[发明专利]一种圆盘多功能运动参数试验方法

说明书

本发明涉及一种圆盘多功能运动参数试验方法，属于自动化领域。该方法为：应变片贴于试验者握手两端，当试验者握住握手运动时，握手会产生应变，粘贴在表面的电阻片也会产生应变，应变片的阻值会发生变化，并通过电桥测量电路将应变片阻值变化率转换为输出电压，该电压信号先经过运算放大器放大，再由A/D转换电路将电压模拟量转换为数字量信号，然后将其输出给单片机，再将结果传给显示电路显示。可以根据实验要求再圆圈外围自由贴若干对小磁钢，磁体数量不同测量的精度和结果也不同。

技术领域

本发明属于自动化领域，涉及一种圆盘多功能运动参数试验方法。

背景技术

在高校电类相关专业中，关于自动检测和传感器应用是机电一体化技术、电气自动化技术和电子信息工程技术等专业所要培养的一种核心技术，其承载了感知工业、环境等参量的捡取、转换与传导等功能，使之运用电气设备对工业设施、环境状况进行有效监测和控制成为可能。器械健身是对肌肉进行锻炼的一种最佳方法研究在器材健身中我们运动量多少、力量大小和热量消耗多少具有重要的现实意义。

在以上问题的基础上，现提出一种基于圆盘多功能运动实验平台，利用传感器来测量各类信息锻炼学生动手能力。该实验装置可以分别利用霍尔传感器和光电编码器来测量圆盘运动角度并求得运动距离，通过应变片来检测力的大小。本实验装置可以通过对单片机编写程序来做圆盘运动角度和位移的两种传感器对比实验，且该实验装置可以显示运动中使用力的大小和消耗的能量。该实验装置优点是开放性，锻炼大家编写程序能力和对传感器的运用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种圆盘多功能运动参数试验方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种圆盘多功能运动参数试验方法，该方法为：

应变片贴于试验者握手两端，当试验者握住握手运动时，握手会产生应变，粘贴在表面的电阻片也会产生应变，应变片的阻值会发生变化，并通过电桥测量电路将应变片阻值变化率转换为输出电压，该电压信号先经过运算放大器放大，再由A/D转换电路将电压模拟量转换为数字量信号，然后将其输出给单片机，再将结果传给显示电路显示；

圆盘转动时带动连轴器来带动光电编码器旋转，光电编码器的脉冲通过单片机中断来直接实现脉冲的鉴相和计数；

当编码器输出的A向脉冲接到单片机的外部中断INTO，B向脉冲接到I/O端口P1.0，当系统工作时，首先要把INTO设置成下降沿触发，并开相应中断；当有效脉冲触发中断时，执行中断处理程序，判别B脉冲是高电平还是低电平；若是高电平，则编码器正转，加1计数；若是低电平，则编码器反转，减1计数；

霍尔器件所处磁场的磁感应强度大小突变时，输出电压也突变，相当于产生一个脉冲信号；单位时间内脉冲数与转速对应，构成数字量传感器；待测转盘上有小磁体，小磁体的对数与分辨率呈正比关系；在小磁钢附近固定霍尔开关；小磁钢转过霍尔开关时，霍尔开关会产生脉冲；待测物体的位移通过所测得的单位时间内脉冲数和握手到圆盘中心的距离进行判断；

应变片阻值变化率：

其中，K为电阻应变片的灵敏度，ε称为电阻丝的轴向应变，也称纵向应变，在应变测量中，即微应变；金属应变片的电阻变化范围很小，利用桥式测量转换电路将ΔR/R转换为输出电压U₀；

两臂差动电桥电路的电压输出为：当初始时R₁＝R₂＝R₃＝R₄＝R则简化为：

经运放放大后的电压:其中，D-运放放大倍数；求得使用的力的大小F和输出给单片机的电压U_o2的关系为：E为握手的弹性模量；

当小磁体都贴满16个时霍尔传感器每经过一个磁体，运动的距离为：则由霍尔传感器测得的运动距离为：n为总共经过的磁体个数；