[發明專利]一種圓盤多功能運動參數試驗方法

有效

• 申請號: 202011010472.7
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112150898B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 程森林;潘定坤;趙志威;徐旭華;廖鑫浩
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18;G01D21/02
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種圓盤多功能運動參數試驗方法，屬于自動化領域。該方法為：應變片貼于試驗者握手兩端，當試驗者握住握手運動時，握手會產生應變，粘貼在表面的電阻片也會產生應變，應變片的阻值會發生變化，并通過電橋測量電路將應變片阻值變化率轉換為輸出電壓，該電壓信號先經過運算放大器放大，再由A/D轉換電路將電壓模擬量轉換為數字量信號，然后將其輸出給單片機，再將結果傳給顯示電路顯示?？梢愿鶕嶒炓笤賵A圈外圍自由貼若干對小磁鋼，磁體數量不同測量的精度和結果也不同。

技術領域

本發明屬于自動化領域，涉及一種圓盤多功能運動參數試驗方法。

背景技術

在高校電類相關專業中，關于自動檢測和傳感器應用是機電一體化技術、電氣自動化技術和電子信息工程技術等專業所要培養的一種核心技術，其承載了感知工業、環境等參量的撿取、轉換與傳導等功能，使之運用電氣設備對工業設施、環境狀況進行有效監測和控制成為可能。器械健身是對肌肉進行鍛煉的一種最佳方法研究在器材健身中我們運動量多少、力量大小和熱量消耗多少具有重要的現實意義。

在以上問題的基礎上，現提出一種基于圓盤多功能運動實驗平臺，利用傳感器來測量各類信息鍛煉學生動手能力。該實驗裝置可以分別利用霍爾傳感器和光電編碼器來測量圓盤運動角度并求得運動距離，通過應變片來檢測力的大小。本實驗裝置可以通過對單片機編寫程序來做圓盤運動角度和位移的兩種傳感器對比實驗，且該實驗裝置可以顯示運動中使用力的大小和消耗的能量。該實驗裝置優點是開放性，鍛煉大家編寫程序能力和對傳感器的運用。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種圓盤多功能運動參數試驗方法。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種圓盤多功能運動參數試驗方法，該方法為：

應變片貼于試驗者握手兩端，當試驗者握住握手運動時，握手會產生應變，粘貼在表面的電阻片也會產生應變，應變片的阻值會發生變化，并通過電橋測量電路將應變片阻值變化率轉換為輸出電壓，該電壓信號先經過運算放大器放大，再由A/D轉換電路將電壓模擬量轉換為數字量信號，然后將其輸出給單片機，再將結果傳給顯示電路顯示；

圓盤轉動時帶動連軸器來帶動光電編碼器旋轉，光電編碼器的脈沖通過單片機中斷來直接實現脈沖的鑒相和計數；

當編碼器輸出的A向脈沖接到單片機的外部中斷INTO，B向脈沖接到I/O端口P1.0，當系統工作時，首先要把INTO設置成下降沿觸發，并開相應中斷；當有效脈沖觸發中斷時，執行中斷處理程序，判別B脈沖是高電平還是低電平；若是高電平，則編碼器正轉，加1計數；若是低電平，則編碼器反轉，減1計數；

霍爾器件所處磁場的磁感應強度大小突變時，輸出電壓也突變，相當于產生一個脈沖信號；單位時間內脈沖數與轉速對應，構成數字量傳感器；待測轉盤上有小磁體，小磁體的對數與分辨率呈正比關系；在小磁鋼附近固定霍爾開關；小磁鋼轉過霍爾開關時，霍爾開關會產生脈沖；待測物體的位移通過所測得的單位時間內脈沖數和握手到圓盤中心的距離進行判斷；

應變片阻值變化率：

其中，K為電阻應變片的靈敏度，ε稱為電阻絲的軸向應變，也稱縱向應變，在應變測量中，即微應變；金屬應變片的電阻變化范圍很小，利用橋式測量轉換電路將ΔR/R轉換為輸出電壓U₀；

兩臂差動電橋電路的電壓輸出為：當初始時R₁＝R₂＝R₃＝R₄＝R則簡化為：

經運放放大后的電壓:其中，D-運放放大倍數；求得使用的力的大小F和輸出給單片機的電壓U_o2的關系為：E為握手的彈性模量；

當小磁體都貼滿16個時霍爾傳感器每經過一個磁體，運動的距離為：則由霍爾傳感器測得的運動距離為：n為總共經過的磁體個數；