Датчики: описание, інструкція із! Застосування, характеристики та відгуки

Датчики являються собою Пристрої, что превращаются вімірювану пружньою деформацію твердого тіла в електричний сигнал. Це відбувається за рахунок Зміни опору провідника датчика при зміні его геометричність Розмірів від розтягування або стисненому.

Тензометричними датчик: принцип Дії

Основним елементом пристрою є тензорезистор, закріпленій на пружньою конструкції. Тензодатчики калібрують, поступово навантажуючі завдань Зростаючий зусилля и вімірюючі при цьом величину електричного опору. Потім по его Зміни можна буде візначіті значення прікладеної невідомої НАВАНТАЖЕННЯ и пропорційної їй деформації.

Залежних від типу датчики дозволяють віміряті:

• силу;
• Тиск;
• переміщення;
• обертаючій момент;
• прискореного.

Даже при найскладнішою схемою НАВАНТАЖЕННЯ конструкції дію на тензорезистор зводу до розтягування або стисненому его решітки вздовж довгої ділянки, званого базою.

Які застосовуються тензометрічні датчики

Найбільше пошірені типи тензометричних датчіків зі зміною активного опору при механічному впліві - тензорезистори.

дротові тензорезистори

Найбільш простим прикладом є прямолінійний відрізок тонкого дроту, Який кріплять на досліджуваній деталі. Его Опір ставити: r = pL / s, де p - Пітом Опір, L - довжина, s - площа перерізу.

Разом з деталлю пружньою деформується наклеєна дріт. При цьом змінюються ее геометричні розміри. При стісненні Поперечний переріз провідника збільшується, а при розтягуванні - зменшується. Тому зміна опору змінює знак в залежності від напрямку деформації. Характеристика є лінійної.

Низька чутлівість тензорезистора привела до необхідності Збільшення довжина дроту на невелікій ділянці вимірювання. Для цього его роблять у виде спіралі (решітки) з дроту, обклеєній з обох сторон пластинками ізоляції з плівки лаку або паперу. Для Підключення до електричного кола Пристрій забезпечення двома міднімі вівіднімі провіднікамі. Смороду пріварюються або пріпаюються до кінців дротяної спіралі и й достатньо міцні, щоб підключітіся до електрічної схемою. Тензорезистор кріпіться на пружньою елементі або досліджуваної деталі с помощью клею.

Дротові тензодатчики ма ють Такі Преимущества:

• простота конструкції;
• лінійна залежність від деформації;
• невелікі розміри;
• Мінімальна ВАРТІСТЬ.

До недоліків відносяться низька чутлівість, Вплив температури середовища, потреба в захісті від вологих,! Застосування только в області пружньою деформацій.

Дріт буде деформуватіся в тому випадка, коли сила зчеплення з нею клею значний перевершує зусилля, необхідні для ее розтягування. Ставлення поверхні Склеювання до площади поперечного перерізу має буті 160 до 200, что відповідає ее діаметру 0,02-0,025 мм. Допускається его Збільшення до 0,05 мм. Тоді при нормальній работе тензорезистора клейовий шар НЕ зруйнується. Кроме того, датчик добро працює на стіск, оскількі нитки з дроту складають Одне ціле з плівкою клею и деталлю.

Тензодатчики з фольги

Параметри и принцип Дії фольгового тензодатчика ті ж Самі, что и у дротяними. Тільки матеріалом є фольга з ніхрому, константана або титан-алюмінію. Технологія виготовлення методом фотолітографії дозволяє отріматі складаний конфігурацію решітки та автоматізуваті процес.

У порівнянні з дротяними, фольгові тензометрічні датчики більш чутліві, пропускають більшій струм, краще передаються деформацію, ма ють міцніші Висновки и складніше Малюнок.

напівпровіднікові тензодатчики

Чутлівість датчіків примерно в 100 разів вищє дротяними, что дозволяє часто застосовуваті їх без підсілювачів. Недолікамі є кріхкість, велика залежність від навколішньої температури та Значний розкід параметрів.

характеристики тензорезисторів

1. База - довжина провідника решітки (0,2-150 мм).
2. Номінальний Опір R - величина активного опору (10-1000 Ом).
3. Робочий струм живлення I_p - Струм, при якому тензорезистор помітно НЕ нагрівається. При перегрів змінюються Властивості матеріалів чутлівого елемента, основи и клейовий прошарку, спотворюють свідчення.
4. Коефіцієнт тензочутлівості: s = ( R / R) / ( L / L), де R и L - відповідно електричний Опір и довжина ненагруженного датчика- R и L - зміна опору и деформація від зовнішнього зусилля. Для різніх матеріалів ВІН может буті позитивним (R при розтягуванні растет) и негативними (R збільшується при стісканні). Величина s для різніх металів змінюється в межах від -12,6 до +6.

Відео: Повний огляд Apple Watch

Схеми включення тензометричних датчіків

Для вимірювання малих електричних сігналів Найкращий варіантом є мостове включення, в центрі которого находится вольтметр. Найпростішім прикладом буде тензометричними датчик, схема которого зібрана за принципом електричного моста, в Одне з плечей которого ВІН підключеній. Его Опір в ненавантаженому стані буде таким же, як и у других резісторів. У цьом випадка прилад покаже нульовий напряжение.Принцип роботи тензометрического датчика Полягає в збільшенні або зніженні величини его опору в залежності від того, будут зусилля стіскають або розтягують.

На точність показань сильно впліває температура тензорезистора. Если в інше плечі моста Включити аналогічне тензосопротівленіе, яка НЕ буде навантажуваті, воно буде Виконувати функцію компенсаційного при теплових Вплив.

У вімірювальній схемі такоже повінні враховуватіся значення електричних опорів проводів, підключеніх до резистору. Їх Вплив зменшується за рахунок додавання ще одного проводу, підключеного до которого-небудь Висновки тензорезистора и вольтметру.

Если на пружньою елемент наклеїті обидвоє датчика таким чином, щоб їх НАВАНТАЖЕННЯ відрізняліся за знаком, сигнал посил в 2 рази. При наявності в схемі чотірьох датчіків з навантаженості, Позначення на схемі вищє стрілкамі, чутлівість значний зроста. При такому підключенні дротяними або фольгових тензорезисторов звичайний мікроамперметр дасть Свідчення без підсілювача електричних сігналів. Важліво точно підібраті номіналі опорів с помощью мультиметра, щоб смороду були Рівні между собою в кожному плечі електричного моста.

Відео: відеоінструкції Датчик розмікання двері / вікна 398K (Інструкція з ЕКСПЛУАТАЦІЇ)

! Застосування тензометричних датчіків в техніці

1. Частина конструкції ваг: при зважуванні корпус датчика пружньою деформується, а разом з ним наклеєні на него тензорезистори, з`єднані в схему. Електричний сигнал передається на вімірювальній Пристрій.
2. Моніторинг напружено-деформованого стану будівельних конструкцій та інженерних споруд в процесі їх зведення и ЕКСПЛУАТАЦІЇ.
3. Тензодатчики для вимірювання зусилля деформації при обробці металів лещата на прокатних станах и штампувальніх пресах.
4. Вісокотемпературні датчики для металургійних и других предприятий.
5. Вимірювальні датчики з пружньою елементом з нержавіючої сталі для роботи в хімічно агресивному середовіщі.

Стандартні тензометрічні датчики віконуються у виде шайб, колон, простих або двосторонніх балок, S-образні. Для всіх конструкцій важліво, щоб сила прікладалася в одному напрямку: зверху вниз або навпаки. При Важко условиях роботи СПЕЦІАЛЬНІ конструкції дають можлівість усунуті дію паразитних сил. Від цього значний мірою залежався їх ціни.

На тензометрічні датчики ціна ставити від сотень рублей до сотень тисяч. Много что Залежить від виробника, конструкції, матеріалів, технології виготовлення, величин вімірюваніх параметрів, додаткова електронного обладнання. Здебільшого смороду є складового частинами ваг різніх тіпів.

Висновок

Принцип роботи всех тензодатчиков Заснований на перетворенні деформації пружньою елемента в електричний сигнал. Для різніх цілей існують свои конструкції датчика. Коли вібіраються тензометрічні датчики, важліво візначіті, чи є в схемах компенсація спотворюють Показання температурних и паразитних механічніх вплівів.