Тензодатчик принцип работы: виды, принцип работы и устройство – Тензорезистор — Википедия

Содержание

Тензорезистор — Википедия

Тензорези́стор (от лат. tensus — напряжённый и лат. resisto — сопротивляюсь) — резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от его деформации[1]. Тензорезисторы используются в тензометрии. С помощью тензорезисторов можно измерять деформации механически связанных с ними элементов[2]. Тензорезистор является основной составной частью тензодатчиков, применяющихся для косвенного измерения силы, давления, веса, механических напряжений, крутящих моментов и пр.

При растяжении проводящих элементов тензорезистора увеличивается их длина и уменьшается поперечное сечение, что увеличивает сопротивление тензорезистора, при сжатии — уменьшает.

Принцип действия проиллюстрирован на анимированном изображении. Для наглядности на изображении величина деформации тензорезистора утрированно увеличена, как и изменение сопротивления. В реальности относительные изменения сопротивления весьма малы (менее ~10

−3) и для их измерений требуются чувствительные вольтметры или прецизионные усилители или прецизионные усилители + АЦП. Таким образом, деформации преобразуются в изменение электрического сопротивления проводников или полупроводников и далее — в электрический сигнал, обычно сигнал напряжения.

Полупроводниковый тензорезистор обладает гораздо большей чувствительностью из-за изменения свойств полупроводникового материала при деформации.[3]

Чувствительность[править | править код]

Чувствительность тензорезистора характеризуется безразмерным параметром — коэффициентом тензочувствительности Kf,{\displaystyle K_{f},} который определяется как:

Kf=ΔR/R0ϵ,{\displaystyle K_{f}={\frac {\Delta R/R_{0}}{\epsilon }},}

где:

  • ΔR{\displaystyle \Delta R} — абсолютное изменение сопротивления, вызванное деформацией, Ом;
  • R0{\displaystyle R_{0}} — начальное сопротивление недеформированного тензорезистора, Ом;
  • ϵ{\displaystyle \epsilon } — относительная деформация.

Относительная деформация определяется как:

ϵ=ΔL/L0,{\displaystyle \epsilon =\Delta L/L_{0},}

где

  • ΔL{\displaystyle \Delta L} — абсолютное изменение длины, м;
  • L0{\displaystyle L_{0}} — длина недеформированного тензорезистора, м.

Для плёночных металлических тензорезисторов параметр Kf{\displaystyle K_{f}} слабо зависит от деформации и немного превышает 2[4].

При включении тензорезистора в мост Уитстона, в котором остальные 3 резистора постоянны (не имеют возможности регулирования сопротивления), выходное напряжение диагонали этого моста выражается формулой:

v=Vb⋅Kf⋅ϵ4,{\displaystyle v={\frac {V_{b}\cdot K_{f}\cdot \epsilon }{4}},}

где:

  • Vb{\displaystyle V_{b}} — напряжение питания моста, В.

Типичные значения коэффициента тензочувствительности для разных материалов приведены в таблице.

Материал Коэффициент тензочувствительности
Металлическая фольга 2-5
Тонкая металлическая плёнка (например, константановая) 2
Монокристаллический кремний От −125 до +200
Поликристаллический кремний ±30
Тонкоплёночные резистивные материалы 100

Температурный коэффициент[править | править код]

При изменении температуры изменяется сопротивление тензорезистора, не связанное с деформацией. Это является вредным побочным эффектом. Через коэффициент тензочувствительности относительное изменение сопротивления выражается формулой:

ΔRR=Kf⋅ε+α⋅θ,{\displaystyle {\frac {\Delta R}{R}}=K_{f}\cdot \varepsilon +\alpha \cdot \theta ,}

где:

Электрическая схема подключения тензорезистора[править | править код]

{\displaystyle {\frac {\Delta R}{R}}=K_{f}\cdot \varepsilon +\alpha \cdot \theta ,}

Обычно тензорезисторы включают в одно или два плеча сбалансированного моста Уитстона, питаемого от источника постоянного тока (диагональ моста A—D). С помощью переменного резистора R2{\displaystyle R_{2}} производится балансировка моста, так, чтобы в отсутствие приложенной силы напряжение диагонали сделать равным нулю. С диагонали моста B—C снимается сигнал, далее подаваемый на измерительный прибор, дифференциальный усилитель или АЦП.

При выполнении соотношения R1R2=RxR3{\displaystyle {\frac {R_{1}}{R_{2}}}={\frac {R_{x}}{R_{3}}}} напряжение диагонали моста равно нулю. При деформации изменяется сопротивление Rx{\displaystyle R_{x}} (например, увеличивается при растяжении), это вызывает снижение потенциала точки соединения резисторов Rx{\displaystyle R_{x}} и R3{\displaystyle R_{3}} (точки

B) и изменение напряжения диагонали B—C моста — полезный сигнал.

Изменение сопротивления Rx{\displaystyle R_{x}} может происходить не только от деформации, но и от влияния других факторов, главный из них — изменение температуры, что вносит погрешность в результат измерения деформации. Для снижения влияния температуры применяют сплавы с низким ТКС, термостатируют объект, вносят поправки на изменение температуры и/или применяют дифференциальные схемы включения тензорезисторов в мост.

Например, в схеме на рисунке вместо постоянного резистора R3{\displaystyle R_{3}} включают такой же тензорезистор, как и Rx{\displaystyle R_{x}}, но при деформации детали этот резистор изменяет своё сопротивление с обратным знаком. Это достигается наклейкой тензорезисторов на поверхности по-разному деформируемых зон детали, например, с разных сторон изгибаемой балки или с одной стороны, но со взаимно перпендикулярной ориентацией. При изменении температуры, если температура обоих резисторов равна, знак и величина изменения сопротивления, вызванного изменением температуры, равны, и температурный уход при этом компенсируется.

Также промышленностью выпускаются специализированные микросхемы для работы совместно с тензорезисторами, в которых помимо усилителей сигнала часто предусмотрены источники питания моста, схемы термокомпенсации, АЦП, цифровые интерфейсы для связи с внешними цифровыми системами обработки сигналов и другие полезные сервисные функции.

R_{x}
Плёночный тензорезистор. На подложку через фигурную маску в вакууме напылена или сформирована методами фотолитографии плёнка металла. Для подключения электродов выполнены контактные площадки (снизу). Метки облегчают ориентацию при монтаже.

Обычно современные тензорезисторы представляют собой чувствительный элемент в виде зигзагообразного проводника, нанесённого на гибкую подложку. Тензорезистор приклеивается подложкой на поверхность исследуемого на деформации объекта. Проводники тензорезисторов обычно изготавливаются из тонкой металлической проволоки, фольги, или напыляются в вакууме для получения плёнки полупроводника или металла. В качестве подложки обычно используют ткань, бумагу, полимерную плёнку, слюду и др. Для присоединения чувствительного элемента в электрическую цепь тензорезистор имеет выводные проволочные концы или контактные площадки.

Плёночные металлические тензорезисторы имеют площадь около 2‑10 мм2.

Тензорезисторы используются в качестве первичных преобразователей в тензометрах и тензостанциях при измерениях механических величин (деформации, силы, крутящего момента, перемещения, также, для измерения давления в манометрах и пр.)

описание, инструкция и принцип работы

Тензодатчик – это специальный датчик, который позволяет преобразовывать измеряемую деформацию твердых тел в электрический сигнал.

В этой статье мы рассмотрим принцип действия и устройство тензодатчика. Также вы узнаете его сопротивление и преобразующую деформацию.

Особенности работы

Изменение сопротивления проводника тензодатчика во время деформации объясняется по двум причинам:

  1. Изменением геометрических размеров.
  2. Изменением удельного сопротивления материала.

Работа тензодатчика будет характеризоваться коэффициентом тензоустойчивости (S). Найти его можно по следующей формуле:

  • L и R в этой формуле – это длина сопротивления датчика при отсутствии механического напряжения.
  • ?L и ?R – изменение длины и сопротивления в результате воздействия внешнего деформирующего усилия.

Формула также может быть представлена в следующем виде:

Коэффициент тензоустойчивости считается безразмерной величиной и поэтому он может быть, как положительным, так и отрицательным показателем. Для разнообразных металлов значение S может колебаться от – 12.6 до +6. Величина номинального сопротивления тензодатчика находится в пределах от 50 до 1000 Ом.

Важно знать! Проводниковые тензодатчики изготовляют из металлической проволоки. Их диаметр составляет от 0.015 до 0.05 мм.

Наклеиваемый тензодатчик

Наклееваемый тензодатчик также пользуется популярностью. Он представляет собою тонкую проволоку, которая будет сложена в виде решетки. Также она будет обклеена с обеих сторон специальными изоляционными пластинками. Для определения растяжения или сжатия пластинку в обязательном порядке необходимо будет наклеить на поверхность детали с помощью специального клея.

Тензодатчики способны воспринимать все деформации наружного волокна детали и реагировать на сжатие или растяжение. Проволочные тензодатчики имеют небольшие размеры и поэтому являются безынерционными. В большинстве случаев подобные датчики размещают в труднодоступных местах. Благодаря ряду достоинств эти устройства действительно приобрели значительную популярность.

Конечно, после детального изучения, наклеиваемого тензодатчика можно выделить и его недостатки. К основному недостатку относится малая величина изменения сопротивления. В связи с этим во время проведения измерения, вам потребуется применять измерительные схемы высокой чувствительности.

Проволочные тензодатчики на сегодняшний день применяют при измерении деформаций в деталях разнообразных механизмов. Тензодатчик также является составной частью тензометра. Тензометр – это специальный прибор, который проводит измерения в твердых телах деформаций, возникающих во время нагрузки.

Для измерения разнообразных деформаций датчики будут включаться в мостовые или потенциометрические схемы. Благодаря использованию тензодатчиков у вас появится возможность измерять не только статические, но и динамические деформации.

Чтобы регистрировать сложные деформации тензодатчика специалисты применяют питание измерительных мостов напряжением высокой частоты. Например, изучить сложные деформации можно с помощью оциллогрофа. Теперь вы знаете, как работает тензодатчик и его разновидности. Надеемся, что эта информация была полезной и интересной.

Как работает тензодатчик? — Блог о строительстве

Тензодатчик – это специальный датчик, который позволяет преобразовывать измеряемую деформацию твердых тел в электрический сигнал.

В этой статье мы рассмотрим принцип действия и устройство тензодатчика. Также вы узнаете его сопротивление и преобразующую деформацию.

Особенности работы

Изменение сопротивления проводника тензодатчика во время деформации объясняется по двум причинам:

    Изменением геометрических размеров.Изменением удельного сопротивления материала.

Работа тензодатчика будет характеризоваться коэффициентом тензоустойчивости (S). Найти его можно по следующей формуле:

    L и R в этой формуле – это длина сопротивления датчика при отсутствии механического напряжения.?L и ?R – изменение длины и сопротивления в результате воздействия внешнего деформирующего усилия.

Формула также может быть представлена в следующем виде:

Коэффициент тензоустойчивости считается безразмерной величиной и поэтому он может быть, как положительным, так и отрицательным показателем. Для разнообразных металлов значение S может колебаться от – 12.6 до +6. Величина номинального сопротивления тензодатчика находится в пределах от 50 до 1000 Ом.

Важно знать! Проводниковые тензодатчики изготовляют из металлической проволоки. Их диаметр составляет от 0.015 до 0.05 мм.

Наклеиваемый тензодатчик

Наклееваемый тензодатчик также пользуется популярностью.

Он представляет собою тонкую проволоку, которая будет сложена в виде решетки. Также она будет обклеена с обеих сторон специальными изоляционными пластинками. Для определения растяжения или сжатия пластинку в обязательном порядке необходимо будет наклеить на поверхность детали с помощью специального клея.

Тензодатчики способны воспринимать все деформации наружного волокна детали и реагировать на сжатие или растяжение.

Проволочные тензодатчики имеют небольшие размеры и поэтому являются безынерционными. В большинстве случаев подобные датчики размещают в труднодоступных местах. Благодаря ряду достоинств эти устройства действительно приобрели значительную популярность.

Конечно, после детального изучения, наклеиваемого тензодатчика можно выделить и его недостатки. К основному недостатку относится малая величина изменения сопротивления. В связи с этим во время проведения измерения, вам потребуется применять измерительные схемы высокой чувствительности.

Проволочные тензодатчики на сегодняшний день применяют при измерении деформаций в деталях разнообразных механизмов. Тензодатчик также является составной частью тензометра. Тензометр – это специальный прибор, который проводит измерения в твердых телах деформаций, возникающих во время нагрузки.

Для измерения разнообразных деформаций датчики будут включаться в мостовые или потенциометрические схемы. Благодаря использованию тензодатчиков у вас появится возможность измерять не только статические, но и динамические деформации.

Чтобы регистрировать сложные деформации тензодатчика специалисты применяют питание измерительных мостов напряжением высокой частоты.

Например, изучить сложные деформации можно с помощью оциллогрофа. Теперь вы знаете, как работает тензодатчик и его разновидности. Надеемся, что эта информация была полезной и интересной.

Тензодатчиком называется датчик, преобразующий измеряе­мую деформацию твердых тел в электрический сигнал. Рассмотрим принцип действия и устройство тензодатчика сопротив­ления, преобразующего деформацию (растяжение или сжатие) в изменение электрического сопротивления проводников или полу­проводников.Двухопорные тензодатчики: с цилиндрическими опорами и с плоскими опорами.Изменение сопротивления проводника тензодатчика при действии деформации объясняется 2-мя причинами: изменением гео­метрических размеров (длины, диаметра проволоки) и измене­нием удельного сопротивления материала тензодатчика.Работа тензодатчика характеризуется коэффициентом тензочувствительности (S), который равен частному от деления относи­тельного изменения сопротивления тензодатчика на его относи­тельную деформацию:где Lи R— соответственно длина и сопротивление датчика при отсутствии механического напряжения;?Lи?R— соответственно изменение длины и сопротивления в результате воздействия внешнего деформирую­щего усилия.Формула может быть представлена в виде:Коэффициент тензочувствительности является безразмерной величиной и может быть как положительным (для материалов, у которых сопротивление при растяжении увеличивается), так и отрицательным (для материалов, у которых сопротивление при растяжении уменьшается).

Для различных металлов значение Sколеблется от —12,6 (никель) до +6 (платино-иридий). Величина номинального сопротивления тензодатчика находится в пределах 50—1000 Ом.Проводниковые тензодатчики делают из металлической проволоки (никель, копель, константан и др.) диаметром 0,015 – 0,05 мм.Конструктивно они выполняются ненаклеиваемыми и наклеиваемыми.Рисунок 1. Конструктивная схема исполнения ненаклеиваемого тензодатчика.На рис.

1 приведено конструктивное исполнение ненаклеиваемого тензодатчика. Чувствительным элементом в нем являет­ся круглая проволока.Наклеиваемый тензодатчик представляет собой тонкую про­волочку, сложенную в виде решетки (рис. 2) и обклеенную с обеих сторон изоляционными пластинками из папиросной бумаги, пленки лака или клея.Для определения растяжения или сжатия пластинка прочно наклеивается на поверхность детали при помощи специального клея (например, БФ-2, БФ-4, бакелитового клея и др.), тензодатчики воспринимают деформации наружного во­локна детали и реагируют на растяжение и сжатие.

В случае pacтяжения сопротивление проволочки тензодатчика увеличивается, а при сжатии – уменьшается.Проволочные датчики имеют малый вес и габариты, практически безынер­ционны и потому могут измерять быстро меняющиеся деформации.Рисунок 2. Конструктивная схема наклеиваемого тензодатчика.Проволочные тензодатчики можно размещать в труднодоступных местах, они просты по конструкции и дешевы. Все перечислен­ные достоинства тензодатчиков вызвали их широкое распространение.К недостаткам проволочных тензо­датчиков следует отнести малую вели­чину относительного изменения сопро­тивления и, следовательно, малую чувствительность.

В связи с этим при использовании тензодатчиков следует применять измерительные схемы высо­кой чувствительности и сложности.Проволочные тензодатчики применя­ют при измерении деформаций в деталях механизмов в качестве главных элементов датчиков усилий, веса, давления, крутящего момента и т. п.Тензодатчик является составной частью электрического тензо­метра — прибора для измерения в твердых телах деформаций, возникающих под воздействием нагрузок.Для измерения дефор­маций датчики включаются в мостовые или потенциометрические схемы. Тензодатчики позволяют измерять как статические, так и динамические деформации.При необходимости регистрации сложных деформаций применяют питание измерительных мостов напряжением высокой частоты; регистрация при этом производит­ся, например, на осциллографе, что делает установку значительно сложнее.Поделитесь полезной статьей:

Главная» Электромонтаж» КИПиА» Как работает тензодатчик?

Содержание

    1Особенности работы2Наклеиваемый тензодатчик

Тензодатчик – это специальный датчик, который позволяет преобразовывать измеряемую деформацию твердых тел в электрический сигнал.

В этой статье мы рассмотрим принцип действия и устройство тензодатчика. Также вы узнаете его сопротивление и преобразующую деформацию.

Особенности работы

Изменение сопротивления проводника тензодатчика во время деформации объясняется по двум причинам:

    Изменением геометрических размеров.Изменением удельного сопротивления материала.

Работа тензодатчика будет характеризоваться коэффициентом тензоустойчивости (S). Найти его можно по следующей формуле:

    L и R в этой формуле – это длина сопротивления датчика при отсутствии механического напряжения.?L и ?R – изменение длины и сопротивления в результате воздействия внешнего деформирующего усилия.

Формула также может быть представлена в следующем виде:

Коэффициент тензоустойчивости считается безразмерной величиной и поэтому он может быть, как положительным, так и отрицательным показателем.

Для разнообразных металлов значение S может колебаться от – 12.6 до +6. Величина номинального сопротивления тензодатчика находится в пределах от 50 до 1000 Ом.Важно знать! Проводниковые тензодатчики изготовляют из металлической проволоки. Их диаметр составляет от 0.015 до 0.05 мм.

Наклеиваемый тензодатчик

Наклееваемый тензодатчик также пользуется популярностью.

Он представляет собою тонкую проволоку, которая будет сложена в виде решетки. Также она будет обклеена с обеих сторон специальными изоляционными пластинками. Для определения растяжения или сжатия пластинку в обязательном порядке необходимо будет наклеить на поверхность детали с помощью специального клея.

Тензодатчики способны воспринимать все деформации наружного волокна детали и реагировать на сжатие или растяжение.

Проволочные тензодатчики имеют небольшие размеры и поэтому являются безынерционными. В большинстве случаев подобные датчики размещают в труднодоступных местах. Благодаря ряду достоинств эти устройства действительно приобрели значительную популярность.

Конечно, после детального изучения, наклеиваемого тензодатчика можно выделить и его недостатки. К основному недостатку относится малая величина изменения сопротивления. В связи с этим во время проведения измерения, вам потребуется применять измерительные схемы высокой чувствительности.

Проволочные тензодатчики на сегодняшний день применяют при измерении деформаций в деталях разнообразных механизмов. Тензодатчик также является составной частью тензометра. Тензометр – это специальный прибор, который проводит измерения в твердых телах деформаций, возникающих во время нагрузки.Для измерения разнообразных деформаций датчики будут включаться в мостовые или потенциометрические схемы.

Благодаря использованию тензодатчиков у вас появится возможность измерять не только статические, но и динамические деформации.Чтобы регистрировать сложные деформации тензодатчика специалисты применяют питание измерительных мостов напряжением высокой частоты.Например, изучить сложные деформации можно с помощью оциллогрофа. Теперь вы знаете, как работает тензодатчик и его разновидности. Надеемся, что эта информация была полезной и интересной.

Источники:

  • dekormyhome.ru
  • fazaa.ru
  • vse-elektrichestvo.ru

Принцип работы тензорезисторов и тензодатчиков

Принцип работы

Тензорезисторы

Тензорезисторы – это резисторы, сопротивление которых зависит от их деформации.

Широко используются решётчатые чувствительные элементы из тонкой металлической резистивной фольги.

Пьезорезисторы

Пьезорезисторы – это полупроводниковые датчики, сопротивление которых зависит от деформации.

Тензодатчики

Тензорезисторы являются основой тензодатчиков (Strain Gauge), служащих для косвенного измерения силы (веса, давления, момента, ускорения, перемещения) по деформации калиброванного элемента (пружины, стержня), вызванного действием этой силы.

Весоизмерительные ячейки

Весоизмерительные ячейки (Load Cell) – это тензодатчики, конструкция которых позволяет использовать их для измерения веса в различных промышленных приложениях (платформенные весы, резервуарные весы, конвейерные весы и т.п.).

Специальные монтажные компоненты компенсируют нежелательные (горизонтальные) нагрузки на весоизмерительную ячейку:

  • Самоцентрирующаяся качающаяся опора
  • Ограничитель качания
  • Стопор подъёма
  • Эластичная опора
  • Изгибная опора и др.

Мост Уитстона (Weatstone Bridge)

Мост Уитстона используется для регистрации изменения сопротивления.
В тензодатчиках с помощью моста Уинстона измеряют деформацию.

На упругий стержень наклеиваются четыре тензорезистора: 1,2,3 и 4 (см. рисунок) с одинаковыми характеристиками. Тензорезисторы включаются в плечи моста так, как показано на рисунке справа. На диагональ a-b моста подаётся постоянное напряжение E, диагональ c-d является измерительной. В ненагруженном состоянии мост сбалансирован и выходное напряжение моста U равно нулю.

Под воздействием силы F стержень деформируется, тензорезисторы 1 и 4 сжимаются, а тензорезисторы 2 и 3 растягиваются. Выходное напряжение моста U пропорционально силе F.


Как выбрать

Датчики силы, весоизмерительные ячейки

  • Приложение силы
    • Сжатие
    • Растяжение
    • Сжатие и растяжение
  • Конструкция
    • Балочного типа:
      • изгибный стержень
      • срезной стержень
    • Изгибная кольцевая пружина
    • S — образная (тензодатчики сжатия-растяжения)
    • Прямоугольная (Single Point)
    • Датчики сжатия мембранного типа
    • Датчики сжатия типа колонна
  • Специальное применение
    • Платформенные весы
    • Путевые весы
    • Резервуарные весы
    • Подвесные весы
    • Конвейерные весы
    • Ленточные весы
    • Рольганговые весы
    • Бункерные весы
  • Диапазон измерений (Н, кгс)
  • Точность измерений
  • Нелинейность
  • Гистерезис
  • Максимальная безопасная перегрузка
  • Защита от перегрузки
  • Ресурс (число циклов измерений)
  • Выходной сигнал.

Акселерометры (датчики ускорения)

  • Диапазон измерений (м/с2)
  • Нелинейность
  • Гистерезис
  • Безопасная перегрузка
  • Частотный диапазон
  • Выходной сигнал.

Датчики перемещения

  • Диапазон измерений (мм)
  • Нелинейность
  • Гистерезис
  • Усилие при измерении (Н)
  • Индикаторная шкала
  • Выходной сигнал.

Датчики крутящего момента

  • Диапазон измерений (Нм)
  • Нелинейность
  • Гистерезис
  • Безопасная перегрузка
  • Ограничитель перегрузки
  • Максимальная частота вращения
  • Выходной сигнал.

Общее для всех тензодатчиков

  • Выходной сигнал
  • Степень защиты корпуса
  • Материал
  • Класс взрывозащиты
  • Напряжение питания.


Анализаторы газа и жидкости

Системы идентификации

Тензодатчик: принцип работы. | Статьи

Тензодатчик представляет собой резистор, сопротивление которого изменяется при деформации (нагрузке). Как правило, используются блоки тензорезисторов, соединённые по мостовой схеме. Тензорезисторы приклеиваются к поверхности металлической балки, размеры и форма которой соответствуют диапазону внешних нагрузок и области применения (тензодатчики балочного типа, S-образного типа, мембранного типа и т.п.). Кроме балки могут быть использованы и другие типы упругих элементов.

К одной диагонали моста подводится постоянное напряжение питания (от 5 до 15)В. С другой диагонали моста снимается напряжение (от 0 до 10)мВ, пропорциональное силе воздействия (растяжения, сжатия, изгиба и т.п.).

Так как пассивная гравитационная масса показывает с какой силой тело взаимодействует с внешним гравитационным полем, а вес — это сила с которой тело действует на горизонтальную опору или подвес, то есть является гравитационным свойством тела, то в современной метрологии измерение массы (в г, кг, т) осуществляется взвешиванием.

Тензорезисторные датчики (первичные измерительные преобразователи), а так же весовые индикаторы (весовые терминалы, весовые контроллеры), или вторичные измерительные преобразователи, являются ключевыми элементами весоизмерительных систем.

Весовые индикаторы осуществляют питание мостовой схемы тензорезисторных преобразователей, следят за стабильностью питающего напряжения, а так же осуществляют преобразование напряжения, снимаемого с моста тензодатчика, в цифровой код, а также преобразование его в показания веса, посредством соответствующей процедуры калибровки по эталонному весу.

Учитывая достаточно высокую скорость первичного и вторичного преобразования информации, указанные весоизмерительные системы широко используются как для статического взвешивания (платформенные, автомобильные, бункерные, конвейерные весы), так и для автоматизации технологических процессов (фасовка, упаковка, многокомпонентное смешивание и дозирование) в производстве жидких и сыпучих продуктов, где требуется контроль и измерение веса.

В этой связи наряду с поставкой весовых индикаторов (весовых терминалов, весовых контроллеров) мы предлагаем к поставке широкий спектр тензорезисторных датчиков, как со склада, так и под заказ.

Предлагаемые тензорезисторные датчики совместимы с нашими вторичными весовыми преобразователями и преобразователями тензосигналов в цифровой код (ПТЦ-001).

Виды и применение тензометрических датчиков

Название тензодатчика Характеристика тензодатчика Область применения
Колонные тензодатчики Такие датчики производятся в форме колонны. Они реагируют на деформацию, производимую сжатием. Колонные тензодатчики оснащаются специальными опорными поверхностями, с помощью которых возможно самостоятельное возвращение в исходное состояние. Датчики этого типа используют, если необходимо взвесить грузы весом от 20 тонн. Чаще всего они применяются в вагонных и автомобильных весах.
S-образные тензодатчики Этот вид датчиков внешним видом немного напоминает букву S. Тензометрические датчики такого типа способны реагировать и на сжатие, и на растяжение. На практике обычно применяется вариант с работой на растяжение. S-образными датчиками оборудуются бункерные весы. В основе работы лежит принцип преобразования механической силы, прилагаемой к датчику, в пропорциональный ей электрический сигнал.
Одноточечные тензодатчики

Отличительной особенностью одноточечных тензодатчиков является необычная конструкция. Она предполагает использование для работы только одного датчика, который закрепляется в середине платформы.

Устройства этого типа применяются в товарных и торговых весах, дозаторах, платформенных и вагонных весах.

Балочные тензодатчики

Другое название этого типа – балка среза. Принцип работы заключается в неподвижном закреплении одной части датчика, в то время как на противоположную часть подается нагрузка.

 Балочные тензодатчики широко используются в дозаторах, а также в платформенных весах.

Мостовые тензодатчики

Этот вид датчиков также имеет форму балки и по принципу работы напоминает балочные тензодатчики, но с одним отличием: нагрузка подается не на противоположную часть датчика, а на середину. Другое название балочных датчиков – сдвоенная балка.

Основная область применения устройств этого типа – автомобильные и платформенные весы от 10 тонн.

Цилиндрические тензодатчики

Цилиндрические тензодатчики обычно имеют форму шайбы. Они не имеют степеней свободы качения и преобразуют показатель механической деформации во время сжатия в электрический сигнал.

Чаще всего они применяются на испытательных стендах. Еще одна область применения – автомобильные или вагонные весоизмерительные устройства.

Диагностика, проверка тензодатчика на исправность

Внимательно проверьте общее техническое состояние системы измерения веса:

  • наличие заземляющего контура (шунта), затяжку резьбовых соединений;
  • проверка отсутствия следов коррозии, повреждения тензодатчиков, узлов встройки, грузоприемного устройства;
  • проверка суммирующих плат; весового индикатора на имитаторе тензодатчика;
  • тестирование весового индикатора, подключение к имитатору тензодатчика;
  • осмотр состояния кабельной продукции, герметичность кабельного ввода на тензодатчике;

Для выполнения диагностики Вам понадобится:

Тестер HY-LCT – с помощью данного устройства  возможно выполнение  всех необходимых замеров.

В случае отсутствия специализированного оборудования для проверки тензодатчиков, ее можно произвести с помощью следующих устройств:

  • Вольтомметр с пределом измерения ≤0.5Ω и ≤0.1 mV (на крайний случай качественный мультиметр) для измерения нулевого баланса, и целостности тензометрического моста;
  • Мегомметр 1000 МОм не более 50В постоянного тока, для измерения сопротивления изоляции;
  • Грузоподъёмное устройство (домкрат, кран и т.д.), необходимое для поднятия грузоприемного устройства и освобождения тензодатчика от воздействия нагрузки;
  • Подготовить таблицу для фиксации значений снимаемых при замере;

 

Для выявления неисправности тензодатчика достаточно провести 4 основных типа испытаний. Рассмотрим последовательность их выполнения и для чего они необходимы:

1)  Проверка сопротивления изоляции.

Для выполнения данного теста, необходимо подключить мегомметр к кабелю тензодатчика и проверить на наличие тока утечки между корпусом тензодатчика и токоведущими частями. Для проверки тензометрических цепей Keli  допускается применение мегомметра напряжением не более 50В постоянного тока.

Для функционирующего тензодатчика значение снятых замеров не должно быть ниже  5 Мом. Если значение сопротивления изоляции меньше 1кОм – это свидетельствует о явном коротком замыкании. Короткое замыкание может быть между корпусом тензодатчика и токоведущими частями (тензорезисторами), а также в кабеле. При коротком замыкании в кабеле, его можно заменить, если это предусматривает конструкция тензодатчика.

2)  Проверка тензометрического моста – Уитстона.

Отсутствие повреждений моста проверяется путем измерения входного и выходного сопротивления, а также сопротивления баланса моста. Отсоедините датчик из коробки или измерительного прибора. Входные (EXC+, EXC-) и выходные (SIG+, SIG-) сопротивления измеряется омметром, подключаемом к каждой паре входных и выходных проводов тензодатчика. Затем производится сравнение входного и выходного сопротивления со значениями в калибровочном паспорте (выдается производителем) или с техническими данными из каталога. Сопротивление баланса моста измеряется поочередным подключением омметра к каждой паре выводов кабеля. Значение сопротивления между парами, не должно отличаться более чем на 1-2 Ома.

Расхождения входного и выходного сопротивления тензодатчика от паспортных значений, говорит  о неисправности тензометрического моста,  как следствие — появление сопротивления разбаланса, оно свидетельствует о неработоспособности тензодатчика и необходимости его замены. Данные неисправности, как правило возникают вследствие электрического воздействия (сварка, статическое поле, электрический пробой), физического (динамические удары, прокручивание, боковые нагрузки).

3) Проверка нулевого баланса (в ненагруженном состоянии).

Данный тест проводится  для проверки состояния тензодатчика в ненагруженном состоянии,  для этого тензодатчик извлекают из узла встройки и убирают с датчика веса всю приложенную нагрузку. Далее необходимо подключить источник питания, рекомендуемый производителем для правильной работы тензодатчика,  в цепь возбуждения тензодатчика, а с выходной цепи снять сигнал в мВ, и сравнить со значением указанным  в паспорте на датчик. Для тензодатчиков Keli Sensing рекомендуемое напряжение питания составляет 5-12V(DC).

Пример: при чувствительности тензодатчика 2мВ/В и питании 10В, напряжение нулевого баланса не должно превышать +- 0.02 мВ.

Если  значения выходного сигнала существенно отличаются от паспортных значений, можно судить о деформации упругого элемента тензодатчика, также возможна отклейка или нарушение изоляционного слоя тензорезисторов.

4) Проверка тензодатчика в нагруженном состоянии.

Для данного теста тензодатчик должен быть подключен к весовому индикатору или к прибору со стабильным источником питания от 5Vдо 12V. С помощью милливольтметра, подключенного к выходу тензодатчика, нагружают датчик и фиксируют показания выходного сигнала, при снятии нагрузки показания выходного сигнала должны вернуться к исходным. При проведении данного теста необходимо проводить несколько циклов нагружения-разгружения тензодатчика  различным весом, но не менее 50% от НПВ датчика. Также необходимо удержание веса не менее 30 мин. в каждом из циклов и анализ изменения показаний в течении данного периода времени. В случае если при проведении теста показания будут отличаться от значения постоянно прикладываемой нагрузки,  а также не будут возвращаться к исходным значениям, можно судить о нарушении контакта в клеевом слое между тензорезисторами и упругим элементом. Такой тензодатчик требует замены.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *