스트레인 게이지를 DAQ 디바이스에 연결하기

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시작하기 전의 주의사항

본 문서에서는 스트레인 게이지 측정을 위해 DAQ 디바이스를 설정하고 와이어링하는 방법을 단계별로 설명합니다. NI DAQ 하드웨어 사용을 시작하기 전에 반드시 어플리케이션 개발 환경과 NI-DAQmx 드라이버 소프트웨어를 설치해야 합니다. 더 자세한 정보는 LabVIEW 및 NI-DAQmx 설치하기 문서를 참조하십시오.

스트레인 측정의 기본

스트레인 게이지로 변형률을 측정할 수 있습니다. 스트레인 게이지는 디바이스에 가해지는 변형률에 비례하여 전기 저항이 달라지는 디바이스이며, 신호 컨디셔닝 기능도 가지고 있습니다. 스트레인 게이지를 사용할 때, 스트레인 게이지를 테스트 중인 디바이스에 연결하고, 힘을 가한 후 저항(Ω)의 변화를 감지하여 변형률을 측정합니다. 스트레인 게이지는 물질의 스트레스나 진동에 대한 응답으로 변화된 전압을 반환합니다. 스트레인 게이지의 일부에서 저항의 변화는 물질의 변형을 나타냅니다. 스트레인 게이지에는 구동, 일반적으로 전압 구동, 전압 측정의 선형화가 필요합니다.

변형률 측정에서 몇 마이크로스트레인(µε) 이상의 양이 관련되는 경우는 거의 없습니다. 그러므로 변형률을 측정할 때는 저항의 매우 작은 변화도 정확하게 측정할 수 있어야 합니다. 예를 들어, 테스트 시편이 500 µε의 큰 변형률을 보일 때 게이지 인자가 2인 스트레인 게이지의 전기 저항 변화는 2 × (500 × 10 -6 ) = 0.1%에 불과합니다. 120 Ω의 경우, 이는 불과 0.12 Ω에 해당합니다.

Wheatstone 브리지

저항에서 이렇게 작은 변화를 측정하고 온도 감도를 보완하기 위해, 스트레인 게이지는 전압 또는 전류 구동 소스에서 Wheatstone 브리지 설정을 사용하는 경우가 많습니다. 다음 그림은 일반적인 Wheatstone 브리지로, 구동 전압 VEX가 브리지에 적용되는 네 개의 저항 다리를 가진 네트워크입니다. 이 다리 중 하나 이상이 감지할 수 있는 활성 요소가 될 수 있습니다.

그림 1. Wheatstone 브리지

Wheatstone 브리지는 두 병렬 전압 분배(Voltage Devider) 회로와 전기적으로 같습니다. R1과 R2는 하나의 전압 분리 회로를 구성하며, R3와 R4는 두 번째 전압 분리 회로를 구성합니다. 두 전압 분리의 중간 노드 사이의 Wheatstone 브리지 출력을 측정합니다.

온도 변화나 시편에 적용되는 변형률 변화와 같은 물리적인 현상은 Wheatstone 브리지 감지 요소의 저항을 변화시킵니다. Wheatstone 브리지 설정을 사용하여 감지 요소가 시편의 물리적 변화에 대응하여 생성하는 저항의 작은 변화를 측정할 수 있습니다.

게이지 인자

스트레인 게이지의 기본 파라미터는 변형율에 대한 민감도로, 양적으로 게이지 인자로 표현됩니다. 게이지 인자는 전기 저항의 부분 변화에 대한 길이의 부분 변화의 비율, 즉 변형률입니다. 게이지 인자는 브리지의 각 게이지에서 같아야 합니다.

금속 스트레인 게이지의 게이지 인자는 일반적으로 약 2입니다. 특정한 스트레인 게이지의 실제 게이지 인자는 센서 제조업체에 문의하거나 센서 관련 문서를 참조하십시오.

공칭 게이지 저항

공칭 게이지 저항은 전혀 변형되지 않은 상태에 대한 스트레인 게이지의 저항입니다. 특정한 게이지의 공칭 게이지 저항은 센서 제조업체에 문의하거나 센서 관련 문서를 참조하십시오. 브리지의 각 arm의 저항은 변형되지 않은 브리지의 경우 같아야 합니다. 예를 들어 두 스트레인 게이지와 두 참조 저항이 있는 경우, 두 게이지는 같은 공칭 게이지 저항값을 가지고 있어야하며 참조 저항의 저항값은 스트레인 게이지의 공칭 저항값과 같아야 합니다.

스트레인 게이지의 타입

스트레인 게이지 설정은 Wheatstone 브리지로 구성됩니다. 게이지는 Wheatstone 브리지의 모든 활성 요소의 집합입니다. 브리지 설정에는 쿼터 브리지, 반 브리지, 완전 브리지의 세 가지 타입이 있습니다. Wheatstone 브리지의 활성 요소 다리의 개수가 브리지 설정의 타입을 결정합니다. 축 방향 변형률, 굽힘 변형률, 또는 양쪽 모두를 측정할 수 있습니다.

 설정
활성 요소 개수
 쿼터 브리지
1
 하프 브리지
2
 풀 브리지
4

테이블 1. 스트레인 게이지 설정

NI-DAQmx 변형률 버추얼 채널은 다음 방정식을 사용하여 전압 측정값을 변형률 단위로 스케일합니다.

Vr = (VCH / VEX)STRAINED – (VCH / VEX)UNSTRAINED

여기에서 VEX는 구동 전압이며, VCH는 측정된 전압입니다.

쿼터 브리지 타입 I

다음 그림은 쿼터 브리지 타입 I에서 스트레인 게이지 저항의 축 설정 위치를 보여줍니다.

그림 2. 쿼터 브리지 타입 1 설정

쿼터 브리지 타입 I 스트레인 게이지 설정에는 다음과 같은 특징이 있습니다:

  • 단일 활성 스트레인 게이지 요소가 축 또는 굽힘 변형률의 주응력 방향으로 장착됩니다.
  • 반 브리지 완성과 함께 더미 저항으로 불리는 수동 쿼터 브리지 완성 저항을 사용합니다.
  • 온도가 변하면 측정의 정확도가 떨어집니다.
  • 1000 µε에서 감도는 ~ 0.5 mVout / VEX 입력입니다.

그림 3. 쿼터 브리지 타입 I 회로 다이어그램

그림 3과 같이 회로 다이어그램에서 다음의 기회가 사용됩니다:

  • R1는 반 브리지 완성 저항입니다.
  • R2는 반 브리지 완성 저항입니다.
  • R3은 더미 저항으로 불리는 쿼터 브리지 완성 저항입니다.
  • R4는 인장 변형률(+ε)을 측정하는 활성 스트레인 게이지 요소입니다.
  • VEX는 구동 전압입니다.
  • RL은 도선 저항입니다.
  • VCH는 측정된 전압입니다.

쿼터 브리지 타입 II

다음 그림은 쿼터 브리지 타입 II에서 스트레인 게이지 저항의 축 설정 위치를 보여줍니다.

그림 4. 쿼터 브리지 타입 II 설정

쿼터 브리지 타입 II 스트레인 게이지 설정에는 다음과 같은 특징이 있습니다:

  • 하나의 활성 스트레인 게이지 요소와 더미 저항으로 불리는 하나의 수동 온도 감지 쿼터 브리지 요소가 있습니다, 활성 요소가 축 또는 굽힘 변형률 방향으로 장착됩니다. 더미 게이지는 변형률 시편과 열 접촉에 가깝게 장착되나, 시편에 접착되지는 않습니다. 또한 일반적으로 주응력 방향의 변형률 축에 대해 직각이나 수직방향으로 장작됩니다. 이 설정은 반 브리지 타입 I 설정과 혼동하기 쉽습니다. 그러나 반 브리지 타입 I 설정에서는 R3 요소가 활성이며 변형률 시편에 부착되어 있어 포아송 비의 효과를 측정하게 됩니다.
  • 반 브리지 완성을 제공하는 완성 저항이 있습니다.
  • 온도를 보정합니다.
  • 1000 µε에서 감도는 ~ 0.5 mVout / VEX 입력입니다.

그림 5. 쿼터 브리지 타입 II 회로 다이어그램

회로 다이어그램에서는 다음 기호가 사용됩니다.

  • R1는 반 브리지 완성 저항입니다.
  • R2는 반 브리지 완성 저항입니다.
  • R3은 더미 저항으로 불리는 쿼터 브리지 온도 감지 요소입니다.
  • R4는 인장 변형률(+ε)을 측정하는 활성 스트레인 게이지 요소입니다.
  • VEX는 구동 전압입니다.
  • RL은 도선 저항입니다.
  • VCH는 측정된 전압입니다.

반 브리지 타입 I

다음 그림은 반 브리지 타입 I에서 스트레인 게이지 저항의 축 설정 위치를 보여줍니다.

그림 6. 반 브리지 타입 I 설정

반 브리지 타입 I 스트레인 게이지 설정에는 다음과 같은 특징이 있습니다:

  • 두 활성 스트레인 게이지 요소가 있으며, 한 요소는 축 변형률의 방향으로 장착되고 포아송 게이지로 작동하는 다른 요소는 주응력 방향의 변형률 축에 수평이나 수직 방향으로 장착됩니다.
  • 반 브리지 완성을 제공하는 완성 저항이 있습니다.
  • 축과 굽힘 변형률을 감지합니다.
  • 온도를 보정합니다.
  • 물질의 포아송 비로 인한 주요 변형률 측정의 축적된 영향을 보정합니다.
  • 1000 µε에서 감도는 ~ 0.65 mVout / VEX 입력입니다.

그림 7. 반 브리지 타입 I 회로 다이어그램

회로 다이어그램에서는 다음 기호가 사용됩니다.

  • R1는 반 브리지 완성 저항입니다.
  • R2는 반 브리지 완성 저항입니다.
  • R3은 포아송 효과(-ε) 때문에 발생하는 압축을 측정하는 활성 스트레인 게이지 요소입니다.
  • R4는 인장 변형률(+ε)을 측정하는 활성 스트레인 게이지 요소입니다.
  • VEX는 구동 전압입니다.
  • RL은 도선 저항입니다.
  • VCH는 측정된 전압입니다.

반 브리지 타입 II

반 브리지 타입 II 설정은 굽힘 변형률만 측정합니다. 다음 그림은 반 브리지 타입 II에서 스트레인 게이지 저항의 굽힘 설정 위치를 보여줍니다.

그림 8. 반 브리지 타입 II 설정

반 브리지 타입 II 스트레인 게이지 설정에는 다음과 같은 특징이 있습니다:

  • 두 활성 스트레인 게이지 요소가 있으며, 한 요소는 변형률 시편의 위쪽에 축 변형률의 방향으로 장착되고 다른 요소는 아래쪽에 축 변형률의 방향으로 장착됩니다.
  • 반 브리지 완성을 제공하는 완성 저항이 있습니다.
  • 굽힘 변형률을 감지합니다.
  • 축 변형률을 무시합니다.
  • 온도를 보정합니다.
  • 1000 µε에서 감도는 ~ 1 mVout / VEX 입력입니다.

그림 9. 반 브리지 타입 II 회로 다이어그램

회로 다이어그램에서는 다음 기호가 사용됩니다.

  • R1는 반 브리지 완성 저항입니다.
  • R2는 반 브리지 완성 저항입니다.
  • R3은 압축 변형률(-ε)을 측정하는 활성 스트레인 게이지 요소입니다.
  • R4는 인장 변형률(+ε)을 측정하는 활성 스트레인 게이지 저항입니다.
  • VEX는 구동 전압입니다.
  • RL은 도선 저항입니다.
  • VCH는 측정된 전압입니다.

완전 브리지 타입 I

완전 브리지 타입 I 설정은 굽힘 변형률만을 측정합니다. 다음 그림은 완전 브리지 타입 I에서 스트레인 게이지 저항의 굽힘 설정 위치를 보여줍니다.

그림 10. 완전 브리지 타입 I 설정

완전 브리지 타입 I 스트레인 게이지 설정에는 다음과 같은 특징이 있습니다:

  • 네 개의 활성 스트레인 게이지 요소가 있으며, 두 요소는 변형률 시편의 위쪽에 굽힘 변형률의 방향으로 장착되고 다른 두 요소는 아래쪽에 굽힘 변형률의 방향으로 장착됩니다.
  • 굽힘 변형률을 매우 민감하게 감지합니다.
  • 축 변형률을 무시합니다.
  • 온도를 보정합니다.
  • 도선 저항을 보정합니다.
  • 1000 µε에서 감도는 ~ 2.0 mVout / VEX 입력입니다.

그림 11. 완전 브리지 타입 I 회로 다이어그램

회로 다이어그램에서는 다음 기호가 사용됩니다.

  • R1은 압축 변형률(-ε)을 측정하는 활성 스트레인 게이지 요소입니다.
  • R2는 인장 변형률(+ε)을 측정하는 활성 스트레인 게이지 요소입니다.
  • R3은 압축 변형률(-ε)을 측정하는 활성 스트레인 게이지 요소입니다.
  • R4는 인장 변형률(+ε)을 측정하는 활성 스트레인 게이지 요소입니다.
  • VEX는 구동 전압입니다.
  • RL은 도선 저항입니다.
  • VCH는 측정된 전압입니다.

완전 브리지 타입 II

완전 브리지 타입 II 설정은 굽힘 변형률만을 측정합니다. 다음 그림은 완전 브리지 타입 II에서 스트레인 게이지 요소의 굽힘 설정 위치를 보여줍니다.

그림 12. 완전 브리지 타입 II 설정

완전 브리지 타입 II 스트레인 게이지 설정에는 다음과 같은 특징이 있습니다:

  • 활성 스트레인 게이지 요소가 네 개 있습니다. 두 요소는 굽힘 변형률의 방향으로 장착되는데, 하나는 변형률 시편의 위쪽에, 다른 하나는 아래쪽에 장착됩니다. 다른 두 요소는 포아송 게이지로 작용하며, 변형률의 주응력 방향 축에 대해 수직이나 수평으로 장착되는데, 하나는 변형률 시편의 위쪽에, 다른 하나는 아래쪽에 장착됩니다.
  • 축 변형률을 무시합니다.
  • 온도를 보정합니다.
  • 물질의 포아송 비로 인한 주요 변형률 측정의 축적된 영향을 보정합니다.
  • 도선 저항을 보정합니다.
  • 1000 µε에서 감도는 ~ 1.3 mVout / VEX 입력입니다.

그림 13. 완전 브리지 타입 II 회로 다이어그램

회로 다이어그램에서는 다음 기호가 사용됩니다.

  • R1은 포아송 효과(-ε)를 측정하는 활성 스트레인 게이지 요소입니다.
  • R2는 인장 포아송 효과(+ε)를 측정하는 활성 스트레인 게이지 요소입니다.
  • R3은 압축 변형률(-ε)을 측정하는 활성 스트레인 게이지 요소입니다.
  • R4는 인장 변형률(+ε)을 측정하는 활성 스트레인 게이지 요소입니다.
  • VEX는 구동 전압입니다.
  • RL은 도선 저항입니다.
  • VCH는 측정된 전압입니다.

완전 브리지 타입 III

다음 그림은 완전 브리지 타입 III에서 스트레인 게이지 저항의 축 설정 위치를 보여줍니다. 완전 브리지 타입 III 설정은 축 설정만을 측정합니다.

그림 14. 완전 브리지 타입 III 설정

완전 브리지 타입 III 스트레인 게이지 설정에는 다음과 같은 특징이 있습니다:

  • 활성 스트레인 게이지 요소가 네 개 있습니다. 두 요소는 축 변형률의 방향으로 장착되는데, 하나는 변형률 시편의 위쪽에, 다른 하나는 아래쪽에 장착됩니다. 다른 두 요소는 포아송 게이지로 작용하며, 변형률의 주응력 방향 축에 대해 수직이나 수평으로 장착되는데, 하나는 변형률 시편의 위쪽에, 다른 하나는 아래쪽에 장착됩니다.
  • 온도를 보정합니다.
  • 굽힘 변형률을 무시합니다.
  • 물질의 포아송 비로 인한 주 변형률 측정의 축적된 영향을 보정합니다.
  • 도선 저항을 보정합니다.
  • 1000 µε에서 감도는 ~ 1.3 mVout / VEX 입력입니다.

그림 15. 완전 브리지 타입 III 회로 다이어그램

회로 다이어그램에서는 다음 기호가 사용됩니다.

  • R1은 포아송 효과(-ε)를 측정하는 활성 스트레인 게이지 요소입니다.
  • R2는 인장 변형률(+ε)을 측정하는 활성 스트레인 게이지 요소입니다.
  • R3은 포아송 효과(-ε)를 측정하는 활성 스트레인 게이지 요소입니다.
  • R4는 인장 변형률(+ε)을 측정하는 활성 스트레인 게이지 요소입니다.
  • VEX는 구동 전압입니다.
  • RL은 도선 저항입니다.
  • VCH는 측정된 전압입니다.

스트레인 게이지의 신호 컨디셔닝 필수 조건

스트레인 게이지의 일반적인 신호 컨디셔닝 필수 조건은 브리지 완성, 브리지 구동, 구동 감지, 신호 증폭, 오프셋 널, 분기 교정, 선형화입니다. 정기적으로 스트레인 게이지를 교정하여 스트레인 게이지 및 게이지가 장착된 물질의 물리적인 특징 변화를 보정하며, 도선 저항 변화를 보정하고, 측정 시스템의 불완전함을 보완해야 합니다. 스트레인 게이지 교정은 일반적으로 오프셋 널 또는 브리지 균형 맞추기와 분기 교정 또는 이득 조정이라는 두 단계로 이루어집니다.

브리지 완성

네 개의 활성 게이지가 달린 완전 브리지 스트레인 게이지 센서를 사용하지 않는 이상, 참조 저항으로 브리지를 고정해야 합니다. 그러므로 스트레인 게이지 DAQ 디바이스는 일반적으로 두 개의 높은 정밀도 참조 저항으로 구성된 반 브리지의 완성 네트워크를 제공합니다. 완성 저항의 공칭 저항보다 두 저항이 얼마나 잘 맞는지가 더 중요합니다. 이상적으로는 두 저항이 잘 맞아야 하며 안정된 참조 전압 VEX/2를 측정 채널의 음수 입력 도선에 제공해야 합니다. 고정 저항의 높은 저항은 구동 전압에서 전류 소모를 최소화하는데 도움을 줍니다.

브리지 구동

스트레인 게이지 DAQ 디바이스는 일반적으로 지속적인 전압 소스를 제공하여 브리지에 전원을 공급합니다. 업계에서 인정된 표준 전압 레벨은 없지만, 일반적으로 구동 전압 레벨은 약 3 V에서 10 V입니다.

구동 감지

스트레인 게이지 회로가 DAQ과 구동 소스에서 멀리 위치하고 있는 경우, 가능한 에러 소스는 구동 전압을 브리지에 연결하는 와이어의 저항때문에 발생하는 전압 하락입니다. 따라서 일부 DAQ 디바이스는 원격 감지라고 불리는 기능을 채택하여 이러한 에러를 보완합니다. 원격 감지에는 두 가지 일반적인 방법이 있습니다. 피드백 원격 감지에서는, 구동 전압 와이어가 브리지 회로에 연결되는 포인트에 감지 와이어를 추가로 연결합니다. 추가로 연결된 감지 와이어가 구동 공급을 제어하며, 도선 손실을 보정하고 브리지에 필요한 전압을 제공합니다. 다른 하나의 원격 감지 방법은 별도의 측정 채널을 사용하여 브리지에 도달하는 구동 전압을 직접 측정하는 것입니다. 측정 채널 도선에는 매우 약한 전압만이 흐르기 때문에 도선 저항은 측정에 거의 영향을 미치지 않습니다. 그 후 측정된 구동 전압을 전압-변형률 변환에 사용하여 도선 손실을 보완할 수 있습니다.

신호 증폭

스트레인 게이지와 브리지의 출력은 상대적으로 작습니다. 실제로 대부분의 스트레인 게이지 브리지와 스트레인 기반 센서는 구동 전압 볼트 당 10 mV/V, 또는 10 millivolts 이하를 출력합니다. 따라서 스트레인 게이지 DAQ 디바이스에는 일반적으로 신호 레벨을 높이고 측정 분해능을 늘리며 신호 대 노이즈 비율을 개선하기 위해 증폭기가 포함되어 있습니다.

오프셋 널(브리지 균형 맞추기)

스트레인 게이지를 설치할 때, 변형률이 적용되지 않는 경우에도 게이지는 정확히 0 V를 출력하지 않을 가능성이 많습니다. 브리지 사이의 약간의 저항 차이 때문에 0이 아닌 초기 오프셋 전압이 발생합니다. 시스템은 이러한 초기 오프셋 전압을 몇 가지 다른 방법으로 처리할 수 있습니다.

소프트웨어 보정

이 브리지 균형 맞추기 방법은 소프트웨어에서 초기 전압을 보완합니다. 본 방식을 사용하면, 스트레인 입력을 적용하기 전에 초기 측정을 수행할 수 있습니다. 그 후 변형률 방정식에서 이 초기 전압을 사용할 수 있습니다. 이 간단하고 빠른 방식을 사용하면 수동 조작이 필요하지 않습니다. 소프트웨어 보완 방법의 단점은 브리지의 오프셋을 제거하지 않는다는 점입니다. 오프셋이 충분히 큰 경우, 출력 전압에 적용할 수 있는 증폭기 이득을 제한하므로 측정의 다이나믹 영역(dynamic range)이 제한됩니다.

오프셋 널 회로

두번째 브리지 균형 맞추기 방법은 조절 가능한 저항 또는 포텐셔미터를 사용하여 전기적으로 브리지의 출력을 0 V로 조절하는 것입니다.

하드웨어 널 보완

세번째 방법은 소프트웨어 보완 방법과 같이 브리지에 직접 영향을 미치지 않습니다. 널 회로는 초기 브리지 오프셋을 보완하기 위해 인스트루멘테이션 증폭기의 출력에 양수 또는 음수의 조절 가능한 DC 전압을 추가합니다. 디바이스가 제공하는 하드웨어 널 방법을 알아보려면 디바이스 문서를 참조하십시오.

분기 교정(이득 조정)

스트레인 게이지의 물리적 변형률을 알고 있는 경우, 측정된 변형률과 계산된 변형률 값을 비교하여 스트레인 게이지 측정 시스템의 출력을 확인할 수 있습니다. 그 후 계산된 변형률과 측정된 변형률의 차이는 각 측정에서 이득 조절 인자로 사용됩니다. 변형률 측정의 모든 파라미터가 알려져 있지 않은 경우, 알려진 큰 저항을 스트레인 게이지와 병렬로 연결하여 기계적 변형률을 시뮬레이션할 수 있습니다. 이 저항은 분기 저항으로 불리며 브리지의 제로 전압을 오프셋합니다. 분기 저항의 값이 알려져 있기 때문에 저항의 전압 하락에 대응하는 기계적 변형률을 계산할 수 있습니다. 그 후 이 전압과 같은 기계적 변형이 적용된 스트레인 게이지의 전압 출력을 비교할 수 있습니다. 다음에 이 이득 조절 인자(교정 인자)를 각 측정에 적용할 수 있습니다.

DAQ 디바이스 핀출력 확인하기

신호를 연결하기 전에 디바이스 핀출력을 찾습니다.

  1. Measurement & Automation Explorer (MAX)를 열고 디바이스와 인터페이스를 확장합니다.
  2. 디바이스 이름에서 마우스 오른쪽 버튼을 클릭한 후 디바이스 핀출력을 선택합니다.

그림 16. 디바이스 터미널 도움말

스트레인 측정 설정하기

MAX를 사용하여 측정 시스템 셋업의 정확도를 신속하게 검증할 수 있습니다. NI-DAQmx 글로벌 버추얼 채널을 사용하여 프로그래밍 없이 스트레인 측정을 설정할 수 있습니다. 버추얼 채널은 이름, 물리적 채널, 터미널 연결, 측정 또는 생성의 타입, 스케일 정보 등을 포함하는 디바이스 속성 설정의 모음을 표현할 때 사용되는 NI-DAQmx 드라이버 아키텍처의 개념입니다.

다음 단계를 따라 시작하십시오.
  1. MAX가 열린 상태에서, 채널 및 태스크 관리를 선택하고 새로 생성을 클릭합니다.
  2. NI-DAQmx 글로벌 버추얼 채널을 선택하고 다음을 클릭합니다.
  3. 신호 수집≫아날로그 입력≫스트레인을 선택하십시오.

그림 17. NI-DAQmx 버추얼 채널 생성하기

  1. ai0 또는 스트레인 게이지에 사용하려는 물리적 채널을 선택합니다. 물리적 채널은 아날로그나 디지털 신호를 측정하거나 생성할 수 있는 터미널 또는 핀입니다. 단일 물리 채널은 여러 개의 터미 또는 핀을 가질 수 있습니다. 차동 입력 채널이 좋은 예입니다.

그림 18. 디바이스의 물리적 채널

  1. 다음을 클릭하고 글로벌 버추얼 채널의 이름을 입력하거나 기본값을 그대로 둡니다.
  2. 종료를 클릭하면 MAX에서 다음의 화면을 볼 수 있게 됩니다.

그림 19. MAX에서 스트레인 채널 설정하기

  1. 설정 탭에서 스트레인 게이지에서 읽을 수 있을 것이라고 기대하는 최소 스트레인 값과 최대 값을 (기본값: -1m ~ 1m) 입력합니다.
  2. 센서 스펙과 스트레인 측정의 기본 섹션에서 살펴본 내용에 기반하여 게이지 인자, 게이지 저항, 초기 전압, VEX 소스, VEX 값 (V), 도선 저항, 스트레인 설정을 설정합니다.

디바이스에 스트레인 게이지 연결하기

다음 단계는 스트레인 게이지를 DAQ 디바이스에 물리적으로 연결하는 것입니다.

  1. MAX에서 연결 다이어그램 탭을 클릭하여 계속합니다.

그림 20. 스트레인 연결 다이어그램

위의 연결 다이어그램은 사용자가 선택한 물리 채널에 따라 DAQ 디바이스의 어떤 핀이 와이어링되어야 하는지 설명합니다. 이 예제에서 완전 브리지 타입 I 설정은 NI 9237 C 시리즈 모듈의 AI+, AI-, EX+, EX-에 따라 핀 2, 3, 6, 7을 사용합니다.

스트레인 게이지 교정

변형률 측정 태스크를 사용할 때 스트레인 게이지 교정 마법사를 사용하여 스트레인 게이지를 교정할 수 있습니다. 다음 단계에 따라 스트레인 게이지를 교정합니다.

그림 21. 스트레인 게이지 교정 마법사

  1. 교정을 클릭하여 스트레인 게이지 교정 마법사를 시작합니다.
  2. 하드웨어 설정 윈도우의 단계를 따릅니다. 다음의 셋팅을 설정합니다.
    1. 오프셋 널 활성화 ― 오프셋 널 활성화를 선택하여 오프셋 널 교정을 수행합니다.
    2. 분기 교정 활성화 ― 분기 교정 활성화를 선택하여 분기 교정을 수행합니다. 이 옵션을 선택하는 경우 다음 셋팅을 설정합니다:
      1. 분기 저항값 ― 분기 저항의 정확한 저항값을 지정합니다. 기본값은 하드웨어가 공장에서 출시될 때 기본으로 설정되는 분기 저항기의 저항입니다. 가장 정확한 결과를 얻으려면 6½ 자릿수 디지털 멀티미터를 사용하여 분기 스위치와 도선이 연결된 전체 분기 교정 회로의 저항을 측정합니다. 이렇게 하면 분기 활성화 스위치 저항과 긴 도선으로 인한 도선 저항이 보정되어 측정의 정확도가 향상됩니다. 그러나 분기 저항값이 매우 크기 때문에 이는 측정 정확도에 큰 영향을 미치지는 않습니다.
      2. 분기 저항 위치 ― 분기 저항이 연결되는 Wheatstone 브리지의 위치를 지정합니다. R1, R2, R3, R4의 상대적인 위치는 하드웨어 설정 윈도우의 숫자를 참조하십시오.
  3. 다음을 클릭합니다.

그림 22. 측정과 교정 윈도우

  1. 측정과 교정 윈도우를 사용하여 스트레인 게이지를 측정하고 교정합니다. 소프트웨어는 자동으로 첫번째 측정을 실시하고 테이블은 결과를 디스플레이합니다. 테이블은 다음 정보를 보여줍니다.
    1. 채널 정보
      1. 채널 이름―변형률 교정이 수행되는 버추얼 채널의 이름.
      2. 물리적 채널―스트레인 게이지가 연결되는 물리적 채널.
    2. 오프셋 조정―이 섹션은 오프셋 에러 정보를 보여주어 오프셋 널 교정을 수행해야 하는지 여부를 결정하도록 도와줍니다. 분기 교정을 수행하는 경우 오프셋 널 교정을 수행합니다.
      1. 측정값(변형률)―변형률 단위의 측정된 오프셋 값. 일반적으로 이 값은 제로에 가까워야 합니다.
      2. 에러 (%)—다음 방정식으로 계산되는 오프셋 에러의 퍼센트: Err (%) = [(오프셋 값 * 100) / (최대 범위 리미트최소 범위 리미트)] 여기에서 최대 범위 리미트최소 범위 리미트는 주어진 버추얼 채널에 지정된 최대와 최소 변형률 범위 값입니다.
      3. 이득 조정―이 섹션은 이득 에러 및 분기 교정과 관련된 값을 보여줍니다:
        1. 시뮬레이션 값 (변형률)―하드웨어 셋업과 분기 저항값을 기초로 한 시뮬레이션 변형률 값.
        2. 측정값(변형률)―측정된 변형률 값. 일반적으로 이 값은 시뮬레이션 변형률 값에 가까워야 합니다.
        3. 이득 조정 값―이득을 조정한 값. 이 값은 분기 교정의 결과이며 이 채널의 변형률 측정을 스케일하는데 사용됩니다. 일반적으로 이 값은 1에 가깝습니다. 이는 측정된 값과 시뮬레이션 값이 같음을 의미합니다. 변형률 채널은 이득 조정 값을 AI.Bridge.ShuntCal.GainAdjust 속성으로 저장합니다.
        4. 에러 (%)―다음 방정식으로 계산되는 이득 에러의 퍼센트: Err (%) = (측정 값 - 시뮬레이션 값) * 100 / (최대최소) 여기에서 최대최소는 주어진 버추얼 채널에 지정된 최대와 최소 변형률 값입니다.
      4. 다음 버튼으로 측정과 교정을 수행합니다:
        1. 측정을 클릭하여 이전에 실행했던 스트레인 게이지 과정에서 받은 오프셋과 분기 교정 데이터를 사용하여 예비 측정을 합니다.
        2. 데이터 리셋을 클릭하여 오프셋과 분기 교정 데이터를 리셋한 후 기본값을 사용하여 측정합니다.
        3. 교정을 클릭하여 오프셋 및/또는 분기 교정을 수행합니다. 테이블은 측정 결과를 보여줍니다.
      5. 완료되었으면 마침을 클릭합니다. 교정 데이터는 버추얼 채널의 일부로 저장됩니다. 성공적으로 저장을 마치면 소프트웨어는 전압을 이 버추얼 채널의 변형률로 스케일링할 때 자동으로 교정 데이터를 사용합니다.

신호 테스트하기

NI-DAQmx 글로벌 버추얼 채널을 사용하면 측정을 미리 확인할 수 있습니다.

  1. MAX가 열려 있는 상태에서, NI-DAQmx 글로벌 채널 탭에서 뒤로 버튼을 클릭한 후 실행 버튼을 클릭하여 화면의 위쪽에 디스플레이되는 스트레인 값을 확인합니다.

그림 23. MAX에서 변형 측정 미리 보기

신호를 표로 확인하거나 디스플레이 타입 드롭다운에서 그래프를 선택하여 그래프로 확인할 수도 있습니다. 또한 미래에 설정 화면을 참조하고자 하는 경우 NI-DAQmx 글로벌 버추얼 채널을 저장하는 옵션도 있습니다.

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