracy przeprowadzono też przykładowe badania sensora mikrosił z rdzeniem amorficznym typ 2714A opracowanego w zakładzie Sensorów i Systemów Pomiarowych z zastosowaniem opracowanego Zadajnika. Pomiary zmiany indukcyjności czujnika pod wpływem siły zadanej z Zadajnika wykazują zgodność z danymi literaturowymi.
File
  • File: 1
    DyplomSR.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 36584

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT6572d0e730bc4468aa796fd864f57772/
URN
urn:pw-repo:WUT6572d0e730bc4468aa796fd864f57772

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page