Měření dynamického průhybu DPS pomocí známých elektrických veličin

Tomáš Glomb

Master's thesis

Dynamic Force Measurement on PCB Sufface Using Electrical Signals

Abstract:

Diplomová práce se zaobírá problematikou a možnostmi měření mechanického namáhání DPS pomocí tenzometru a následným návrhem měřicího hardwaru, jeho realizací a vytvořením softwaru, který zobrazí a uloží naměřené hodnoty do PC pro další zpracování. V první části práce je sepsána potřebná teorie k návrhu požadovaného zařízení. Podrobněji je popsán vývoj a aktuální druhy tenzometrů a jejich možná zapojení do můstku. Vetší část teorie je věnována AD převodníkům a podrobněji je popsáno fungování sigmadelta převodníku, který je později použit. Ve druhé kapitole jsou navrženy a popsány dva různé systémy, které měří mechanické namáhání DPS za použití tenzometrů a je zde popsán návrh softwarové části. V následující kapitole je popsána realizace systému včetně výroby DPS a umístění jednotlivých komponent do montážní krabičky. V poslední kapitole je provedeno kontrolního měření, kterým je ověřena funkčnost navrženého systému a určena směrodatná odchylka. Následně je provedeno měření mechanického namáhání DPS na právě vyvíjeném vzorku senzoru a tím ověřeno možné zařazení testů do testovacího plánu v budoucnu. Všechna měření jsou na závěr zhodnocena.

Abstract:

The thesis deals with the problems and possibilities of measuring the mechanical stress of PCBs using a strain gauge and the subsequent design of the measurement hardware, its implementation and the creation of software that displays and stores the measured values in a PC for further processing. In the first part of the thesis, the necessary theory to design the required device is written. The development and current types of strain gauges and their possible connection to the Wheatstone bridge are described in detail. A larger part of the theory is devoted to AD converters and the operation of the sigmadelta converter which is used later, is described in detail. In the second chapter, two different systems that measure the mechanical stresses of PCBs using strain gauges are designed and described and the software design is discussed. In the following chapter, the implementation of the system is described, including the PCB fabrication and the placement of the components in the mounting box. In the last chapter, a control measurement is performed to verify the functionality of the designed system and to determine the standard deviation. Subsequently, a mechanical stress measurement of the PCB is performed on a sensor sample currently under development to verify the possible inclusion of tests in a future test plan. All measurements are finally evaluated.

Keywords

Měření mechanického namáhání, poměrové roztažení, tenzometr, Wheatstonevé můstkové zapojení, deformace DPS

Keywords

Measure mechanical stress, proportional expansion, strain gauge, Wheatstone bridge, deformation DPS

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 29. 5. 2023
• Supervisor: Radim Hercík
• Reader: Jan Coufal

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta elektrotechniky a informatiky

Master programme:
Aplikovaná elektronika