¿Cómo puedo medir electrónicamente la inclinación/compresión de unas pinzas o pinzas de cocodrilo?

Me gustaría medir electrónicamente el ancho (realmente la compresión/extensión) al que se han estirado las hojas constituyentes de un objeto. O, alternativamente, podría medir algún otro parámetro que luego pueda asignar al desplazamiento mediante la calibración de datos.

En particular, estoy tratando con una herramienta en miniatura (unos pocos cm de largo) cuyo contorno se asemeja a una pinza de cocodrilo (o alicates). Así que considere algo como cualquiera de los objetos en la imagen de abajo.

¿Cómo puedo rastrear/medir electrónicamente el espacio a continuación con una resolución de aproximadamente 0,1 mm en una extensión a escala completa de ~ 10 mm?

No puedo pensar en ningún transductor o fenómeno que pueda asignar a este movimiento y obtener una resolución tan fina. Por ejemplo:

  • Tal vez pueda medir la capacitancia de placas paralelas, ¿sería eso lo suficientemente preciso en este escenario?

  • O tal vez podría colocar un resorte entre las dos mordazas y medir la compresión, pero ¿cómo mediría la compresión del resorte?

  • CV no es una opción viable porque deseo que el sensor sea lo suficientemente compacto como para poder registrar los datos donde lo desee.

medida

EDITAR: Actualizado con una ilustración agregada basada en la respuesta de @Michael Karas y la sugerencia de @Matt Young.ingrese la descripción de la imagen aquí

Adjuntarlo a un calibrador exterior digital ?
@AndreKR: Gran idea, pero tal vez sería demasiado grande. Idealmente, deseo hacer que el clip en sí sea el sensor y tener algún tipo de transductor conectado al extremo superior o al extremo inferior del clip, y registrar los datos in situ. Tal vez miraré a ver si hay alguna variante de esa pinza exterior que sea más compacta.

Respuestas (3)

Creo que quieres mirar pequeños medidores de deformación. Los medidores de deformación son un elemento resistivo que cambia la resistencia en relación con cambios muy pequeños en la tensión longitudinal introducida en el elemento sensor. Estos generalmente están hechos de un material de soporte de tipo plástico con bucles de material resistivo impresos sobre él. Generalmente, un sensor se compone de dos elementos resistivos en serie como un divisor de voltaje. Luego, estos se conectan a un circuito de puente que se monitorea a través de un amplificador de instrumentación.

Los sensores a menudo se fabrican con una barra de pegamento para unirlos al sustrato. En el caso de algo como su clip de cocodrilo, podría usar dos sensores simplemente conectados a lo largo de la longitud exterior del conjunto del clip de cocodrilo.

Ese fue mi primer pensamiento, pero el OP no dice qué cosas serán apasionantes. Si se va a seguir la apertura sin sujetar un objeto, no habrá tensión en las mordazas y un medidor de tensión no proporcionará información útil.
@Michael: Esta es una gran idea. Pero estoy tratando de entender: supongamos que tuviera que unir estos elementos resistivos en las caras exteriores de la pinza de cocodrilo. Y supongamos que el clip sujeta un objeto, digamos un cable de 6 mm de diámetro. Obviamente, se aplicaría una fuerza debido al objeto entre los brazos del clip, pero longitudinalmente A LO LARGO de la superficie de cada brazo, no habría tensión, ¿verdad? ¿O no entiendo dónde se debe colocar el elemento de galga extensiométrica?
@MattYoung: Sí, el clip se usaría para sujetar objetos rígidos y medir su variación de grosor a lo largo del tiempo. El sensor tipo clip en mi caso sería una forma natural de permitir que el objeto se expanda o se contraiga.
@OrCa Querrá colocar los medidores de tensión a cada lado de la pinza de cocodrilo, afuera y justo sobre el punto de pivote para obtener la máxima tensión. Tener dos le dará compensación de temperatura. También deberá considerar la no linealidad del resorte que mantiene las mordazas cerradas.
@MattYoung: ¿Algo como lo anterior? (Vea mi nueva ilustración agregada en la Pregunta). Pero los elementos de medición se movieron más cerca de 'C' y 'D', de modo que idealmente se centrarían exactamente sobre el punto de pivote, supongo.
Respondiendo a @MattYoung: sí, los medidores de tensión podrían usarse para detectar qué tan abiertas están las mandíbulas de la pinza de cocodrilo. Lo que en realidad estaría midiendo es la tensión de flexión impuesta en el brazo de la mordaza del clip que es inducida por el resorte del clip. Una vez que se colocaba en un sistema, se realizaba una calibración para registrar las lecturas tomadas del medidor de tensión para varias posiciones de las mordazas, como [cerrado, 1/3 abierto, 2/3 abierto y completamente abierto]. Estos puntos de datos se guardarían como puntos de referencia. Luego, durante la operación real, la lectura del sensor sería (continuación)
(continuación de arriba) tomado y luego verificado qué conjunto de puntos de calibración estaba en el medio. Luego se realizaría una interpolación lineal en ese rango para determinar la posición real de apertura de la mandíbula. Dependiendo de cuán no lineal sea realmente la posición de la mordaza con respecto a la posición del sensor, se requerirán más puntos de calibración o menos. Tenga en cuenta que la idea de la galga extensiométrica no sería útil para ningún tipo de medición de componentes "sueltos" o "libres". Sería bueno medir la tensión de flexión en una pieza de material impuesta por una fuerza aplicada.
@MichaelKaras: Se tomaron nota de sus comentarios. Parece que esto funcionará bien. Incluso si la tensión detectada no fuera lineal con respecto al desplazamiento de apertura de la mandíbula, podría realizar una precalibración como se indicó. La calibración sería fácil usando, por ejemplo, las mordazas de un calibrador colocadas entre el clip.
@MichaelKaras: En cuanto al elemento de medición real, ¿qué tal algo como este producto Omega de 1 eje, ya que solo mediré la tensión longitudinalmente?: Omega SGD-1.5/12 (aunque este en particular no viene con un adhesivo.)
@OrCa: sí, esa es la idea de un medidor de tensión de un solo eje. Tendría que experimentar con cuál sería el tamaño adecuado para su aplicación. Observe en la imagen que vinculó cómo el elemento resistivo gira de un lado a otro; eso se hace para obtener un efecto multiplicador de cuánto se estira o comprime el elemento resistivo. El que se muestra coloca 26 elementos en la zona de estrés.
@MichaelKaras: Ah, eso es genial; No me di cuenta de eso... Me preguntaba cómo lo hicieron más sensible al estrés. (Cuando aplico tensión a una pieza estándar de alambre, su resistencia no cambia visiblemente).
@MichaelKaras: estaría aprovechando dos medidores (uno comprimido mientras que el otro está estirado) en el sentido de que podría anular los efectos de la temperatura y también obtener el doble de sensibilidad para cada voltio de excitación si uso una configuración de medio puente como en este esquema . ¿Estoy entendiendo esto correctamente?
@OrCa: en el caso del tipo de escenario de pinza de cocodrilo, los dos sensores estarían funcionando en el mismo modo (compresión). Para que uno funcione en el modo opuesto, sería necesario colocarlo en el interior del brazo de la mordaza, donde la sujeción de la mordaza trata de estirar el material. --- Esto lleva a darse cuenta de que la pinza de cocodrilo verá el estiramiento del material a lo largo de los lados de cada mordaza y la compresión solo a lo largo de la parte superior exterior (inferior) de los brazos de la mordaza. Si su sensor es demasiado ancho y terminó enrollándose en los lados, esto podría conducir a una menor detección de señal neta.
@MichaelKaras: Te tengo. (Había olvidado que estaba colocando los medidores en dos brazos separados). Y gracias por la advertencia sobre el ancho del sensor.
@MichaelKaras: Y con todo eso en mente, básicamente, la ÚNICA razón por la que se colocaron dos indicadores en dos brazos es la anulación del efecto de la temperatura. Mientras que si tuviera que colocar cuatro indicadores, uno en la parte superior e inferior de CADA brazo, también sería capaz de exprimir efectivamente el doble de sensibilidad por voltio de excitación.

Miraría un sensor flexible como este de Sparkfun. La resistencia varía dependiendo de la cantidad de flexión. Puede montarlo como un bucle en 'U' dentro de sus tijeras para que cuando las tijeras se abran o cierren, el sensor se flexione en una 'U' más apretada o más suelta.

Desafortunadamente, estos sensores de flexión y sensores de estiramiento en mi experiencia no brindan la precisión que necesito, y también parece haber una desviación con el tiempo.

Un micropotenciómetro podría funcionar según la configuración de su herramienta. ... Soy terriblemente nuevo en esto

¿Cómo puedo medir electrónicamente la inclinación/compresión de unas pinzas o pinzas de cocodrilo?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v