Тензодатчик: принцип работы, устройство, типы, схемы подключения

Описание и назначение

Датчики деформации используют изменение значения омоложения металла или полупроводников стержня для измерения штаммов, напряжений и сил.

Зависимость между напряжением и деформацией, или закон Гука, используется во всех разновидностях тензометрических датчиков. Согласно закону Гука, изменение электрического сопротивления относительно начального значения параметра до деформации пропорционально изменению длины измерительного элемента.

R – первоначальное значение электрического сопротивления;

R представляет собой изменение электрического сопротивления, вызванного деформацией;

K — коэффициент пропорциональности;

L – изменение длины за счет деформации;

L – длина измерительного элемента перед приложением рабочей нагрузки.

Из -за своей ссылки на тензор и измерение силы, этот вид устройства используется в технологии взвешивания.

Материал, из которого производится датчик, влияет на то, насколько полезны измерительные компоненты. Обычно базовым материалом является сплав Constantan, который содержит 60% меди и 40% никеля. Это число составляет 1, 5 и 3 в случае Constantan K 2.

Датчики на основе полупроводников имеют более высокие коэффициенты пропорциональности. Коэффициент может достигать 50,70 в зависимости от материала полупроводника (кремний или германий) и смеси легирующих добавок. Полупроводниковые тензодатчики могут измерять малые удлинения, поскольку они более чувствительны в этом отношении.

При разработке тензометров проволочного типа были учтены следующие ограничения:

• Для достижения достаточной точности измерения значение сопротивления проволочного элемента должно быть в диапазоне 100…1000 Ом;
• Рекомендуется, чтобы диаметр проволоки был в диапазоне 0,01…0,03 мм;
• Длина проволочного элемента не должна превышать 250…300 мм.

Использование тензометрических датчиков в виде проводов в некоторых обстоятельствах запрещено, поэтому вместо них используются измерительные устройства из фольги или плоские измерительные решетки. Для защиты датчиков от повреждений, которые могут произойти при монтаже или транспортировке, закрепите их бумажной подложкой.

Электрические выводы устанавливаются на подложке, после чего припаиваются к датчику.

Типы тензометров с контактными выводами и активным измерительным элементом:

1. Плоский провод.
2. Фольга.
3. Полупроводник, с одним или двумя стержнями.
4. Трубчатый.

Ниже приведен список тензометрических датчиков в их наиболее популярных модификациях.

• Аутригер. Предназначен для измерения изгибающих и крутящих моментов, устанавливается в месте наибольшего прогиба конструкций.
• Цилиндрический. Они наименее компактны, но позволяют определять большие напряжения, близкие к пределу текучести ограничивающего материала. S-образная
• . Они позволяют оценить трехмерные деформации в объемном напряженно-деформированном состоянии. Чаще всего они нуждаются в проверке.

Как выбрать?

Необходимо следовать основным параметрам датчика при выборе модели для измерения любой физической силы или веса. Эти качества состоят из:

• Диапазон измерения – определяет пределы весовой нагрузки, которую может установить тензодатчик;
• Класс точности – выбирается в соответствии с параметрами оборудования и требованиями к точности;
• Схема подключения – из-за количества клемм может использоваться четырех- или шестипроводная схема;
• Температурная компенсация – для тензодатчиков, где требуется высокая точность, важно учитывать влияние температуры окружающей среды, используются элементы температурной компенсации;
• Класс защиты – обозначается степенью IP и определяется.

Источник

Как используется

Между удаленным зубом и уже зафиксированной насадкой вставляется тензометрический аппарат. Под действием вращающегося стержня ножки аппарата раздвигаются, оказывая давление на перемещенный зуб. Цифры индикатора выражаются в килограммах. Затем элемент (ы) возвращается в активное состояние.

Показания шкалы и нониуса отмечаются врачом на карте болезни.

Для передних зубов показания тензометра обычно составляют от 15 до 35, а для моляров – от 45 до 75 кг.

Тененметрия может ускорить зубные процедуры и сокращать посещения офиса.

Как подключить

Если имеется схема, подключение тензодатчика можно выполнить вручную. Сначала приобретите прибор, помня о длине кабеля для тензодисков. Если возникнет острая необходимость, вы можете удлинить его. Внедрите его как модуль для импровизатора в контроллер SE 01.

Если в весах используется несколько индикаторов, то их при помощи соединительных коробок нужно подключить параллельно. Независимо от типа питания также нужно заземлить провода датчиков. Монтаж заземления должен производиться в одной общей точке, для этого также может использоваться разветвительная коробка, например, CAS.

После осмотра датчиков проверяются их соединения. Перед выездом рекомендуется проверить все контакты и контуры заземления. Для установки приборов используется экранированный кабель с блокировкой помех. Все датчики дозирующего устройства подключаются одинаково.

От чрезмерного усилия преобразователь может сломаться, в таком случае не пытайтесь проводить его ремонт вручную.

На продажу выставлены следующие модели: Utilcell, esp (acp), ADC и KEL. Их собственные приложения и спецификации функционируют по-разному.

Какие отличия данных тензодатчиков для весов

Для шкал тензодисты имеют следующие отличительные характеристики:

• Точность измерений максимально высока;
• Диапазон измерений широк;
• Прибор одинаково хорошо работает в неблагоприятных погодных и других условиях окружающей среды;
• Корпус водонепроницаем, поэтому на внутреннюю часть прибора не влияет влага, частицы пыли.
• Компактность;
• Простота использования, подключение этих тензодатчиков осуществляется легко и без усилий;
• Может использоваться на высокотехнологичных производствах.

Бренд emic также хорошо известен.

Каковы преимущества товаров, производимого бизнесом, Эмичка, выбранной товаром в первую очередь.

• Повышенная точность показаний;
• Более высокая степень надежности и устойчивости к неблагоприятным условиям окружающей среды;
• Устойчивость к износу;
• Более долгий срок службы устройства.

Предприятие производит датчики в различных вариациях, чтобы клиенты могли получить все виды этих изделий, которые им необходимы.

Как вы подключаете нагрузочные ячейки вручную?Во -вторых, вам требуется подходящая диаграмма. Вы покупаете оборудование, учитывая количество кабеля, которое вам требуется. Продолжительность соединения должна быть затем определена. Мы осматриваем петель и контакты.

Для монтажа экрана необходим экранированный кабель. Затем конвертер соединяется с автоматом по тому же принципу. Конвертер лучше заменить самостоятельно, если он вышел из строя из-за неспособности выдержать нагрузку.

Подключить тензометрический датчик очень просто. Устройство не будет работать должным образом, если что-то пойдет не так. Важно уделить этому вопросу пристальное внимание.

Источники

Кокой купить тензодатчик: классификация приборов

Выбрать тензометрический датчик, способный максимально эффективно и полно выполнять поставленные перед ним задачи. Эти приборы могут использоваться для самых разных целей, включая химию, фармацевтику и т. д. ).

Тензодатчики выпускают в следующих модификациях:

• Манометры;
• Регуляторы рабочего объема;
• Для двигателей (в автомобилях и механизмах);
• Датчики нагрузки и усилия;
• Датчики ускорения.

Только типы нагрузочных ячеек, необходимые для взвешивания, используются в повседневной жизни. Они имена имен S-тип, консоль и стиральную машину. В зависимости от приложения, которое будет использоваться, выбранная версия.

Конструктивные особенности

По типу конструкции, который зависит от типа чувствительного элемента, различают тензодатчики. В зависимости от типа контактов могут использоваться фольговые или пленочные контакты.

Индикаторы, использующие фольгу в качестве тензодатчика. Аналогом фольги является пленка. В производстве используются различные материалы, в том числе металл и деревья. На пленку напыляют тензодатчики, повышая чувствительность системы.

Тененсодерная проволока должна быть приобретена, чтобы измерить нагрузки в диапазоне от нескольких сотых грамм до нескольких тонн.

Литература

1. Баринов И. Н. Полупроводниковые чувствительные элементы датчиков давлений на основе структуры «кремний-на-диэлектрике»: дис.
   канд. техн. наук. Пенза, 2005.
2. Баринов И. Н. Результаты исследования высокотемпературных полупроводниковых чувствительных элементов датчиков давления на основе структуры «кремний-на-диэлектрике» //
   Компоненты и технологии. 2008. № 11.
3. Баринов И. Н. Полупроводниковый чувствительный элемент на основе структуры «кремний-надиэлектрике» для высокотемпературных датчиков давления // Датчики и системы. 2004. № 12.
4. Патент RU 2284613.

Назначение

Устройства и устройства устанавливают тензодель для мониторинга ответа на физическое воздействие. В настоящее время он используется в производственном секторе, где он служит.

• Измерение веса – устанавливается в электронных весах различных типов.
• Измерения ускорения – используются для тестирования транспортных средств.
• Измерение давления – распространено в обработке поверхностей, контроле силы, механическом оборудовании и т.д.
• Мониторинг перемещений – используется для регистрации перемещения компонентов здания, фундамента, сейсмических устройств и т.д.
• Измерение крутящего момента – используется в машиностроении, техническом обслуживании и т.д.

Определение маркировки проводов тензодатчика без документации

Вы можете использовать стандартный мультиметр, чтобы найти маркировку проводов, если у вас нет описания датчика деформации.

Подключение соединительной коробки к нескольким датчикам нагрузки

Видео демонстрирует, как соединить несколько тензодатчиков с помощью балансировочного ящика.

Экранирования и заземления после подключения датчика нагрузки.

Если датчики подключены параллельно, их необходимо сразу же заземлить после подключения через соответствующие клеммы распределительной коробки. В общих коробках заземление с одной стороны и кабель от распределительной коробки к устройству должны быть подключены одинаково, а именно рядом с входом измерительного устройства, как описано ниже.

Ч ИТАТЬ Wwe 2k17: подключение видеовыхода

Предпочтительно накручивать ферритовый фильтр на кабель датчика на расстоянии 4-5 см от клеммы измерительного устройства или в месте соединения. Эти фильтры выпускаются для кабелей различных диаметров.

Предпочтительно устанавливать фильтры на длинных линиях, таких как RS-485. Они могут быть соединены вместе на близком расстоянии, если индуктивность одного фильтра недостаточна для полного устранения уровня помех.

Особенности и принцип действия тензометрических датчиков

Одной из наиболее сложных задач является измерение напряжений и сил в эксплуатационных сборках. Во время использования оборудование подвергается различным напряжениям, которые влияют на надежность и надежность оборудования.

Плюсы и минусы

Тензорные датчики малы, просты в установке и практически безграничны в плане дизайна мест их размещения. Они могут быть особенно уязвимы к старению и температурным нагрузкам.

Малопленочные тензорезисторы отличаются низким уровнем выходного сигнала, ограниченным диапазоном частот и высоким напряжением, обеспечивающим точность результатов. Комплексы коэффициентов мощности, которые постоянно меняются в процессе оборудования или проектирования, чаще всего определяются с помощью этого типа.

Тензометрические технологии: преимущества

• Быстрое время отклика;
• Легкая компенсация температурных воздействий;
• Низкая чувствительность к динамическим воздействиям.

• Невозможность обеспечить более низкие диапазоны измерений;
• Снижение точности показаний при вибрации;
• Необходимость точного выравнивания с окружающей средой;
• Сложность начальной настройки.

Требования ГОСТ 21614-91 проверяются на соответствие компонентам современных механических датчиков.

Высокоточные устройства и приборы часто включают в себя тензометрические преобразователи. Тонкостенный алюминиевый или фольгированный проводник служит материалом для тензометрического датчика. Индикатор получает сигнал от резистора, который изменяет свое значение и сопротивление в результате деформации.

Источник

Преимущества и недостатки тензодатчиков

Следующие характеристики тензодатчиков делают их популярными:

• Возможность монолитного соединения между тензометрическим датчиком и измеряемой деталью;
• Малая толщина измерительного элемента, обеспечивающая высокую точность измерения с погрешностью 1-3 %;
• Простота установки, как на плоских, так и на изогнутых поверхностях;
• Возможность измерения динамических деформаций, изменяющихся с частотой до 50 000 Гц;
• Возможность измерения в сложных условиях окружающей среды в диапазоне температур от -240 до 1 100 ˚C;
• Возможность одновременного измерения параметров в нескольких точках детали;
• Возможность измерения дефо

Из недостатков можно отметить:

• Влияние погодных условий (температуры и влажности) на чувствительность преобразователей;
• Незначительные колебания сопротивления измерительных элементов (около 1%) требуют применения усилителей сигнала.
• Для защиты тензодатчиков, работающих при высоких температурах или в агрессивных средах, требуются специальные меры.

Принцип работы

Датчик деформации обычно работает с мостом измерительной цепи, а не от одного. Мост Uniton, как реализован элемент моста Whitston, выглядит при этом (Рисунок 2):

Рис. 2. тензодатчик как работает

Как видно на рисунке, плечи моста имеют четыре деформационные датчики (по два с каждой стороны), которые дают им упругую деформацию во время измерения. Все резистивные компоненты датчика деформации выбираются одинаково, гарантируя, что разность потенциалов между точками s и -s равна нулю.

Это указывает на то, что в идеальной разгруженной тензоделе ток из выходной схемы измерительного устройства будет проходить только через входную схему. Из -за изменений в конструкции резистивной части и изменения температуры в реальных устройствах все еще существует нагрузка тока.

Гибкое основание прибора деформируется при приложении механической нагрузки к измерительному органу, изменяя рабочие параметры каждого резистора в цепи тензомоста. Тензорезисторы обычно испытывают одновременное сжатие и растяжение (рис. 3).

Рис. 3. Взаимодействовать ли нагрузка и нагрузочная ячейка?

Два резистора на иллюстрации сжаты, а другие растянуты. Электрический ток начинает проходить через выходной сигнал деформации, когда электрическая цепь выходит из равновесия.что будет сигнализировать об изменении разности потенциалов путем изменения дисплея или отклонения стрелки гальванометра.

Мы рассмотрели наиболее простую конструкцию четырехпроводного тензометрического датчика. Но на самом деле, в зависимости от типа конкретного устройства, используются пятипроводные и шестипроводные датчики веса.

Тензометрические датчики могут использоваться в самых разных устройствах для различных целей. Сила физического воздействия измеряется с помощью различных тензометрических датчиков. Различные типы датчиков определяются по ряду критериев.

Изображение 4. Конструкция несущего основания может выявить тип используемых датчиков.

В зависимости от формы несущей базы различают:

• Аутригер – устанавливается на некоторых типах весов, при взвешивании контейнеров и т.д.
• S-образный – используется для измерения высоких нагрузок;
• Диафрагменный – используется в системах управления, высокоточных датчиках и т.д.
• Колонна – установлена на высокомассовом оборудовании ;

Все датчики нагрузки делятся на следующие категории в зависимости от метода измерения:

• Резистивные – функциональной основой является тензодатчик или мост из них, размещенный на гибком основании. Такой тензодатчик крепится к поверхности датчика и реагирует на механическую деформацию. Согласно п. 1.1 ГОСТ 21616-91 они делятся на проволочные и фольговые. По количеству и форме они делятся на одиночные розетки, розетки, цепочки и мембранные розетки.
• Контактные розетки – состоят из двух проводников с перфорированной диэлектрической фольгой между ними. При нажатии проводники проникают в мягкий диэлектрик и обеспечивают форму проводимости, которая изменяет значение сопротивления. В зависимости от типа измерения различают датчики касания, скольжения и силы.
• Пьезорезонансные датчики основаны на полупроводниковых элементах; в таких тензодатчиках фактический сигнал сравнивается с эталонным сигналом.
• Пьезоэлектрические датчики основаны на присущем им напряжении электронов, выходящих из определенных полупроводниковых кристаллов. Когда к кристаллу прикладывается сила, это вызывает изменение величины заряда, который передается на измерительный элемент тензометра.
• Магнитная – использование свойств магнитных проводников для изменения значения магнитной проницаемости в зависимости от физических параметров. Когда сердечник сжимается или растягивается, электромагнитный поток, создаваемый катушкой, изменяется. В результате индуктивность тензодатчика также будет отличаться от эталонного состояния.
• Емкостной – использует эффект переменного конденсатора, где емкость увеличивается по мере уменьшения расстояния между пластинами. И когда расстояние увеличивается или площадь пластин уменьшается, емкость будет уменьшаться.

Рис. 5. емкостный термодатчик

Нагрузочные ячейки делятся на те, которые реагируют на сжатие и натяжение в зависимости от типа приложенной силы.

Проверка тензодатчика

После подключения всех контактов устройства проводится проверка весовых тензодатчиков. Существует три метода проверки работоспособности изделия:

• Тензометрический мост Уитстоуна диагностируется путем измерения сопротивления на его входе и выходе с помощью омметра.
• Испытание в нагруженном состоянии проводится с помощью милливольтметра, когда датчик подключен к стабильному источнику питания с напряжением от 5 до 12 В.
• Проверка холостого хода выполняется с помощью вольтметра холостого хода. Если у вас нет вольтметра, достаточно будет хорошего мультиметра. В процессе необходимо подключить измерительное устройство и подать сигнал для проверки его значения на выходе. Оно должно соответствовать значениям, указанным в техническом паспорте датчика.

Сферы применения

Тензометрические датчики могут использоваться для измерения собственных напряжений в момент их релаксации в дополнение к определению растяжений, вызванных действием внешних нагрузок на конструктивные элементы оборудования.

Тонкопленочные датчики давления, изготовленные паровым методом или распылением.

Резистивные элементы откалибруются с использованием лазерной фитинга, что повышает точность измерения. Чувствительность кремния апертуры может быть проникнута диффузионными датчиками полупроводникового давления, которые не зависят от характеристик поверхности. Их использование в миниатюрной технологии датчика деформации стало возможным благодаря этому.

Основная задача тонкопленочных преобразователей – избавиться от нестабильности, которую вызывает адгезив.

Современные специалисты считают рафинированные пленки более стабильными при абсолютном нуле и обладающими высокой прочностью.

Какие условия позволяют использовать датчики нагрузки?

Схемы подключения

В действительности для подключения тензодатчика используются различные конфигурации цепей. Четырехпроводная схема подключения, показанная на рисунке 6 ниже, является самым простым вариантом:

В этой ситуации схема подключения предлагает обратить внимание на то, как провода имеют цветовую маркировку: красный и зеленый для напряжения питания, а черный или зеленый – для снятия принимаемого сигнала. В некоторых моделях используется экран на пятом проводе, который служит для заземления корпуса оборудования.

Шестипроводная схема используется для снижения влияния омического сопротивления питающих проводов на результаты измерений, когда весовой блок отделен от блока управления.

Для подачи напряжения на тензодатчик используются E и -E. Sen и – Se измеряют падение напряжения на проводах и вычитают его из создаваемого ими сигнала. Показания снимаются с помощью контактов S и -S, а функция вычитания выполняется следующим образом:

Тензорезистивные плёнки и их применение в датчиках давления

Устройство и принцип работы

Крошечный инвертор, закрепленный на передней панели измерительной панели, служит ее центральным компонентом. Во время измерений чувствительные контакты панели соприкасаются с объектом. Компоненты обработки и индикации тензодатчика получают изменяющийся электрический сигнал в результате этих деформаций.

Датчики варьируются в терминах как типа, так и типа измеренных значений в зависимости от приложения. Требуемая точность измерения является важным фактором. Он не будет соответствовать электронному аптекальному шкале, если на заводской выставке нет нагрузочной ячейки.

Характеристика

Использование провода с относительным изменением сопротивления, равного удлинению в диапазоне максимальной деформации, требуется для производства тензометрических датчиков. Коэффициент пропорциональности k должен иметь высокие значения в этой ситуации.

Материалы с высоким удельным сопротивлением используются для небольших устройств с высокой чувствительностью. В этой ситуации температурная зависимость удельного сопротивления при изменяющихся условиях окружающей среды должна быть минимальной, если не полностью отсутствовать.

Какие обстоятельства тендензистористы лучше всего работают в

• Небольшая разница между коэффициентами теплового расширения материала конструкции (или узла) и измерительной трубки аппарата.
• Нечувствительность к тепловым напряжениям, возникающим при соединении измерительного элемента с контролируемой частью устройства или конструкции (наиболее распространенным методом такого соединения является пайка).
• Хорошая обрабатываемость паяных соединений, которая не изменяет характеристики прибора.
• Надежное соединение с учетом возможных динамических ударов и перемещений.

Коэффициент Пуассона, общее измерение изменения поперечного сечения детали под действием растягивающих напряжений, а также тепловые и физические характеристики материала, из которого изготовлено устройство, – все это влияет на пропорциональность k.

Характеристики тензорезисторов

База: Длина проводников сетки (0,2-150 мм). Значение активного сопротивления, или номинальное сопротивление R, варьируется от 10 до 1000 Ом. Рабочий ток питания Ip – это значение, ниже которого не происходит заметного нагрева тензодатчика. В результате перегрева изменяются свойства материала чувствительного элемента, подложки и клеевого слоя.

Коэффициент чувствительности к деформации: s = (R/R) / (“L”), где R и “” – сопротивление и длина нагруженного датчика, соответственно. R может быть как положительным (R увеличивается при растяжении), так и отрицательным (R уменьшается) в зависимости от материала. Для различных металлов диапазон от -12,5 и выше до 12,6 S варьируется.