Sistema di sensing per la misurazione dell'angolazione e per il bilanciamento monoassiale di un piano

The project's aim is the conception and realization of a sensing system to measure the uniaxial angular velocity subsequently applied to the dynamic balancing of an oscillating plane. The discussion starts from the theorical explanation of a general sensing system in all of its parts: non idealities of the sensor, the signal conditioning, the analog to digital conversion, the instruments and the measurement uncertainties. Subsequently the gyroscope used in the projects is analysed, in particular its characteristics, the physical principles of operation, the technology used and other alternatives present in the market. Depending on the choice of the sensor, the characteristics of the conditioning analog circuit are defined, built with discrete components, in order to condition the signal supplied by the sensor to adapt it to the NI myDAQ acquisition board. After the acquisition, various operations are carried out on the signal using the Labview software in order to have an understandable reading for the user and also to obtain an absolute angular measurement. Various measurements and calibrations are subsequently carried out to define the measurement errors and tolerances of the system. Finally, the angle measurement capabilityo of the circuit is exploited to balancing, instantly, an axis of an oscillating plane by the movement of a motor-driven rack.

Il progetto consiste nell'ideazione e realizzazione di un sistema di sensing per la misurazione della velocità angolare mono assiale applicata successivamente al bilanciamento dinamico di un piano oscillante. La trattazione parte dalla spiegazione teorica di come sia composto un sistema di sensing generale in tutte le sue parti: il sensore e sue non idealità, il condizionamento di un segnale, la conversione analogico-digitale, gli strumenti e le incertezze di misura. Viene successivamente analizzato il giroscopio adoperato per il progetto con le sue caratteristiche, i principi fisici di funzionamento, la tecnologia adoperata e le varie alternative in commercio. In funzione della scelta del sensore vengono definite le caratteristiche del circuito analogico di condizionamento, costruito con componenti discreti, al fine di condizionare il segnale fornito dal sensore per adattarlo alla scheda di acquisizione NI myDAQ. Dopo l’acquisizione, vengono svolte varie operazioni sul segnale tramite il software Labview per averne una lettura comprensibile all’utente e ottenere anche una misurazione angolare assoluta. Vengono realizzate successivamente varie misure, calibrazioni e tarature per definire gli errori di misura e le tolleranze del sistema. Infine, si sfrutta la capacità di misurazione angolare del circuito bilanciando istantaneamente un asse di un piano oscillante, mediante il movimento di una cremagliera azionata da un motore.