Ανάπτυξη και κατασκευή συστήματος μετρήσεων παραμορφώσεων με χρήση ηλεκτροεπιμηκυνσιομέτρων (strain gages) και Arduino

Abstract

Στην παρούσα πτυχιακή εργασία υλοποιείται ένα σύστημα, το οποίο βασίζεται στην πλατφόρμα Arduino και έχει τη δυνατότητα μέτρησης παραμορφώσεων σε υλικά με χρήση ηλεκτροεπιμηκυνσιομέτρου (strain gage). Το ηλεκτροεπιμηκυνσιόμετρο είναι ο κατ' εξοχήν αισθητήρας που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση παραμορφώσεων και στην παρούσα εργασία χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με τον μικροελεγκτή ATmega328, τον ενισχυτή - ADC μετατροπέα HX711 και την γέφυρα Wheatstone. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων και υπολογισμών θα εμφανίζονται στην οθόνη LCD του συστήματος που αναπτύχθηκε . Η ανάπτυξη της εργασίας γίνεται σε τέσσερα κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζονται εισαγωγικές και γενικές έννοιες για την παραμόρφωση, τον μικροελεγκτή Arduino, το ηλεκτρεπιμηκυνσιόμετρο, τον ενισχυτή - ADC μετατροπέα HX711 και για τη λειτουργία της γέφυρας Wheatstone. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφονται αναλυτικά τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν για την υλοποίηση του παραπάνω συστήματος, η χρήση τους καθώς και ο ρόλος του καθενός στο εν λόγω σύστημα. Στο τρίτο κεφάλαιο αναπτύσσεται η διαδικασία σχεδίασης, κατασκευής και προγραμματισμού του συστήματος μέτρησης παραμορφώσεων. Αναλυτικά, περιγράφεται η συνδεσμολογία του συστήματος και δίνεται λεπτομερή περιγραφή της λειτουργίας του. Επίσης, αναλύεται ο κώδικας που εκτελεί ο μικροελεγκτής AT mega 328 της πλατφόρμας Arduino, ανά υπορουτίνα και η λειτουργία της καθεμίας. Στο τέταρτο κεφάλαιο, παρουσιάζονται οι μετρήσεις παραμόρφωσης που πραγματοποιήθηκαν με το παραπάνω σύστημα και η σύγκριση τους με μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν με εμπειρική συσκευή παραμόρφωσης. Στο τέλος του τέταρτου κεφαλαίου, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα καθώς και αναφέρονται κάποιες προτάσεις για την μελλοντική επέκταση της συσκευής που υλοποιήθηκε.