咚咚咚————【电路设计】关于赛车的应力采集设计原理
一、应力的危害
一、开裂：因为应力的存在，在受到外界作用后（如移印时接触到化学溶剂或者烤漆后端时高温烘烤），会诱使应力释放而在应力残留位置开裂。开裂主要集中在浇口处或过度填充处。
二、变形：因为残留应力的存在，因此产品在室温时会有较长时间的内应力释放或者高温时出现短时间内残留应力释放的过程，同时产品局部存在位置强度差，产品就会在应力残留位置产生翘曲或者变形问题。
三、尺寸变化：因为应力的存在，在产品放置后或处理的过程中，如果环境达到一定的温度，产品就会因应力释放而发生变化。
如果在赛车驾驶的过程中出现因应力出现的零件开裂变形后果是不敢想象的，所以设计时需要使用仿真软件对赛车车架、悬架等部件进行应力分析。在制造出来后还需进行实际的应力测量与测试保证各部件能在赛车高强度的驾驶工况下安全稳定的运行。
针对应力测量，我们今年设计了应力相关的数字采集模块，使用32位高性能主控与ADS1118德州仪器公司生产的16bit高精度ADC芯片实现了多路16bit精度模拟量数据采集。通过在车身部件上安装大量的箔式电阻应变片，根据应变片在承受应力而发生机械变形的过程中必然会引起应变片电阻值的变化。将应变片接入中惠斯通电桥将△R值转换为△V通过运算放大器进行放大后使用单片机进行采集变可得知微应变值的原理。采集赛车驾驶中的应力变化为后续设计改进提供帮助。
二、应变片选用
型号：BF350-3AA/1.5AA
灵敏系数:2.0
应变:2%
栅丝：长x宽2x3.5mm
基底尺寸：长x宽5x4.5mm
基底材料：改性酚醛基底。
栅丝材料：康铜
阻值：350欧姆
三、电阻应变片公式
dR/R=Ks*ε
其中,Ks为材料的灵敏系数，其物理意义是单位应变的电阻变化率，标志着该类丝材电阻应变片效应显著与否。ε为测点处应变，无量纲。因为材料的灵敏系数Ks以确定，所以应变ε与电阻变化率dR/R成线性关系
四、应力采集电路&计算公式
惠斯通电桥
R1与R2中段输出电压V1，流过R1、R2的电流I1
R3与Rx中段输出电压V2，流过R3、Rx的电流I2
推导公式:
I1=VCC/(R1+R2)
V1=R1I1=R2I1
I2=VCC/(R3+Rx)
V2=RxI2=Rx{VCC/(R3+Rx)}
△V=V1+V2
其中R1、R2、R3都等于350欧姆，V1为定值=1/2VCC，将电桥输出的△V代入公式可得Rx值，再由dR/R=Ksε计算出微应变公式
等式：350Ω+Rx=(5VRx)/(V1-△V)
因为V1值固定=1/2VCC所以变换后
等式：350+Rx=(5Rx)/(2.5-△V)==> Rx=350/{5/{(2.5-△V)-1}}
五、应力采集C程序
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unsigned float D1,D2,D3,D4,Rx;
D1=350.00;
D2=5.00;
D3=(2.5-△V);
D4=(D2/D3)-1.00;
Rx=D1/D4;
//输入参数△V=0.3V运行程序得Rx=275Ω
//当然进入到ADC芯片的电压值是经过运算放大器放大的，计算时需代入运放的放大倍数再进行计算。
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标签：应力,应变,V1,Rx,电路设计,采集,赛车,咚咚 来源： https://blog.csdn.net/qq_43600271/article/details/100164850
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