Měření odstředivého zrychlení

Abstract

Práce se zabývá návrhem a realizací snímače otáček na principu měření odstředivého zrychlení. Měřicí řetězec je navržen jako bezdrátový, protože je potřeba přenést informaci o zrychlení z rotující hřídele, tudíž připojení pevným vodičem není možné. Měřicí řetězec má být realizován použitím vhodného MEMS akcelerometru, proto se úvodní část práce věnuje krátkému seznámení s MEMS technologií. Poté je čtenář seznámen s metodami a fyzikálními principy měření zrychlení. Konkrétněji jsou popsány dva druhy nejvíce používaných akcelerometrů – piezorezistivního a kapacitního. Poslední teoretická část se zabývá dvěma způsoby, jak ze zrychlení určit otáčky. V praktické části práce je popsán postup návrhu měřicího řetězce. Je zdůvodněn výběr mikrokontroléru. Jsou popsány algoritmy vzorkování a odesílání zpráv a jejich příjem v AP, sloužícím jako most mezi vysílací částí a osobním počítačem. Naměřená data jsou zpracovávána v osobním počítači ve vývojovém prostředí LabVIEW. Dále je pak popsán virtuální přístroj, který naměřená data zpracovává a prezentuje je uživateli na obrazovce. Nakonec je popsáno mechanické řešení přípravku pro měření odstředivého zrychlení.This work is concerned with design and realization of rotational speed sensor based on measuring of the centrifugal acceleration. The measuring chain is designed as wireless, because it is needed to transfer the information about acceleration from rotating shaft, so connection by wire is impossible. The measuring chain is realized by using convenient MEMS accelerometer, that's why the first chapter is dedicated to short introduction of MEMS technology. Then the reader is introduced to methods and physical principles of acceleration measurement. The two most used types of accelerometers, piezorezistive and capacitive, are described deeper. The last theoretical chapter deals with two ways how to determine rotational speed from acceleration. The process of design of the measuring chain is described in the practical part of work. There are reasons for choosing a microcontroller. Sampling and message sending algorithms are described, there is also a description how AP receives messages. The AP serves as bridge between transmitting part and PC. Measured data are processed by PC in developing environment LabVIEW. Then the virtual instrument, which process measured data and represents them on screen for the user, is described. Finally the mechanical parts of the centrifugal acceleration measurement tool are described.