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    【数据采集应用案列】为投南瓜锦标赛搭建USB数据采集系统

    太子彩票 www.codysinn.com 发 布:2019/5/22 10:20:04查 看:21


    简介

    2003年,ETHOS团队成立并参加慈善机构组织的“扔南瓜”比赛,为了有朝一日可以参加“投南瓜”世界锦标赛。每年全国各地区的赛事使得个人及团队去开发投南瓜设备,并使发射距离尽可能地远。


    ETHOS团队选择了弩炮作为弹射器,一种以绞绳为驱动力的单臂扭转弹射器。弩炮起初是被古希腊人用作火炮,由木头和铁所构成,用筋或马鬃作为扭力束。团队在David Mollenhauer的带领下,用现代材料、计算机辅助设计以及仿真工具创新开发了这种古老的设备。为了保证进入世界锦标赛,团队需要设计出能够投射8磅的南瓜至2000英尺以上距离的设备。


    在最初的设计与分析阶段,团队搭建并测试了十分之一规模大小的模型,作为概念验证。为了将扭力束附在设备框架上,他们尝试了各种绞绳的材料,如:尼龙、聚酯纤维;并且组合了各种绞绳结构,如:扭转的或双层编制的。


    为了搭建设备的框架,团队寻求社会捐赠,并准备了很多大面积高强度纤维玻璃面板。绳子、玻璃纤维布、石墨含氧树脂棒、还有其他的材料被当地精密仪器商店所赞助。在用这些材料优化设计之后,ETHOS构造并成功测试了1/4规模的弹射器。在同年年末,他们开始着手建造全规模的参赛设备,并在两年后完成了任务。


    2008年,ETHOS首次获得资格入选国家锦标赛。在比赛的第一轮,该团队投掷了1190英尺,获得了第三名。这次投掷比赛后,他们发现扭力束的绳子好像会滑动,需要做一个额外的防滑调整。


    在第二次投掷比赛中成绩倒退,受到灾难的影响。由于设计负荷超标导致设备的框架失败,弹射器崩塌。幸运的是,此次试验无人伤亡,对设备的关键部分也没有严重损坏,其中包括独一无二、不可替代的投掷臂。ETHO团队在6组队伍中排名第四被淘汰出比赛。ETHOS团队立誓要重整队伍,重新建造,在来年再次挑战。


    在时经一年的工作中,他们设计建造了一个新型的钢铁、碳化纤维的复合材料架构和定制拖车,ETHOS团队再次进入了全国锦标赛。新型设备的绞车重量有12000英镑,该团队对于此构造十分自信。前一年的失败催化了这次设备的重新构建,被起名为”凤凰“,并由带传感器的数据采集系统来监测转矩。


    传感器

    ETHOS团队成员John Camping搭建并编写了新的传感器系统。称重传感器被添加用来释放扳手、监测投掷臂被置于发射位置时所产生的力。通过移除几行中央线,连接绞车缆索到扳手的3/4-10 stud被转换为一个称重传感器,并将应变计用于此区域。四个全桥配置的应变计被应用,来达到最好的效果。


    虽然新型复合架构比原始的玻璃纤维架构要坚固许多,但仍然存在高负荷情况的可能性,并导致设备的搭建失败。队员同时揭露了潜在的缺点:投掷臂与枢轴管。他们增加了单个的应变计用于监控这两个部分,并应用了中止进程。最后,为了计算设备的综合性能,队员设计搭建了一串pot并把它安装在扭力束上。


    DAQ需求

    ETHOS团队需要一个能够处理低层次和高层次传感器的综合信号的数据采集系统,并能够监测拉回弹力臂的慢动作,需要测量几分钟,且动作要比实际发射更快,以一秒为单位进行测量。


    由于投南瓜大赛在户外环境举行,实现数据采集系统的便携性也很关键。其他的注意事项如尺寸、易用性、USB与笔记本电脑的可连接性同样很重要。随着世界锦标赛脚步的逼近,该团队只有不到四周的时间进行购买、编程、配置一个检测系统。


    解决方案

    ETHOS选择了MCC的USB-2404-UI,对于此项目来说有着通用性信号输入的优点。对于所有的信号可以直接连接,采样率100Hz的同步采样满足并远远超过了该团队的需求。同时,他们采用Visual Basic?以及免费赠送的Universal Library? 编程软件去开发应用。

    USB-2404-UI在比赛中检测了设备的性能,使得实时调整得以实现。



    成果

    在USB-2404-UI数据采集系统的帮助下,创造了令人惊叹的2088英尺的南瓜投掷记录,因此取得了2009年世界锦标赛扭力弹射器赛区的冠军。

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