Тензометрические датчики веса: Тензодатчик купить, тензодатчики цена, тензодатчики веса продажа, весовые датчики, тензорезисторный датчик, тензометрический датчик веса, тензорезистивные датчики — groupnk.ru — Группа НК — комплексные поставки электрооборудования в Москве и регионах

Содержание

Что такое тензодатчик и есть ли разница между ним и тензорезисторным датчиком

Тензодатчик веса – это основной и, пожалуй, главный элемент весового оборудования. Именно от того, каким типом тензодатчика оснащены Ваши весы, напрямую зависит точность и скорость измерений.

Общие сведения

В первую очередь заметим, что понятие «тензодатчик» включает в себя и тензорезисторные и тензометрические датчики. Дело в том, что тензометрические датчики – это наиболее широкое понятие, включающее в себя все виды весоизмерительных датчиков. Существуют различные способы измерения деформаций: тензорезистивный, пьезорезистивный, оптико-поляризационный, волоконно-оптический, и механический — простое считывание показаний с линейки механического тензодатчика. Каждый из этих способов дал название виду тензодатчика. А поскольку, наибольшее распространение среди электронных тензодатчиков получили тензорезистивные датчики, то это название стало практически нарицательным.

Устройство и принцип действия тензометрических датчиков

Тензометрический датчик (тензодатчик) – конструктивно представляет собой металлическую конструкцию, внутри которой расположены резисторы с электросхемой. Тензодатчик связан с корпусом весового дозатора или весовой платформы, и, при изменении веса, корпус тензодатчика подвергается деформации, после чего результат деформации передается на тензорезисторы, а оттуда, информация о массе — на весовой терминал.

Принцип работы системы измерения веса с использованием тензодатчика предельно прост: под действием массы груза, в тензодатчике возникает механическая деформация, которую и учитывает датчик, преобразует её в электрический аналоговый или цифровой сигнал, и передаёт на индикатор веса, на котором и отображается масса взвешиваемого груза.

Современные тензодатчики прекрасно справляются со своей работой даже в достаточно жестких условиях, поскольку обладают хорошей влаго- и пылезащитой. Спектр применения тензометрического оборудования довольно широк — от самых простых весоизмерительных элементов, до сложнейших технологических промышленных комплексов динамического взвешивания.

Особенности тензодатчиков

Тензодатчики используются практически во всех современных электронных весоизмерительных системах и системах дозирования – бункерных и крановых весах, весовых дозаторах и т.д. Они обеспечивают высокую точность измерений, устойчивы к воздействию окружающей среды, а современные технологии позволяют добиться систематизации и автоматизации всего процесса измерения, используя оборудование с электронными тензодатчиками.

Следует отметить следующие возможности и преимущества тензорезисторных весоизмерительных датчиков:

Высокая точность измерения. Современные тензодатчики обладают практически безупречной точностью. Самыми распространенными тензодатчиками являются датчики класса точности C3, что соответствует комбинированной погрешности 0.02%. Существуют тензодатчики и с более высоким классом точности.
Разнообразие конструкций. Выпускаются тензодатчики следующих типов: S-образный, балочного (консольного) типа, колонные датчики, датчики платформенного типа, одноточечные, торсионные, цилиндрические и прочие. Применение конкретного типа датчика зависит от назначения и конструкции весовой системы, места и способа его установки. Благодаря огромному разнообразию конструкций тензодатчиков, можно выбрать оборудование, наиболее подходящее для конкретных производственных нужд заказчика.

Надежность материалов. Большинство тензодатчиков изготовлены из алюминия, нержавеющей или легированной стали, что обеспечивает долгий срок службы оборудования. Водонепроницаемые тензодатчики, которые изготавливаются из нержавеющей стали, обладающие классом защиты IP68, особенно востребованы в пищевой и рыбной промышленности.
В условиях неисправности одного из датчиков, весы с несколькими тензодатчиками сохраняют работоспособность и точность измерений.

Среди многообразия форм, типов тензометрических датчиков, среди датчиков, различных по цене и качеству сложно сделать правильный выбор.

Как выбрать тензодатчик?

При покупке тензодатчика следует учитывать следующие показатели:

Наибольший предел измерения (НПИ) — следует учитывать, что предполагаемая номинальная нагрузка на тензодатчик не должна превышать НПИ. Хотя фактически датчик имеет дополнительный запас прочности, некоторые конструкции весов требовательны к наличию дополнительного запаса НПИ.
Материал тензодатчика – как мы уже писали выше, наибольшее распространение получили тензометрические датчики из нержавеющей и легированной стали, а также алюминия. Как правило, только одноточечные тензодатчики изготавливаются из алюминия, все остальные выполнены из стали.

Класс точности тензодатчика – на практике класс точности тензодатчика может лежать в диапазоне от D1 до С6, хотя, в соответствии с OIML R 60, класс точности тензометрического датчика может быть и в более широком диапазоне. Наиболее распространен класс точности C3. Необходимость применения более точных датчиков требует обоснования, поскольку с классом точности цена растет в геометрической прогрессии.
Схема подключения тензодатчика – обычно для подключения тензодатчиков используется «четырехжильная» схема подключения. Однако в частных случаях, и в случаях, когда присутствует большая разница в сопротивлении кабелей смежных тензодатчиков, применяется «шестижильная» схема подключения.

Выбирая тип тензометрического датчика, также следует обратить внимание на следующие характеристики: рабочий диапазон температур, рабочий коэффициент передачи, класс защиты, диаметр и длину кабеля, входное и выходное сопротивление, рекомендуемое и максимальное напряжение питания.

Виды тензорезисторных датчиков

Одноточечные тензодатчики. Главным их как преимуществом, так и недостатком является возможность создания весоизмерительной системы используя лишь один датчик. Такие датчики применяются в фасовочном и дозирующем оборудовании, а также в конструкциях небольших платформенных весов с малой нагрузкой на платформу.

Тензодатчики балочного (консольного) типа (консольная балка сдвига). Используются как чувствительные элементы в весах и весоизмерительных системах с общим НПВ в 5-7 тонн.

S-образные тензодатчики (балка на растяжение-сжатие). Предназначаются для использования в подвесных и бункерных весах. Датчики укомплектованы шарнирными подвесами, за счет которых снижается затрачиваемое время на установку и запуск оборудования. В основе работы таких тензодатчиков лежит принцип преобразования механической силы растяжения/сжатия в электрический сигнал, пропорциональный этой механической силе.

Цилиндрические тензодатчики. Работают по принципу преобразования показаний механической деформации при сжатии в пропорциональный электрический сигнал. Чаще всего применяются при выпуске новых или модернизации старых вагонных, автомобильных или многотонных бункерных весов, а также в испытательных стендах.

Колонные датчики. Силоизмеряющий элемент выполнен в виде колонны. Применяются в автомобильных весах, железнодорожных весах и т.д.

Датчики платформенного типа. Используются в производстве автомобильных, вагонных, бункерных и емкостных весов.

Торсионные тензодатчики. Также называются тензодатчиками мембранного типа, шайбами, «таблетками», круглыми датчиками. Используются для производства автомобильных, железнодорожных и емкостных весов, а также в конвейерном весовом оборудовании.

Прочие. Включают в себя специализированные узкопрофильные модели.

Вывод

Подводя итоги, можно сказать, что тензодатчик – это важный элемент, составляющий основу механизма любого электронного весоизмерительного оборудования. Электронное весовое оборудование, в отличие от механического оборудования, благодаря применению датчиков силы, стало менее громоздким, более точным и намного более функциональным. Электронная система с применением тензодатчиков позволила перейти на качественно новый уровень работы и полностью автоматизировать контрольно-измерительные процессы.

Чтобы правильно подобрать тензодатчики, узнать стоимость тензометрических датчиков весов или купить тензорезисторные датчики, вам достаточно позвонить по телефону +7 (4812) 209-311 или написать по электронной почте [email protected].

принцип работы, устройство, типы, схемы подключения

Системы контроля производят постоянное наблюдение за состоянием различных механизмов, положением рабочих органов и, в том числе, контролируют вес. Для измерения величины веса и дальнейшего применения данных в логических схемах устанавливается тензометрический датчик (тензодатчик). Что это такое и как он работает мы рассмотрим в данной статье.

Что такое тензодатчик?

Тензометрический датчик, в соответствии с п.2.1.2 ГОСТ 8.631-2013 представляет собой весоизмерительный элемент, который реагирует на изменение величины физического воздействия (усилия) и переводит его в электрический сигнал. Фактически это резистор, меняющий параметр омического сопротивления, по отношению к прилагаемой силе. На практике широко используются для измерения массы и нагрузки в весоизмерительных системах. В зависимости от сферы применения используются различные типы тензодатчиков, отличающихся как принципом действия, так и конструктивными особенностями.

Конструкция

В качестве примера рассмотрим наиболее простой вариант тензодатчика, где в роли чувствительного элемента выступает тензорезистор. Конструктивно его можно представить в виде тонкой упругой проволоки или пленки, распределенной по контролируемой поверхности.

Работа тензорезистора основывается на законе Гука, гласящем, что изменение электрического сопротивления по отношению к исходному положению элемента пропорционально удлинению или сжатию сенсора. Руководствуясь данным принципом определяется коэффициент пропорциональности:

K = Δl / l = ΔR / R

Где:

K – коэффициент пропорциональности;
Δl – величина изменения длины в ходе деформации;
l – длина измеряемого элемента в состоянии покоя;
ΔR – изменение величины сопротивления при деформации;
R – значение сопротивления тензорезистора в нормальном положении.

На практике это реализуется следующим образом (рисунок 1):

Рис. 1. Устройство тензорезистора

При нахождении в состоянии покоя дорожки тензорезистора имеют определенное сечение и длину проводника. Сопротивление всего резистивного элемента тензодатчика будет определяться по формуле:

R = (ρ*l)/S , где

ρ – удельное сопротивление материала, как правило, в качестве металла с постоянным удельным сопротивлением используют константан;
l – длина проводника тензодатчика;
S – поперечное сечение проводника тензодатчика.

Таким образом, в случае удлинения тензодатчика длина проводящих дорожек увеличивается, а поперечное сечение уменьшается. Как результат, омическое сопротивление тензорезистора будет повышаться. При сжатии произойдет обратный процесс – длина проводящих элементов уменьшиться, а их поперечное сечение увеличиться. В результате сжатия сопротивление тензодатчика уменьшиться, что и лежит в основе принципа его работы.

Принцип работы

В большинстве случаев тензодатчик функционирует не от одного тензорезистора, а включает в себя мостовую измерительную схему. Такой принцип получил название моста Уитстона и реализуется следующим образом (рисунок 2):

Рис. 2. Принцип действия тензодатчика

Как видите на рисунке, в плечи моста включены четыре тензорезистора, которые расположены на гибкой подложке, что обеспечивает им упругую деформацию в ходе измерений. Все резистивные элементы тензодатчика подбираются равнозначными, что обеспечивает на выходе в состоянии покоя нулевое значение разности потенциалов в точках + S и – S. Это обозначает, что в ненагруженном идеальном тензодатчике не будет протекать ток в выходной цепи измерительного прибора. В реальном устройстве, все равно существует токовая нагрузка из-за конструктивных отличий резистивных деталей, температурных колебаний.

Как только к измерительному органу прибора будет приложена механическая нагрузка, гибкое основание деформируется, от чего изменятся рабочие параметры всех резисторов в цепи моста тензодатчика. В большинстве случаев попарно происходит сжатие и растяжение тензорезисторов (рисунок 3):

Рис. 3. Воздействие нагрузки на тензодатчик

Как видите, на рисунке два резистора сжимаются, а другие два растягиваются, в результате чего происходит искажение моста. Электрическая цепь выходит из равновесия и через выход тензодатчика начинает протекать электрический ток. О чем будет свидетельствовать отклонение стрелки гальванометра или дисплей оборудования, реагирующий на изменение разности потенциалов. Как только нагрузка перестанет воздействовать на тензодатчик, гибкая пластина вернется в исходное состояние, а измерительный мост снова перейдет в состояние равновесия.

На данном примере мы рассмотрели простейший вариант четырехпроводного тензометрического датчика. Но на практике также используются пяти и шестипроводные весоизмерительные сенсоры, что обусловлено типом конкретного устройства.

Типы

Сфера применения тензометрических датчиков охватывает ряд устройств самого различного назначения. Поэтому для измерения величины физического воздействия применяются тензодатчики разных типов. Разделение сенсоров по видам осуществляется на основании нескольких факторов.

Рис. 4. Типы датчиков по форме грузоприемного основания

Так, в зависимости от формы грузоприемного основания выделяют:

Консольные (балочные) – устанавливаются в некоторых типах весов, при взвешивании контейнеров и т.д.;
S-образные – применяются для измерения поднимаемых грузов;
Мембранные – используются в системах контроля, высокоточных измерителях и т.д.;
Колонные – монтируются в оборудовании с большой массой;

В зависимости от вида метода измерения все тензодатчики подразделяются на:

Резистивные – в основе работы лежит тензорезистор или мост из них, расположенный на гибком основании. Такой тензодатчик крепится к поверхности измерителя и реагирует на механические деформации. В соответствии с п.1.1 ГОСТ 21616-91 разделяются на проволочные и фольгированные. По количеству и форме разделяются на одиночные, розетки, цепочки, мембранные розетки.
Тактильные – состоят из двух проводников, между которыми расположена перфорированная пленка диэлектрика. При нажатии проводники продавливают мягкий диэлектрик и обеспечивают некую проводимость, чем изменяется величина сопротивления. По типу измерения бывают датчики касания, проскальзывания, усилия.
Пьезорезонансные – основаны на полупроводниковых элементах, в таких тензодатчиках происходит сравнение реального сигнала с эталонным.
Пьезоэлектрические – основаны на собственном напряжении выхода электронов некоторых полупроводниковых кристаллов. При воздействии усилия на кристалл меняется и величина зарядов, что передается на измерительный орган тензодатчика.
Магнитные – используют свойство магнитных проводников изменять величину магнитной проницаемости в зависимости от физических параметров. При сжатии или растяжении сердечника, электромагнитный поток, формируемый катушкой, будет изменяться. В результате чего индуктивность тензодатчика также отклонится от образцового состояния.
Емкостные – используют эффект переменного конденсатора, в котором с уменьшением расстояния между пластинами будет возрастать емкость. А при увеличении расстояния или уменьшении площади пластин емкость уменьшится.

Рис. 5. Принцип действия емкостного тензодатчика

В соответствии с п.1.2 ГОСТ 28836-90 по характеру прилагаемого усилия тензодатчики можно разделить на те, которые реагируют на сжатие, растяжение и универсальные.

Схемы подключения

На практике применяются различные способы подключения тензодатчика в общую цепь. Наиболее простой вариант – схема четырехпроводного подключения, которая приведена на рисунке 6 ниже:

Рис. 6. Четырехпроводная схема подключения

В данном случае схема подключения подразумевает строгое соблюдение цветовой маркировки проводов: красного и белого для подачи напряжения питания, а черного и зеленого для съема получаемого сигнала. Пятый провод используется для заземления корпуса оборудования, в некоторых моделях используется экран для устранения помех. Такой вариант применяется для силовых датчиков, слаботочного оборудования, устанавливаемого непосредственно в месте измерения и фиксации результата. На практике может реализоваться следующим образом:

Рис. 7. Практическая реализация четырехпроводной схемы подключения

Когда весоизмерительный блок удален от контрольного блока, используется шестипроводная схема для исключения влияния омического сопротивления проводов питания на результат измерений.

Рис. 8. Шестипроводная схема с цепью обратной связи

Выводы + E и – E применяются для подачи напряжения питания на тензодатчик. С клемм + Sen и – Sen снимается падение напряжения на проводах, которое затем вычитается из результирующего сигнала. Контакты + S и – S используются для съема показаний, функция вычитания реализуется следующим образом:

Рис. 9. Практическая реализация вычитания напряжения

Назначение

Тензодатчик устанавливается в различных приборах и приспособлениях для отслеживания реакции на физическое воздействие. На сегодняшний день сфера его применения охватывает самые различные отрасли промышленности и народного хозяйства, где он используется для:

Измерения веса – устанавливается в электронных весах различного типа.
Определения ускорения – применяется при испытании транспортных средств.
Измерения давления – распространено в сфере обработки поверхностей, при контроле прилагаемого усилия, в механических средствах и т.д.
Контроля перемещения – фиксируют перемещение строительных элементов, фундаментов, сейсмологических приспособлений и т.д.
Измерения крутящего момента – применяется в машиностроительной отрасли, для технического обслуживания и прочих.

Как выбрать?

При выборе модели для измерения какого-либо физического усилия или веса, необходимо руководствоваться основными параметрами сенсора. К таким характеристикам относятся:

Диапазон измерений – определяет границы весовой нагрузки, которую сможет фиксировать тензодатчик;
Класс точности – выбирается в зависимости от параметров оборудования и требований к точности измерений;
Схема подключения – по количеству подключаемых выводов может использоваться четырех или шестипроводная схема;
Термокомпенсация – для тензодатчиков, где необходима высокая точность измерений, важно учитывать влияние температуры окружающей среды, применяются термокомпенсирующие элементы;
Степень защиты – обозначается индексом IP и определяет устойчивость к воздействию пыли и влаги на тензодатчик.

Список использованной литературы

Клокова Н.П. «Тензорезисторы: Теория, методики расчета, разработки» 1990
Фрайден Дж. «Современные датчики. Справочник» 2005
Клокова Н.П. «Тензодатчики для измерений при повышенных температурах» 1965
Пучкин Б.И. «Приклеиваемые тензодатчики сопротивления» 1966
Ильинская Л.С., Подмарьков А. «Полупроводниковые тензодатчики» 1966

назначение устройства, разновидности, принцип работы

Ни одно промышленное предприятие не обходится без устройства для измерения точного веса и силы растяжения различных деталей и металлоконструкций. Тензометрические датчики веса и давления преобразовывают величину деформации в наиболее подходящий для замера сигнал. В основном сигнал бывает электрический. Поэтому производители, изготовив металлические изделия, проверяют их максимальную степень сжатия и растяжения.

Назначение устройства

Приборы для вычисления деформации изготавливаются из тензорезисторов и тензоматериалов, которые имеют наивысшую чувствительность. Основная деталь устройства — алюминиевый провод мелкого диаметра. Иногда производители датчиков делают проволоку из фольги. Принцип действия всех весовых аппаратов практически одинаковый: в процессе работы резисторы начинают реагировать на колебания сжатия и растяжения, вследствие чего сигнал передается на контакты.

Существуют датчики, предназначающиеся для разных отраслей: металлургических, фармацевтических и атомных.

Разновидности тензодатчиков:

измеряющие нагрузки;
модели, контролирующие перемещение;
динамометры — устройства для замера силы и веса;
приборы для точной фиксации скорости;
тензометрические датчики, используемые для станочных и автомобильных моторов.

Среди всех аппаратов чаще всего применяется датчик для замера веса. Существуют такие типы устройств: консольные, S-образные, шайбовые и бочковые. Балочными моделями пользуются довольно редко. Выбор типа приспособления зависит от сферы применения.

Конструктивные особенности

Устройства разделяются как по типу формы, так и по типу конструкции. Для вычисления точной деформации тензометрический датчик должен иметь предельно чувствительные элементы. Их контакты делятся на следующие типы:

проволочные;
фольговые;
пленочные.

Тензодатчик с фольговыми элементами применяется путем наклеивания. Система представляет собой полосу из фольги толщиной 12 мкм, но бывает и тоньше. Один участок ленты имеет решетчатую форму, а второй — плотную пленку. Это позволяет разместить на материале дополнительные контакты, что делает систему очень удобной в эксплуатации. Устройство способно переносить экстремально низкие температуры.

Аналогом фольговых являются пленочные модели. Единственное отличие между ними — материал для изготовления. Пленочные датчики производят из тензочувствительной пленки, поверхность которой имеет особое напыление, увеличивающее чувствительность устройства. С их помощью измеряют точные динамические нагрузки. Пленки делаются из германия, титана и висмута.

Для измерения нагрузок от 100 грамм до тонн применяются проволочные приспособления. Пленочные и фольговые модели способны измерять нагрузки по всей площади, а проволочные датчики вычисляют давление только в одной точке. Одноточечные тензодатчики часто используют для замера деформации на растяжение и сжатие.

Прибор в действии

Основу устройства составляет тензорезистор, оснащенный контактами, прикрепленными на верхнюю часть панели. В процессе измерения происходит соприкосновение контактов с объектом. Все тензометрические датчики основываются на единой технологии измерения деформации путем взаимодействия чувствительных элементов с определенной деталью.

Датчик подключается к сети за счет электрических отводов, которые также прикрепляются к чувствительной пластинке, после чего контактные детали начинают действовать под постоянным напряжением. Принцип работы тензодатчика простой: измеряемая конструкция укладывается на специальную подложку, вес которой начинает разрываться цепью и происходит механическая деформация, а контрольные контакты преобразовывают полученное растяжение или сжатие в электрический сигнал.

Предназначение измерительного моста

Тензодатчик оснащен измерительным мостом, позволяющим сделать замер наименьшей нагрузки. Таким образом прибор способен вычислить любой вес и силу. Мостовая система сделана на основе закона Ома: если сопротивление имеет одно значение, то проходящее напряжение через резисторы покажет точно такое же значение. То есть в процессе задействованы 2 фактора: внешний и внутренний. Первый фактор воздействует на тело предмета, а внутренний преобразовывает значение в сигнал.

Бытовыми тензодатчиками являются цифровые и электронные устройства для измерения веса. Они имеют контакты, которые подсоединены к металлическому листу. При укладке предметов на рабочую поверхность весов начинают действовать контакты, передающие значение на тензорезисторы, а затем на циферблат. Устройства могут подключаться к сети или работать за счет батареек.

Например, преобразователь сигналов Z-SG анализирует информацию с высокой точностью. Отклонение от нормы полученных данных составляет 0,02%. Это довольно высокий показатель точности, но есть приборы, показывающие более точную информацию. Такие тензорезисторные датчики оснащены контактами, которые тоже являются передатчиком преобразованного электронного сигнала, полученного путем измерения силы и веса детали.

Преимущества и недостатки

Есть один недостаток — это незначительная потеря чувствительности датчика в процессе работы при очень колеблющихся экстремальных температурах. Желательно, чтобы температура была устойчивой, а влажность не превышала 30%. Тогда прибор покажет более точные данные. Из плюсов можно выделить следующее:

приспособления имеют компактные габариты, а это позволяет их эксплуатировать в любых местах;
датчики способны измерять динамические и статические напряжения, что делает систему удобной для работы в разных условиях;
тензодатчики могут измерять деформацию детали с минимальной погрешностью.

Устройства просто незаменимы во всех отраслях. Они помогают получить данные быстро и с высокой точностью.

Схема подключения

Грамотно подключить датчик не составит труда, если воспользоваться схемой. Перед покупкой приспособления нужно определиться с длиной провода, потому что правильно удлинить кабель будет сложно. Зачастую после этого точность данных сбивается. Решить эту проблему можно контролером se 01 тензодатчика, являющимся модулем-усилителем. Его надо вмонтировать в само устройство.

В весах могут быть 2 и более индикатора. Они должны подключаться соединительными коробками параллельно. Если аппарат работает от сети, то его нужно заземлить. Провода заземляются в общую точку при помощи разветвлительной коробки. После подключения производится визуальный осмотр на правильность соединения элементов датчика. Также проверяется заземление и все контакты.

Если преобразователь чрезмерно перегрузить работой, то он может выйти из строя. В таком случае не рекомендуется проводить самостоятельные ремонтные работы. Придется нести приспособление в специализированную мастерскую.

Среди всех моделей большим спросом пользуются: ДСТ, НСК К-Б-12А, Кели, Utilcell, Zemic, Ацп и НВМ. Они отличаются друг от друга техническими характеристиками, следовательно, покупая датчик, нужно внимательно изучить все параметры.

Что такое тензодатчики и чем они отличаются

Что такое тензометрический датчик

Тензометрический датчик (от лат. tensus — напряжённый) — это разновидность датчика, преобразующего приложенную к нему физическую силу в электронный сигнал. Их еще называют тензорезистивными, тензорезисторными или просто тензодатчиками. Измерительным элементом тензодатчика является тензорезистор — резистор, у которого сопротивление изменяется в зависимости от его деформации. Тензометрический датчик является основным, но не единственным видом датчика для измерения силы. Существуют датчики, основанные на других физических принципах, например, оптические или пьезоэлектрические.

В наиболее распространенном случае, тензорезистор представляет собой небольшую пластину-основание, на которую приклеена металлическая пластина-фольга или зигзагообразный проводник. Сверху проводник ламинируется тонкой пленкой. Основание обычно делается из ткани, пластмассы, полимерной пленки или бумаги. Помимо металлической фольги, тело чувствительного элемента может быть сделано из полупроводника — германия или кремния — и напыляться на основание тонким слоем.

Тензодатчики используются в различных типах оборудования — силовоспроизводящих машинах, динамометрах, акселерометрах и пр. Но наиболее широкое распространение они получили в весостроительной отрасли. В настоящее время абсолютное большинство весов работает именно на тензометрических датчиках.

Главным свойством тензодатчика является его НПИ (наибольший предел взвешивания). Он может быть 20 г, а может быть 50 т. Думаю, что это очевидно. Аналогично можно сказать про погрешность. Если Вас интересует, то можете посмотреть таблицу соответствия дискрет и НПВ весов.

Самым явным видом классификации датчиков является их деление в зависимости от типа корпуса:

	Колонные тензодатчики. Иногда их называют башенными, стержневыми или опорными. Используются для производства автомобильных, вагонных, бункерных весов.
	Тензодатчики балочного типа. Их еще называют консольными, балкой среза или балкой изгиба. Используются в промышленных платформенных весах, чеквейерах, конвейерном и бункерном весовом оборудовании.
	S-образные тензодатчики используются в крановых весах и динамометрах, в разрывных машинах и дозаторах.
	Двухопорные балочные датчики или балки двойного изгиба. Используются в производстве автомобильных, вагонных, бункерных и емкостных весов.
	Одноточечные платформенные датчики используются во всех настольных и напольных фасовочных, почтовых, складских и торговых весах.
	Мембранные. Их еще называют тензодатчиками торсионного типа, шайбами, «таблетками», круглыми датчиками. Используются для производства автомобильных, железнодорожных и емкостных весов, а также в конвейерном весовом оборудовании.
	Сильфонные, они же датчики с гофрой. Применяется в дозаторах, конвейерных весах, чеквейерах и смесителях.
	Миниатюрные тензодатчики используются в производстве платформенных весов и во встраиваемых весовых системах.

По способу деформации упругого элемента различают датчики, работающие на:

Сжатие (тензодатчики колонного типа)
Растяжение (S-образные тензометрические датчики)
Скручивание (торсионные тензодатчики)
Изгиб (тензометрические датчики балочного типа)
Сдвиг (балки сдвига)
Универсальные, комбинированного типа, тензодатчики растяжения-сжатия (S-образные, к примеру)

По большому счету, способ деформации не сильно влияет на точность и характеристики оборудования, поэтому выбор, какие тензодатчики использовать, делается исходя из простоты и удобства их монтажа в оборудовании. Хотя некоторые различия все же есть — например, колонные датчики имеют больший диапазон НПИ, чем консольные или S-образные.

По типу выдаваемого сигнала тензодатчики делятся на аналоговые и цифровые. На качество измерений это не влияет, основная разница — цифровые датчики проще заменять и обслуживать.

В зависимости от точности, тензометрические датчики делятся на 4 класса. Наиболее распространенными являются тензодатчики класса C3, где C — это класс, а число 3 обозначает количество тысяч поверочных делений (3000 получается). Не буду сильно углубляться в метрологию, но скажу пару слов, чтобы было общее понимание:

D — самый низкий уровень точности, A, соответственно, самый высокий.
Комбинированная погрешность класса точности C3 составляет 0,02%. Это значит, что в разных условиях погрешность будет изменяться, а слово «комбинированная» можно понимать как некий аналог среднего арифметического.
Чем больше поверочных делений, тем выше точность тензодатчика. Датчик класса C5 точнее датчика класса C3
Класс точности определяет величину погрешности. Если тензодатчики имеют одинаковое количество поверочных делений, но разный класс, то погрешность будет разной. У тензодатчика D1 погрешность на максимальных нагрузках будет выше погрешности датчика C1 в 1,5 раза.
Класс точности и число поверочных делений тензометрических датчиков регламентируется ГОСТ 8.631-2013 (OIML R 60:2000)
В маркировке тензометрического датчика обычно указывается класс точности, число поверочных делений и НПИ.

Корпус тензодатчиков обычно изготавливается из легированной или нержавеющей стали. Этот факт может отражаться в наименовании. Например тензометрические датчики ZSFY компании Keli имеют в названии окончание -A, если они сделаны из легированной стали или -SS, если из нержавеющей. Пример — ZSFY-A20t — это тензодатчик из легированной стали с НПИ 20 тонн.

По количеству диапазонов измерения тензодатчики делятся на одноинтервальные, двухинтервальные и многоинтервальные. Тут все просто — на разных нагрузках весы выдают результат с разной дискретой. Делается это для повышения точности взвешивания на малых нагрузках. Например, одноинтервальные весы с НПВ (наибольшим пределом взвешивания) 100 кг имеют дискрету 20 г на всем диапазоне взвешивания, а двухинтервальные весы в диапазоне до 30 кг имеют дискрету 10 г.

Следующее, на что стоит обратить внимание — это пылевлагозащищенность корпуса. Пылевлагозащищенность маркируется в соответствии c международным кодом защиты оболочки — IP, который состоит из 2 цифр. Первая цифра обозначает пылезащиту от 0 (нет защиты) до 6 (пыленепроницаемость). Вторая цифра обозначает влагозащиту от 0 (полное отсутствие защиты) до 8 (способность прибора работать не менее 30 мин при погружении в воду на 1 м). Во втором числе иногда встречается цифра 9 — это немецкий стандарт, обозначающий, что изделие можно мыть под струей высокого давления. Пример — IP68 означает полную пылевлагозащищенность.

Компенсированный диапазон температур. Это диапазон, в котором тензодатчик сохраняет свои метрологические характеристики. Стандартным компенсированным диапазоном для тензодатчиков считается температура от -10 до +40. У некоторых моделей он расширен. Не путать с рабочим диапазоном температур! Этот диапазон обозначает температуры, при которых датчик сохраняет работоспособность, но точность взвешивания не гарантируется.

Тензодатчики могут отличаться количеством использования в весовом оборудовании. Хотя это в большей части свойство весов, но тем не менее — одноточечные датчики применяются только в сольном исполнении. На промышленных платформенных весах обычно стоит 4 балочных тензодатчика.

Еще несколько и технических характеристик тензометрических датчиков с простым определением:

Чувствительность (изменение напряжения при изменении нагрузки)
Нелинейность (в идеале графиком зависимости сопротивления тензорезистора от веса должна быть прямая)
Гистерезис (максимальное изменение сигнала при одинаковых нагрузках)
Ползучесть (изменение сигнала тензодатчика во времени при постоянных условиях)
Предельная нагрузка (нагрузка, которую датчик может кратковременно выдержать)
Разрушающая нагрузка
Электротехнические характеристики — максимальное и рекомендуемое напряжение, входное и выходное сопротивление

Компания Модуль – Ваш персональный инженер в мире измерительного оборудования!
Если Вы хотите приобрести тензодатчики, то обращайтесь к нам прямо сейчас — мы Вам подберем качественные тензометрические датчики со склада и под заказ с доставкой по всей России.

Тензодатчики — ESIT

Тензодатчики предназначены для преобразования создаваемого усилия при деформации твёрдого тела в электрический сигнал, пропорциональный нагрузке. Они обеспечивают измерение веса от 1 грамма и работают в широком температурном диапазоне. Тензодатчики применяются как измерительный элемент в платформенных, автомобильных, бункерных, крановых весах, дозаторах, также широкое применение они нашли в испытательном и научном оборудовании.

Компания Esit предлагает большой выбор тензометрических датчиков, среди которых датчики сдвига (консольная балка), датчики, измеряющие сила сжатия и растяжения, узлы встройки, защищающие весовое оборудование от перегрузок и исключающие погрешности при измерении массы, а также многое другое.

Датчики «консольная балка»

применяются в химической, пищевой, нефтяной промышленности. Такие тензодатчики, как правило, изготавливаются из нержавеющей стали. Тензометрические датчики такого типа могут быть установлены на конвейерные и платформенные весы, на систему дозирования и наполнения. Наибольший предел взвешивания тензометрических датчиков, которые имеются в нашем каталоге, составляет до 10000 кг (модель SSB). Тензодатчик модели BB обеспечивает максимально точное взвешивание грузов массой от 20 кг.

S-образные датчики

устанавливаются на разрывные машины, смешанных электронно-механических весах, бункерных весах, дозаторах. С их помощью измеряется вес цистерн массой от 50 до 5000 кг.

Датчики типа платформа

SSP, SP, SPA тензодатчики из алюминия или прочной стали долговечны и надежны. При помощи таких тензометрических датчиков максимально точно измеряется вес груза массой от 3 до 1000 кг. Тензодатчики типа платформа обычно применяются в весоизмерительных системах с одной точкой взвешивания.

Датчики сжатия

Чаще всего тензодатчики такого типа применяются при взвешивании емкостей на весу, либо в крановых весах. Применяются также в бункерных весах и дозаторах. Наибольший предел взвешивания составляет от 10 до 200 тонн; датчики сжатия от компании ESIT способны справиться как с вертикальными, так и с горизонтальными нагрузками.

Специальные разработки

Для того, чтобы измерить нагрузку в крановой системе, подходит датчик PLC; напряженность троса измерит тензодатчик WTB; силы растяжения измеряются при помощи тензометрических датчиков модели CRLC, тензометрический датчик PFT измерит нагрузку на крутящийся вал. Эти модели являются узкоспециализированными, а потому попадают в отдельный раздел каталога — «Специальные разработки».

Узлы встройки

Для того, чтобы защитить тензодатчик от перегрузок, уменьшить воздействие на него ударных сил или воздействия вибрации, применяются узлы встройки. Именно они сокращают или вовсе снимают воздействие на тензометрический датчик сил, влияющих на его чувствительность.

Тензометрические датчики: производство, продажа, разработка

Производство электронных приборов компания ESIT начала в 1980 году, сразу же после основания. Электронные весоизмерительные системы стали основным профилем компании немного позже, в 1987 году. Компания ESIT по настоящее время является передовым производителем весоизмерительного оборудования на территории Турции. С Россией ESIT связывают длительные отношения, а потому вся продукция, производимая на заводах в Турции, доступна для приобретения в России. За это отвечает генеральное представительство на территории РФ — ООО ПК «ЭСИТ». Именно им осуществляется поставка и сервис весоизмерительных систем и оборудования, в том числе тензометрических датчиков (тензодатчиков).

Как купить тензодатчики?

Для решения всех вопросов, связанных с выбором и эксплуатацией тензодатчиков, Вы можете оставить заявку в разделе «Контакты» нашего сайта, либо связаться с компетентным менеджером по телефонам +7 (347) 294-34-94 (Уфа), +7 (495) 728-92-48 (Москва), 8 800 700 3748 — звонок по России бесплатный.

принцип действия, описание, виды, схемы

Устройство и принцип работы

Основу тензодатчика составляет тензорезистор, оснащенный специальными контактами, закрепленными на передней части измерительной панели. В процессе измерения чувствительные контакты панели соприкасаются с объектом. Происходит их деформация, которая измеряется и преобразуется в электрический сигнал, передаваемый на элементы обработки и отображения измеряемой величины тензометрического датчика.

В зависимости от сферы функционального использования датчики различаются как по типам, так и по видам измеряемых величин. Важным фактором является требуемая точность измерения. Например, тензодатчик грузовых весов на выезде с хлебозавода совершенно не подойдет к электронным аптекарским весам, где важна каждая сотая часть грамма.

Рассмотрим более предметно виды и типы современных тензометрических датчиков.

Датчики крутящего момента

Датчики крутящего момента предназначены для измерения крутящего момента на вращающихся частях таких систем, как коленвал двигателя или рулевой колонки. Тензодатчики крутящего момента могут определять как статический, так и динамический момент контактным либо бесконтакным (телеметрическим) способом.

Тензодатчики балочного, консольного и кромочного типов

Эти типы датчиков изготавливают обычно на основе параллелограммной конструкции со встроенным элементом изгиба для высокой чувствительности и линейности измерений. Тензорезисторы в них закрепляются на чувствительных участках упругого элемента датчика и соединяются по схеме полного моста.

Конструктивно балочный тензодатчик имеет специальные отверстия для неравномерного распределения нагрузки и выявления деформаций сжатия и растяжения. Для получения максимального эффекта тензорезисторы по специальным меткам строго ориентируют на поверхности балки в ее самом тонком месте. Высокоточные и надежные датчики этого типа используют для создания многодатчиковых измерительных систем в платформенных или бункерных весах. Нашли они свое применение и в весовых дозаторах, фасовщиках сыпучих и жидких продуктов, измерителях натяжения тросов и других измерителях силовых нагрузок.

Принцип работы

Конструктивно прибор представляет собой тензорезистор с контактным элементом. Он закреплен на верхней панели устройства, которая соприкасается с измеряемым телом. Принцип работы любого тензодатчика основан на воздействии на чувствительный элемент определенной детали. Для включения датчика в сеть применяется специальные электрические отводы, которые подключаются к чувствительной пластине. Благодаря этому в контактном элементе наблюдается постоянное напряжение. Но, при работе датчика на специальную подложку устанавливается деталь. Её вес разрывает цепь и образовывается механическая деформация, которая при помощи контрольных контактов преобразуется в электрический сигнал.

Измерительный мост тензодатчика позволяет измерить наименьшие нагрузки, благодаря чему значительно расширяется использование прибора. Мостовая схема подключения тензометрического датчика основана на законе Ома, при котором если все сопротивления имеют равное значение, то ток, проходящий через резисторы, также будет иметь одинаковое значение. Здесь воздействие из вне принято называть «внешним фактором», а преобразование сигнала – «внутренним». Тогда принцип действия основан на анализе внешнего фактора при помощи внутреннего.

В бытовом использовании работы тензодатчиков наглядно демонстрируют электронные или цифровые весы. В них установлены специальные тензорезисторы, которые контактами соединены с рабочей поверхностью весов. Питание таких приборов производится при помощи батарей.

Фото — принцип работы тензометрического модуля Z-SG

Этот измерительный прибор обладает чрезвычайно высокой точностью анализа. Чувствительность рабочих элементов допускает погрешность не более 0,02 %, что является довольно высоким показателем. Но некоторые устройства выполняются с еще большим классом точности. Работа таких моделей основана на измерении силы воздействия на контакты. Электрический преобразованный сигнал является прямо пропорциональной величиной силе давления.

Достоинства тенодатчиков:

Высокая точность измерения;
Подходят для измерения статических и динамических напряжений, при этом, не искажают полученные данные. Это очень удобно при использовании устройств в транспортных средствах или экстремальных условиях работы;
Небольшие размеры позволяют использовать такие датчики практически в любых измерительных устройствах.

Но, у тензодатчиков есть и определенные недостатки. Любой преобразователь такого типа подвержен снижению чувствительности при перепадах температуры. Для наиболее точного измерения требуется производить опыты только при комнатной температуре и влажности не более 30 %.

Видео: Тензометрический датчик

Характеристика

Для изготовления тензометрических датчиков необходимо использовать материалы проволок, относительное изменение сопротивления которых пропорционально удлинению в максимальном диапазоне деформаций. При этом коэффициент пропорциональности k должен иметь большие значения. Для компактных устройств со значительной чувствительностью приходится применять материалы, обладающие высоким удельным сопротивлением. При этом температурная зависимость удельного сопротивления при изменении внешних условий должна быть незначительной, а лучше и вовсе отсутствовать.

Условия оптимального использования тензорезисторов:

Малое различие между коэффициентами теплового расширения материала конструкции (или узла) и измерительной проволоки устройства.
Нечувствительность к термическим напряжениям, которые возникают при соединении измерительного элемента с контролируемой частью оборудования или конструкции (для такого присоединения чаще всего используют пайку).
Хорошая обрабатываемость паяных соединений, которая не изменяет эксплуатационные параметры оборудования.
Надежность соединения, учитывающая возможные динамические удары и перемещения.

На параметр пропорциональности k влияют коэффициент Пуассона ε (представляющий собой условную меру изменения поперечного сечения детали при приложении к ней растягивающих напряжений) и теплофизические параметры материала, из которого изготовлен тензометрический прибор.

Принцип работы тензодатчика

Под воздействием механической нагрузки некоторые вещества меняют свое электрическое сопротивление. Тензочувствительность у разных материалов отличается. Если для металлической фольги коэффициент составляет от 2 до 5 единиц, то для кремния диапазон шире: от -125 до 200. Разрабатывая тензодатчики под конкретные нужды производители подбирают материал, исходя из тензочувствительности требуемой в конкретном применении и других технических характеристик.

Тензодатчик измеряет вес от 500 граммов до 600 тонн и более. Для каждой модели производитель заявляет пределы и точность измерения. Превышать указанный предел нагрузки запрещается. Это вызывает снижение точности, а при существенном увеличении запредельной нагрузки повлечет разрушение датчика и выход его из строя.

Тензодатчики рассчитан на определение одного из видов деформации: давление, растяжение, сдвиг, кручение. Они компактны. Тензодатчики размещают в опорах платформ, в точке подвеса емкости или внутрь цистерны. В последнем случае используются мембранные тензорезисторные датчики. Во влажных средах используются тензодатчики в защищенном от воды и пыли корпусе из нержавеющей стали, сплавов, устойчивых к коррозии.

Вступление

Технический термин, тензометрические датчики, вряд ли вам знаком, хотя с его работой вы сталкиваетесь достаточно часто. Любое взвешивание на электронных весах, не возможно без тензометрического датчика. Именно он преобразует механическую нагрузку на весы в электронный сигнал, который преобразуется в цифры на экране весового табло.

Но бытовое назначение тензометрического датчика не основное. Тензометрический датчик это основной элемент измерительной аппаратуры различного назначения. Датчики различного типа преобразуют на только силовую нагрузку в электронный сигнал, но и давление, ускорение, центробежную силу. Принципиально, тензодатчик преобразует любую деформацию в электронный сигнал пригодный для его фиксации и измерению.

Виды тензометров

Для измерения деформаций различных объектов были созданы тензометры, отличающиеся принципами действия и областями применения. По этим признакам измерительное оборудование подразделяют на следующие виды:

механическое;
резистивное;
струнное;
ёмкостное;
индуктивное.

Механические

Измерения основаны на фиксации изменения длины объекта под нагрузкой. Работа механического тензометра заключается в определении зависимости удлинения тела от напряжения в поперечном сечении.

Резистивные

Плёночные тензоризисторы, наклеенные в разных направлениях на теле объекта, при его сжатии или растяжении меняют своё электрическое сопротивление вместе с объектом. Точность измерений деформаций обеспечивается работой не одного датчика, а группы тензорезистров.

Плёночные тензорезисторы

Струнные

Струнный вариант представляет собой стальную проволоку (струну), её натягивают между опорами, которые закрепляют на поверхности объекта. Суть измерений заключаются в определении отношения частоты колебания струны к степени её натяжения при изменении длины обследуемого тела под воздействием нагрузки.

Ёмкостные

В качестве датчика применяют конденсатор с переменной ёмкостью. Деформация объекта вызывает изменение зазора между пластинами конденсатора, что отражается на характеристике тока в измерительной схеме прибора.

Индуктивные

Устройство прибора основано на применении катушки индуктивности, в которой установлен подвижный сердечник. Он напрямую контактирует с поверхностью объекта. При малейшей деформации поверхности происходит смещение сердечника в катушке. Изменяющиеся параметры катушки индуктивности фиксируются через электросхему прибором.

Архивы

АрхивыВыберите месяц Июль 2020 (2) Июнь 2020 (1) Апрель 2020 (1) Март 2020 (3) Февраль 2020 (2) Декабрь 2019 (2) Октябрь 2019 (3) Сентябрь 2019 (3) Август 2019 (4) Июнь 2019 (4) Февраль 2019 (2) Январь 2019 (2) Декабрь 2018 (2) Ноябрь 2018 (2) Октябрь 2018 (3) Сентябрь 2018 (2) Август 2018 (3) Июль 2018 (2) Апрель 2018 (2) Март 2018 (1) Февраль 2018 (2) Январь 2018 (1) Декабрь 2017 (2) Ноябрь 2017 (2) Октябрь 2017 (2) Сентябрь 2017 (4) Август 2017 (5) Июль 2017 (1) Июнь 2017 (3) Май 2017 (1) Апрель 2017 (6) Февраль 2017 (2) Январь 2017 (2) Декабрь 2016 (3) Октябрь 2016 (1) Сентябрь 2016 (3) Август 2016 (1) Июль 2016 (9) Июнь 2016 (3) Апрель 2016 (5) Март 2016 (1) Февраль 2016 (3) Январь 2016 (3) Декабрь 2015 (3) Ноябрь 2015 (4) Октябрь 2015 (6) Сентябрь 2015 (5) Август 2015 (1) Июль 2015 (1) Июнь 2015 (3) Май 2015 (3) Апрель 2015 (3) Март 2015 (2) Январь 2015 (4) Декабрь 2014 (9) Ноябрь 2014 (4) Октябрь 2014 (4) Сентябрь 2014 (7) Август 2014 (3) Июль 2014 (2) Июнь 2014 (6) Май 2014 (4) Апрель 2014 (2) Март 2014 (2) Февраль 2014 (5) Январь 2014 (4) Декабрь 2013 (7) Ноябрь 2013 (6) Октябрь 2013 (7) Сентябрь 2013 (8) Август 2013 (2) Июль 2013 (1) Июнь 2013 (2) Май 2013 (4) Апрель 2013 (7) Март 2013 (7) Февраль 2013 (7) Январь 2013 (11) Декабрь 2012 (7) Ноябрь 2012 (5) Октябрь 2012 (2) Сентябрь 2012 (10) Август 2012 (14) Июль 2012 (5) Июнь 2012 (21) Май 2012 (13) Апрель 2012 (4) Февраль 2012 (6) Январь 2012 (6) Декабрь 2011 (2) Ноябрь 2011 (9) Октябрь 2011 (14) Сентябрь 2011 (22) Август 2011 (1) Июль 2011 (5)

Тензометрические датчики веса и силы широко применяются в современном взвешивающем оборудовании.

Чувствительным элементом такого оборудования является тензорезистор с электронной согласующей схемой, встроенные в алюминиевый или стальной корпус. Деформация объектов позволяет измерить различные физические величины, например, объем, силу и вес.

Внешнее электронное оборудование на основе показаний с датчиков определяет величину требуемого параметра. Схемо-технически подключение датчиков выбирается для компенсации температурного влияния.

Изменение сопротивления датчика от приложенной силы тензометрических датчиков носит линейный характер, что упрощает процесс преобразования.

Рис. 1

Тензорезисторы в зависимости от типа чувствительного материала делятся на проволочные, пленочные и фольговые. Наибольшее распространение получили фольговые датчики (Рис. 1), в которых тензоматериал 1 наносится на подложку 3 методом травления как в печатных платах.

Для защиты от внешней среды датчик покрывается защитным слоем 4. Выводы 2 служат для подключения внешней измерительной схемы.

Под действием груза или приложенной силы возникает деформация корпуса и тензористора, вызывая изменения сопротивления. Большая площадь тензометрических проводников обеспечивает хорошую чувствительность измерений.

Материалом для измерения деформации служит манганин или константан. Отличие пленочных датчиков (Рис. 2) состоит в используемым полупроводниковом чувствительном элементе М.

Поэтому пленочные тензорезисторы не применяют в условиях резкого колебания температур, т.к. тепловые процессы внутри полупроводника приводят к нелинейности выходного сопротивления.

Рис. 2

Измерительным элементом проволочных датчиков силы и веса (Рис. 3) являются несколько параллельно соединённых

Рис. 3

тензочувствительных проводников 1.Параллельное соединение повышает чувствительность измерений. Гибкая подложка 3 подвергается внешней деформации, проводники залиты защитным слоем цемента или клея 4. К внешнему оборудованию датчик подключается через выводы 2.

Проволочные датчики в простейшем случае служат для измерения давления. В таких датчиках катушка из тензочувствительного материала, помещенная в объем измеряемой жидкости или газа меняет свое сопротивление под действием давления.

Максимальная нагрузка и точность измерения веса и силы зависит от конструктивных особенностей корпуса датчика и количества измерительных резисторов.

Верхний и нижний пределы измерения веса современных тензометрических весов колеблются от нескольких тонн до нескольких грамм. Одноточечные балочные датчики с одним измерительным элементом в большинстве случаев имеют алюминиевый корпус и используются для измерения небольшой массы груза в фасовочных и дозирующих системах (Рис. 4).

Одноточечные датчики преобразуют величину поперечной деформации в электрический сигнал.

Рис. 4

Электрическая измерительная часть тензометрического датчика надежно изолирована от внешней среды и не подвержена влиянию влажности и пыли и может работать в широком диапазоне температур (Для большинства датчиков от -40 до +80 градусов).

Выбор максимальной нагрузки, как правило, осуществляется с запасом для исключения повреждения датчика. Важным параметром датчиков веса и силы является класс точности. Наибольшее распространение получили датчики с классом С3 с нормированной по ГОСТу точностью в 0,002 %.

Чтобы снизить величину ошибки измерения для каждого вида датчика нужно выбрать правильное место установки.

Балочные датчики (Рис. 5) закрепляются неподвижно одним торцом, а на другой край подвешивается груз. Типичный вес нагрузки таких датчиков – от нескольких килограмм до нескольких тонн.

Рис.5

Цилиндрические тензометрические датчики силы (Рис. 6), также известные как «шайбовые», имеют стальной корпус, применяются для взвешивания грузов массой до нескольких десятков тонн. Такие датчики используется для модернизации устаревших бункерных весов, для определения массы автомобилей, вагонов, крупногабаритных емкостей.

Рис.6

S-образные датчики (Рис. 7)работают на сжатие и растяжение, являются измерительной системой в подвесных весах.

Рис.7

Современные тензодатчики находят широкое применения для измерения различных параметров, связанных с механической деформацией объектов, таких вес, нагрузки износ оборудования. Такие системы применяются в охранных системах, металлургии, в промышленном оборудовании, при взвешивании автомобилей и другого транспорта и негабаритных грузов.

Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Как выбрать тензодатчик и комплектующие для весового оборудования?

Главная / Сервисная служба / Документация и программное обеспечение / Статьи Старые / Как выбрать тензодатчик и комплектующие для весового оборудования?

Как выбрать тензодатчик и комплектующие для весового оборудования?

Этот вопрос легко решается, если следовать советам компании ЮНИВЕС. Сначала поймём, что такое тензометрический датчик? Силоизмерительный тензодатчик предназначен для преобразования усилий (механических деформаций) в электрический сигнал и применяется как комплектующее изделие в весах, весодозирующих и силоизмерительных устройствах. Чтобы не ошибиться при выборе тензодатчика необходимо однозначно представлять себе следующие технические вопросы: 1. Возможные варианты размещения датчиков (датчика) в весовом устройстве в зависимости от его конструкции и предназначения. Возможно, ваша система взвешивания будет монтироваться на одном датчике либо Вы планируете использовать несколько датчиков

В случае, если центр тяжести находится ниже места крепления тензодатчика Вам следует обратить внимание на S-образные датчики растяжения. Если центр тяжести находится выше места крепления тензодатчиков Вам потребуются датчики сжатия

В случае использования одного датчика сжатия обратите внимание на алюминиевые датчики. Если используется несколько — на конструкции узлов встройки для выбранного типа датчика. 2. Максимальная удельная нагрузка на датчик и возможные перегрузки. Максимальная удельная нагрузка на датчик определяется как сумма веса весоприемной конструкции, собственно веса продукта и дополнительных нагрузок от внешних воздействий (возможных смещений груза, динамического нагружения, ветровых нагрузок). Желательно, чтобы рассчитанная максимальная удельная нагрузка не превышала НПВ датчика. Всегда выбирайте датчик с большим НПВ в случае, если рассчитанная максимальная удельная нагрузка несколько больше ближайшего значения НПВ. 3. Требуемая точность системы и желаемая дискретность отсчета. Различайте цену поверочного деления вашей весовой системы (е) и дискретность отсчета (d), которую может обеспечить ваша система. Помните, что погрешность измерения определяется нагрузочной кривой тензодатчика и жесткостью системы (отношением нагрузки к деформации), а дискретность — лишь возможностью АЦП весового индикатора. Для того чтобы достичь погрешности 0,03% Вам необходимо использовать датчик типа D3 или С3. Если Вам необходимо получить более высокие погрешности (0,02%) используйте датчики А5. Помните, что при использовании нескольких датчиков точность системы повышается в N раз, где N — число датчиков. Выбирая датчик знайте, что CAS обеспечивает 40% рабочий интервал для всех датчиков, т.е любой датчик будет соответствовать своим метрологическим данным D3, С3 или А5 даже при использовании 40% рабочего диапазона. 4. Устойчивость показаний. Для устойчивой оцифровки аналогового сигнала весовым индикатором рекомендуется выполнение следующего условия 1d = 1,5…2,0 мкВ. При этом обращайте внимание на рабочий коэффициент передачи датчика (РКП) и выбирайте НПВ датчика(ов) с разумным запасом. 5. Условия эксплуатации датчиков. Всегда обращайте внимание на указанную степень защиты (IP) датчика. Помните, что для использования в агрессивных средах следует использовать датчики с IP не ниже 67. 6. Предполагаемые инвестиции (выбирайте согласно принципу цена-качество). Самым надёжным в конструкции — датчики, так как именно этот элемент конструкции определяет точность, надежность и долговечность весовой системы в целом.Поэтому помните, что скупой платит дважды. 7. Формальности при покупке и гарантийные обязательства. При покупке датчика проверьте наличие калибровочного сертификата датчика. Данный сертификат с указанием индивидуального номера датчика и его технических характеристик является одновременно инструкцией по эксплуатации данного датчика и его гарантийным талоном. Помните, что продавец в праве отказать в бесплатном ремонте или замене датчика, в случае потери калибровочного сертификата датчика. Всегда сохраняйте индивидуальный калибровочный сертификат. В случае необходимости Вы можете получить копию метрологического сертификата о внесении данного типа датчика в государственный реестр средств измерений. 8. Что дальше? Вам необходимо выбрать весовой индикатор и, если Вы намерены использовать более одного датчика, — соединительную коробку. На все возникшие вопросы Вам ответят специалисты компании ЮНИВЕС по телефону.

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:

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.

Тензорезистивный метод

Сейчас это наиболее удобный и чаще других используемый метод. При деформации электропроводящих материалов (металлов, полупроводников) происходит изменение их удельного электрического сопротивления и, как следствие, — изменение сопротивления чувствительного элемента датчика. В качестве проводящих материалов обычно используются металлические плёнки, напылённые на гибкую диэлектрическую подложку. В последнее время находят применение полупроводниковые датчики. Сопротивление чувствительного элемента измеряется тем или иным способом.

Конструкция типичного металлического датчика

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.

На диэлектрическую подложку (например, полимерную плёнку или слюду) в вакууме через напыляют плёнку металлического сплава, либо формируют проводящую конфигурацию на подложке фотолитографическими методами. В последнем случае на предварительно напылённую сплошную плёнку металла на подложке наносят слой фоторезиста и засвечивают его ультрафиолетовым излучением через фотошаблон. В зависимости от вида фоторезиста, либо засвеченные, либо незасвеченные участки фоторезиста смываются растворителем. Затем незащищённую фоторезистом металлическую плёнку растворяют (например, кислотой), формируя фигурный рисунок металлической плёнки.

В качестве материала плёнки обычно используются сплавы, имеющие низкий температурный коэффициент удельного сопротивления (например, манганин) — для снижения влияния температуры на показания тензометра.

При использовании тензорезистор подложкой приклеивают к поверхности исследуемого на деформации объекта или поверхности упруго-деформируемого элемента в случае применения в весах, динамометрах, торсиометрах, датчиках давления и др., так, чтобы тензорезистор деформировался вместе с деталью.

Чувствительность к деформации такого тензорезистора зависит от направления приложения деформирующей силы. Так, наибольшая чувствительность при растяжении и сжатии — по вертикальной по рисунку оси и практически нулевая при горизонтальной, так как полоски металла в зигзагообразной конфигурации сильнее изменяют своё сечение при вертикальной деформации.

Тензорезистор включается с помощью электрических проводников во внешнюю электрическую измерительную схему.

Измерительная схема

Измерительный мост с вольтметром в диагонали. Тензорезистор обозначен R_x.

Обычно тензорезисторы включают в одно или два плеча сбалансированного моста Уитстона, питаемого от источника постоянного напряжения (диагональ моста A—D). С помощью переменного резистора R₂ производится балансировка моста, так, чтобы в отсутствии 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 R₁ / R₂ = R_x / R₃ напряжение диагонали моста равно нулю. При деформации изменяется сопротивление R_x (например, увеличивается при растяжении), это вызывает снижение потенциала точки соединения резисторов R_x и R₃ (B) и изменение напряжения диагонали B—C моста — полезный сигнал.

Изменение сопротивления 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. 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 включают такой же тензорезистор, как и 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 сервисные функции.

Виды тензорезисторных датчиков


Т24А датчики тензорезисторные одноточечного типа	Т70А датчики тензорезисторные одноточечного типа	К-О-10А тензодатчики одноточечные


Н2 датчики тензорезисторные балочного типа	Т2 датчики тензорезисторные балочного типа	К-О-14А тензодатчики балочные с сильфоном


С2 датчики тензорезисторные S-образные	С2А датчики тензорезисторные S-образные	К-Р-16К тензодатчики S-образные


M50 датчики тензорезисторные	К-С-18Д тензодатчики цилиндрические	SHB датчики тензометрические


МВ датчики тензорезисторные колонного типа	МВ150 датчики тензорезисторные колонного типа	ST-T датчики тензометрические колонного типа

Прочие. Включают в себя специализированные узкопрофильные модели.


С2К датчики тензорезисторные специализированные для крановых весов	К-Р-20А тензодатчики на растяжение	К-Б-12Т тензодатчики силы натяжения троса

Вывод

Оцените статью:

Схема подключения тензодатчиков к индикатору веса

Подключение тензодатчика к индикатору веса, на первый взгляд кажется простой задачей, но неправильное соединение может вызвать уменьшение точности измерения или некорректную работу весовой системы. Тензодатчики различных производителей имеют либо 4-х проводный, либо 6-ти проводный кабель для подключения к весовому индикатору.

Ниже приведены схемы подключения для этих двух типов тензодатчиков:

Большинство промышленных весовых систем используют несколько тензодатчиков, в этом случае они должны быть подключены параллельно. Обычно эту связь делают не простой скруткой, а с применением специализированных соединительных коробок. Дополнительно, некоторые модели таких коробок позволяют «подогнать» сопротивление датчиков друг под друга, т.е. сбалансировать систему из множества датчиков.

Тензодатчики поставляются с кабелем определенной длины. При удлинении соединительного кабеля следует учитывать, что это может привести к падению точности измерения. Также при изменении длины кабеля следует производить перекалибровку весового индикатора, к которому подключен тензодатчик.

Большинство тензодатчиков поставляется с документацией, в которой указывается цветовая маркировка идущих от него проводов и их назначение. 4-х проводные тензодатчики, судя по названию, имею 4 соединительных линии:

   +EXC — +Питание
   -EXC — -Питание
   +SIG — +Сигнал
   -SIG — -Сигнал

Т.е. две линии это цепи питания и две это выходной сигнал датчика. Для корректной работы необходимо подать питающее напряжение на линии +EXC и –EXC, в соответствии с техническими характеристиками датчика, обычно оно составляет от 5 до 12 вольт. После подачи питания на сигнальных линиях SIG меняется напряжение, и это изменение необходимо фиксировать весоизмерительным прибором.

На рисунке приведена схема подключения тензодатчика четырёхпроводного типа, на примере датчика фирмы Zemic и весоизмерительного прибора КВ-001.

Некоторые тензодатчики могут иметь не четыре, а шесть соединительных проводов. Две дополнительные линии называются – линиями обратной связи, и имеют маркировку SENSE. Эти две дополнительные линии позволяют осуществлять компенсацию потерь на длинных проводах. Как видно из рисунка выше, в случае подключения четырехпроводного тензометрического датчика, функция компенсации потерь не используется, и необходимо использовать перемычки для подключения тензодатчика к прибору.

Четырехпроводные тензодатчики датчики лучше использовать на короткие расстояния передачи сигнала. Шестипроводные датчики, благодаря линиям обратной связи, обладают большей точность и их можно использовать для больших расстояний, т.к. эти две дополнительные линии позволяют осуществлять компенсацию потерь на длинных проводах.

На рисунке приведена схема подключения тензодатчика шестипроводного типа, на примере датчика фирмы Zemic и весоизмерительного прибора КВ-001.

Определение маркировки проводов тензодатчика без документации

Если у вас отсутствует описание тензодатчика, для определения маркировки проводов можно использовать обыкновенный мультиметр, при условии, что датчик аналоговый, а не цифровой.

Измерьте сопротивление между всеми проводами. В 4-проводном тензодатчике имеется шесть комбинаций проводов, следовательно, вы получите 6 значений сопротивлений, одна пара проводов будет иметь сопротивление больше, чем все остальные.
Пара с самым большим сопротивлением – это линия питания, оставшаяся пара проводов – линия сигнала.
Подключите линию питания к весоизмерительному прибору, или подайте напряжение.
Измерьте напряжение на линии сигнала, определив тем самым полярность подключения.

Подключение нескольких тензодатчиков при помощи соединительной (балансировочной) коробки

Как подключать несколько тензодатчиков при помощи балансировочной коробки можно посмотреть на видео

Заземление и экранирование при подключении тензодатчика.

Организация заземления и экранирования важный вопрос успешного создания весовой системы с использованием тензодатчиков. Надёжное решение данной задачи — ключ к правильной работе тензометрического датчика, генерирующего слаботочные сигналы. Кабели тензодатчиков должны иметь экранирующую оплетку, которая, при правильном подключении, обеспечивает защиту от электростатических и других помех.

Основное правило, которое нельзя нарушать: необходимо избегать «земляных» петель, т. е. заземлять устройства нужно в ОДНОЙ общей точке. Петли могут возникать если экран кабеля подключать к заземляющему контуру с двух концов. Поэтому, если корпус датчика надёжно заземлён и одновременно соединён с экраном — этого достаточно, в противном случае — соединить экран с заземлением только с любого ОДНОГО конца, например, в электрощите, где установлен прибор отдельным жёлто-зелёным проводом. Под «заземлением» мы понимаем защитное заземление, желто-зелёный провод. Использовать «нейтраль» в качестве «земли» очень нежелательно.

Если датчики соединяются параллельно, то необходимо не забывать соединять друг с другом и экранные оплётки кабелей через соответствующий контакт клеммы в соединительной коробке, и тут же их заземлять вместе с корпусом коробки. Общий кабель, идущий от соединительной коробки к прибору, соединять с заземлением также с ОДНОЙ стороны, как описано выше, не допуская образования «земляной» петли, желательно возле входа в измерительный прибор, то есть заземлять со стороны приёмника.

На кабель датчика, прямо поверх изоляции, на расстоянии 4-5 см от клеммы измерительного прибора, желательно защёлкнуть ферритовый фильтр для блокировки возникающих в цеху разнообразных помех по «земле». Такие фильтры производятся под кабели разных диаметров. Фильтры желательно защёлкнуть и на других длинных линиях, например RS-485, на приёмном и передающем устройстве. Если индуктивности одного фильтра недостаточно для надёжного уменьшения уровня помехи, такие фильтры можно защёлкивать последовательно на небольшом расстоянии друг от друга, наращивая тем самым индуктивность до необходимого уровня.

Тензодатчики для точных измерений

Почему тензодатчики

Тензодатчики

— это преобладающее устройство, используемое в промышленном взвешивании и измерении силы, которое обеспечивает стабильную и экономичную высокую степень точности. Тензодатчики продолжают совершенствоваться с точки зрения чувствительности и чувствительности, что делает эти продукты предпочтительным вариантом для различных промышленных приложений взвешивания и тестирования. Измерение деформации внутри тензодатчика обычно более удобно и рентабельно, чем прямое размещение датчиков на механических компонентах, и позволяет легко установить датчик непосредственно на машины или автоматизированное производственное оборудование для более точных измерений веса и силы.

Как они работают

Весоизмерительные ячейки

измеряют вес и давление путем преобразования механической силы в электрический сигнал. При прикреплении болтами к несущей балке или детали промышленного оборудования тензодатчик измеряет деформацию детали, возникающую в результате приложенной силы.

Обычно четыре или более тензодатчика используются в каждом датчике веса для обеспечения максимальной чувствительности, а также специальные компоненты для компенсации колебаний температуры.Когда к весоизмерительному датчику прикладывается сила, и датчик и специальные связанные в нем тензорезисторы деформируются, весоизмерительный датчик преобразует механическую силу в электрический сигнал, который отправляется на кондиционеры сигналов, компьютеры или записывающие устройства.

Выберите центральный датчик нагрузки

Load Cell Central разрабатывает и производит датчики нагрузки на основе тензодатчиков для различных мощностей, приложений и отраслей. Поскольку весоизмерительные ячейки и весовые модули с болтовым креплением могут быть эффективно установлены непосредственно на оборудование, они часто используются промышленными заказчиками, которым требуется максимальная точность и аккуратность при взвешивании.

Компания

Load Cell Central предоставила тензодатчики и механические компоненты с тензометрическим датчиком для различных применений: от опор для испытания на тягу ракетных двигателей и мачт парусных лодок, приводных валов и до автоматизированных производственных процессов. Наша команда может помочь вам выбрать идеальные датчики веса «со склада», соответствующие вашим требованиям, или поработать с вами над разработкой индивидуальных решений.

Просмотрите нашу подборку тензодатчиков, чтобы просмотреть спецификации продукта, запросить ценовое предложение в Интернете или просто позвоните и поговорите с одним из наших дружелюбных и опытных технических специалистов по продажам.Load Cell Central предоставляет всестороннюю поддержку и помощь по телефону или через наш веб-сайт.

Как измерить вес с помощью датчиков веса

Автор: Грант Малой Смит, эксперт по сбору данных

В этой статье мы обсудим, как вы можете измерять вес с помощью датчиков веса, достаточно подробно, чтобы вы:

См. , как работают датчики тензодатчиков
Узнайте , как измерения веса производятся в науке и промышленности
Поймите , как вы можете включить их в свое тестирование

Готовы начать? Пойдем!

Что такое тензодатчик?

Весоизмерительный датчик — это, по сути, датчик силы или датчик силы .Он используется в основном для измерения веса. И хотя их можно использовать для измерения других сил, таких как крутящий момент, сжатие, давление и т. Д., В этой статье мы сосредоточимся на приложениях для измерения веса .

Пример датчика тензодатчика
Источник изображения: Daraceleste / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Хотя гравитация — самая слабая из четырех фундаментальных сил, удерживающих Вселенную от разлета, она единственная, которую мы можем непосредственно воспринимать.Все на Земле, обладающее массой, испытывает это, поскольку сила тяжести тянет его к железному ядру в центре нашей планеты. Вес и масса связаны силой тяжести.

Мировая стандартная единица измерения веса — килограмм (кг) . Даже в США, где имперские единицы измерения веса, расстояния и объема все еще широко используются, эти единицы привязаны к метрической системе СИ.

Таким образом, фунт (веса) в США определяется не другими имперскими измерениями, а официально равен 0.45359237 килограмм. Методика расчета килограммовой массы была определена мировыми учеными в 2019 году для ссылки на постоянную Планка и удалена как ссылка на физический образец.

Если убрать гравитацию, объект буквально ничего не весит, но его масса остается неизменной. Когда вы что-то взвешиваете, вы на самом деле измеряете массу этого объекта по отношению к этой планете. Фактически, датчик веса измеряет массу. Но это актуально только с точки зрения того, что означает здесь, на Земле.

В тензодатчиках используется несколько основных технологий, например, пневматические датчики веса (часто используемые в приложениях искробезопасности). Гидравлические датчики веса не требуют питания и поэтому часто используются в удаленных, труднодоступных местах. Существуют также пьезоэлектрические датчики веса, которые обеспечивают высокий (но нелинейный) выходной сигнал.

Но мы сосредоточимся на тензометрических датчиках веса , они являются наиболее распространенным типом, используемым сегодня в мире. Они недороги, очень надежны и способны обрабатывать широкий диапазон входных сил. Они являются стандартом де-факто в индустрии взвешивания и обеспечивают полную точность 0.25% и лучше .

Вы можете даже каждое утро использовать тензодатчики, даже не осознавая этого. Это может выглядеть примерно так:

Цифровые весы для ванной — тензодатчик на основе тензодатчика

В то время как в классических механических весах используется ряд рычагов для распределения приложенного веса и привода пружины, соединенной с механическим циферблатом, в большинстве современных цифровых моделей для расчета вашего веса используются несколько тензодатчиков.

Когда вы один раз нажимаете ногой на измерительную пластину, микроконтроллер «просыпается» и выполняет калибровку смещения нуля тензодатчиков. Цифровой дисплей показывает 0,0 кг (или фунта), и вы готовы встать и взвесить себя.

В более совершенных цифровых весах для ванной комнаты тензодатчики расположены в каждом из четырех углов весов. Фактически, они часто встроены в «ножки» весов. Два тензодатчика находятся в режиме растяжения, а два других — в режиме сжатия.

Когда вы встаете на весы, микроконтроллер берет их выходные данные и преобразует их в совокупное значение веса в выбранной единице измерения и отображает это число на датчике. В некоторых моделях даже используется термопара для измерения температуры окружающей среды и учета этого фактора в уравнении, поскольку тензодатчики являются датчиками сопротивления и зависят от температуры.

Хорошо, это было весело, но теперь давайте посмотрим на датчики веса, используемые для научных измерений в приложениях сбора данных.

Как работает тензодатчик на основе тензодатчика?

Тензодатчик (также известный как «тензодатчик») измеряет деформацию посредством изменения сопротивления. Рисунок из металлической фольги закреплен на гибкой подложке, которая также служит изолятором. Через узор из фольги пропускается ток. Когда тестируемый объект подвергается напряжению (т.е. сжимается или подвергается растяжению), происходит изменение сопротивления, которое пропорционально величине отклонения.

Полномостовой тензодатчик

Когда проводник растягивается, его сопротивление увеличивается.Когда он сжимается, его сопротивление уменьшается. Это изменение сопротивления можно измерить с помощью моста Уитстона, который представляет собой четыре тензометрических датчика, расположенных по схеме.

Работа тензодатчика (изгиб преувеличен для ясности)
Изображение предоставлено WikiCommon

Схема моста Уитстона

При измерении всеми четырьмя датчиками вы попадаете в конфигурацию с полным мостом . На приведенной выше схеме полного моста выходное напряжение датчика измеряется в точках C и B, а напряжение возбуждения подается в точках A и D.

Итак, когда мы устанавливаем тензодатчик на механический корпус, а затем подвергаем этот корпус нагрузке или силе, такой как вес, датчик будет измерять относительное сжатие или растяжение, вызванное этой силой. Комбинация такого корпуса с установленным на нем тензодатчиком представляет собой тензодатчик.

Теперь давайте посмотрим на различные формы и размеры таких тензодатчиков, а также на то, как они используются.

Приложения для измерения тензодатчиков

Существует практически неограниченное количество возможных применений для тензодатчиков, больших и малых.Вот лишь некоторые из них:

Испытания материалов — измерение веса деталей по мере их изготовления на соответствие
Aerospace — испытание тяги реактивных двигателей, измерение нагрузки на колеса и шасси
Marine — мониторинг напряжений на швартовных тросах, когда они растягиваются под нагрузкой судна, движущегося по воде
Транспорт — измерение крутящего момента электрических, бензиновых и дизельных двигателей, контроль осевой нагрузки, нагрузки на колеса поездов и грузовиков, измерение веса груза на автомобильных станциях взвешивания
Промышленный — Измерения силы на редукторах и насосах, измерения натяжения при прокладке подводных труб, измерения натяжения и силы на бумажных фабриках и сталелитейных заводах, вес бункера и судна
Медицина / Здравоохранение — Больничные койки для взвешивания пациента, точные весы-инкубаторы для младенцев и младенцев, измерения нагрузки на физиотерапевтическое оборудование и тренажеры.
Конструкция — Силы кабеля в лифтах, силы на строительных лесах в соответствии с международными стандартами. Интересное примечание по применению см. На странице https://dewesoft.com/case-studies/scaffolding-test-safety-approval
Развлечения — Тензодатчики S-типа устанавливаются в середине тросов, используемых для подъема акробатов и актеров, гарантируя, что сила не превышает предписанных уровней
Нефтехимия — измерение сил на буровых инструментах для добычи нефти и газа
Фермерство и животноводство — Измерение веса домашнего скота, проходящего по желобам, измерение сил на кабелях и принимающем оборудовании, вес бункера, кружки и силоса
Бытовые / потребительские — цифровые весы для ванной

Когда мы рассматриваем огромное разнообразие, представленное всего лишь дюжиной или около того приложений, становится ясно, что измерения силы и веса аналогичны измерениям температуры в том смысле, что они являются фундаментальными для десятков тысяч приложений практически во всех отраслях промышленности.

Типы тензодатчиков

Существуют весоизмерительные ячейки различных форм и размеров для различных применений. Вот основные из доступных сегодня:

Датчики нагрузки для стержня / изгибающейся балки
Тензодатчики канистры
Тензодатчики с S-образной балкой
Датчики нагрузки со сквозным отверстием / пончиком
Тензодатчики для блинов

Датчики нагрузки на стержень / изгибающуюся балку

Существует также различие между одноточечными датчиками веса и моделями для тяжелых условий сжатия, которые распределяют нагрузку между четырьмя или более тензодатчиками для повышения точности и / или производительности.Выше представлены лишь некоторые из основных типов датчиков веса. Есть много других, а также несколько специальных типов, разработанных для особых приложений и сред. Существуют низкопрофильные, миниатюрные и сверхминиатюрные весоизмерительные ячейки, которые можно использовать в очень маленьких местах. На другом конце спектра находятся датчики веса, используемые для измерения сотен тонн, которые по понятным причинам довольно велики.

Типичный датчик нагрузки с изгибающейся балкой
Источник изображения: Daraceleste [CC BY-SA (https: // creativecommons.org / licenses / by-sa / 4.0)]

Штанга штанга или Изгибающая балка (также известная как бинокулярная балка ) тензодатчики обычно используются для промышленных весов. Один конец стержня прикреплен к конструкции, а к свободному концу датчика прилагается сила (см. F на рисунке выше).

Эта сила вызывает удлинение или сжатие четырех тензодатчиков, встроенных в верхнюю и нижнюю части, а также на каждом конце датчика нагрузки, в зависимости от того, насколько приложение или снятие силы воздействует на структуру датчика нагрузки.Эти крошечные изменения потенциала тензорезисторов легко конвертируются в вес с помощью нашего программного обеспечения для сбора данных Dewesoft X.

Применение тензодатчика с изгибающейся балкой

Тензодатчики канистры

Также известный как «контейнерный тензодатчик», тензодатчик сжатия является наиболее фундаментальным типом тензодатчика. Он используется в основном как промышленные весы для измерения веса груза, который на него помещен. Он получил свое название из-за своей формы, напоминающей канистру.

Типичный тензодатчик канистрового типа
Daraceleste [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Тензодатчики с S-образной балкой

Датчики веса

S-Beam также подходят как для толкания, так и для тяги. Они получили свое название из-за своей отличительной формы. Обычно они соединяются в центре стального троса. Представьте, что трос используется для подъема тяжелого груза.

Типовой датчик нагрузки с S-образной балкой
Daraceleste [CC BY-SA (https: // creativecommons.org / licenses / by-sa / 4.0)]

Датчики нагрузки со сквозным отверстием / пончиком

Некоторые из этих типов предназначены только для сжатия, в то время как другие доступны как для сжатия, так и для растяжения. Центральное отверстие позволяет части конструкции проходить через датчик нагрузки, если это необходимо. Некоторые модели имеют дополнительные сквозные отверстия, расположенные вокруг центрального отверстия для дополнительных механических соединений.

Типичный тензодатчик пончика / сквозного отверстия
Изображение любезно предоставлено Forsentek

Тензодатчики для блинов

Весоизмерительные ячейки

Pancake разработаны для применений, в которых происходит как растяжение, так и сжатие (растяжение и толкание).

Типичный тензодатчик блинного типа
Daraceleste [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Системы сбора данных, совместимые с тензодатчиками Dewesoft

Системы сбора данных SIRIUS

Системы

SIRIUS DAQ предлагают технологию DualCoreADC®, которая усиливает двойные 24-битные дельта-сигма преобразователи АЦП с фильтром сглаживания на каждом канале, достигая удивительного динамического диапазона 160 дБ во временной и частотной областях, вплоть до Частота дискретизации 200 kS / s / ch на канал .

Срезы SIRIUS могут содержать до 8 или 16 каналов аналогового ввода. Каждая система SIRIUS DAQ включает отмеченное наградами программное обеспечение сбора данных Dewesoft X для полной настройки системы, работы, отображения, хранения, анализа и создания отчетов.

Список усилителей SIRIUS, совместимых с датчиками тензодатчика:

SIRIUS STG (8 каналов), 200 kS / s, поддерживает все типы деформации, высокий входной диапазон
SIRIUS STGM (8 каналов) 200 kS / s, Низкое энергопотребление, датчик и баланс усилителя
SIRIUS-LV (8 каналов), 200 kS / s, поддерживает полное мостовое соединение
SIRIUS-HD STGS (16 каналов) 200 kS / s, Низкое энергопотребление, балансировка датчиков и усилителей
SIRIUS-HS STG (8 каналов) 1 МС / с, поддерживает все типы деформации, высокий входной диапазон
SIRIUS-HS-LV (8 каналов), 1 MS / s, поддерживает полное мостовое соединение

Для получения дополнительной информации посетите страницу системы SIRIUS DAQ.

KRYPTON DAQ Systems

Семейство KRYPTON DAQ предлагает модули тензодатчиков повышенной прочности с 1, 3 или 6 каналами на модуль. Доступно множество других модулей KRYPTON и KRYPTON ONE для других типов датчиков и сигналов. Модули KRYPTON DAQ имеют степень защиты IP67 и предназначены для самых тяжелых условий эксплуатации — ударов, вибрации и экстремальных температур. Каждая система KRYPTON включает отмеченное наградами программное обеспечение сбора данных Dewesoft X для полной настройки системы, работы, отображения, хранения, анализа и создания отчетов.

Список модулей KRYPTON DAQ, совместимых с датчиками веса:

KRYPTON-3xSTG и KRYPTON-6xSTG: 3- или 6-канальный модуль сбора данных, который поддерживает все типы тензодатчиков и широкий диапазон входных сигналов.
KRYPTONi-1xSTG: 1-канальный изолированный DAQ-модуль, который поддерживает все типы деформации и широкий диапазон входных сигналов.

Для получения дополнительной информации посетите страницу системы KRYPTON DAQ.

IOLITE Системы сбора данных и управления

Система сбора данных и управления
IOLITE сочетает в себе мощный сбор данных с управлением в реальном времени через двойные интерфейсы EtherCAT.Обратите внимание, что IOLITE-6xSTG также поддерживает модули DSI, которые адаптируют его для работы с широким спектром других датчиков. Доступен как в стоечной, так и в настольной модели с диагональю 19 дюймов. Каждая система IOLITE включает отмеченное наградами программное обеспечение DEWESoft X для полной настройки системы, работы, отображения, хранения, анализа и создания отчетов.
Список модулей IOLITE DAQ, совместимых с датчиками тензодатчиков:
IOLITE-6xSTG (6 каналов) Поддерживает все типы деформации, большой входной диапазон
Для получения дополнительной информации посетите страницу системы сбора данных и управления IOLITE.
DEWE-43A Система сбора данных
DEWE-43A — это портативный 8-канальный модуль сбора данных, который имеет восемь полномостовых / низковольтных входов на разъемах DB-9, а также 8 входов счетчиков / энкодеров и два высокоскоростных интерфейса шины CAN.
Он подключается к любому компьютеру с Windows через фиксируемый USB-разъем. Аналоговые входы могут изначально использоваться для полномостовых подключений, или вы можете использовать адаптеры DSI для четвертьмостовых и полумостовых подключений.
Другие адаптеры DSI позволяют каждому входу обрабатывать другие сигналы, такие как IEPE, заряд, LVDT, 200 В, амперы, миллиамперы и т. Д.Каждая система DEWE-43A включает отмеченное наградами программное обеспечение DEWESoft X для полной настройки системы, работы, отображения, хранения, анализа и создания отчетов.
Аналоговый вход DEWE-43A (8 каналов) 200 kS / s. Поддерживает полный мост (другие через адаптеры DSI)
Для получения дополнительной информации посетите страницу системы сбора данных DEWE-43A.
Как работает тензодатчик?
Что такое тензодатчик?
Весоизмерительный датчик — это тип преобразователя, который представляет собой устройство, преобразующее энергию из одной формы в другую.В частности, весоизмерительные ячейки представляют собой преобразователи силы и , преобразующие кинетическую энергию силы, такой как растяжение, сжатие, давление или крутящий момент, в измеримый электрический сигнал. Сила сигнала изменяется пропорционально приложенной силе. В зависимости от выходного сигнала существует три основных типа датчиков веса: гидравлические, пневматические и тензодатчики. (Центр тензодатчиков имеет дело исключительно с тензодатчиками.)
Наиболее часто используемым типом тензодатчика в промышленности является тензодатчик.Этот тип датчика веса точен и экономичен. Тензодатчик тензодатчика состоит из твердого металлического корпуса (или «пружинного элемента»), на котором закреплены тензодатчики. Корпус обычно изготавливается из алюминия, легированной стали или нержавеющей стали, что делает его очень прочным, но при этом минимально эластичным. При приложении нагрузки корпус датчика веса слегка деформируется, но, если он не перегружен, всегда возвращается к своей первоначальной форме. В ответ на изменение формы тела тензодатчики также меняют форму.Это, в свою очередь, вызывает изменение электрического сопротивления тензодатчика, которое затем может быть измерено как изменение напряжения. Поскольку это изменение выходной мощности пропорционально приложенному весу, вес объекта может быть определен по изменению напряжения.
Тензодатчики
Как работает тензодатчик?
Чтобы ответить на вопрос «Как работает тензодатчик?» Сначала нам нужно ответить на вопрос «Как работает тензодатчик?». Тензодатчик — это устройство, которое измеряет изменение электрического сопротивления при приложении силы.Типичный тензодатчик состоит из очень тонкой проволоки или фольги, расположенной в виде сетки таким образом, чтобы при приложении деформации вдоль одной оси возникало линейное изменение сопротивления. Доступно множество типов тензодатчиков:
Линейные тензодатчики: Проволока, прикрепленная к основе тензодатчика, проходит параллельно краям тензодатчика. Они используются для измерения осевой деформации и деформации изгиба.
Датчики деформации сдвига: Проволока, прикрепленная к основе тензодатчика, проложена под углом 45 ° к сторонам датчика.Они используются для измерения.
Тензодатчики часто используются вместе с большим количеством тензодатчиков для повышения точности. Один активный тензодатчик называется четвертьмостом, два активных тензодатчика — полумостом, а четыре активных тензодатчика — полным мостом.
Изменения сопротивления тензодатчика различаются в тензодатчиках растяжения и тензодатчиках сжатия. Сила натяжения заставляет тензодатчик становиться тоньше и длиннее, увеличивая сопротивление.Сила сжатия заставляет тензодатчик становиться все толще и короче, уменьшая сопротивление. Тензодатчик прикреплен к тонкой основе (держателю), которая прикреплена непосредственно к датчику нагрузки, позволяя тензодатчику испытывать нагрузку на датчик.
Изменение сопротивления, измеренное одним тензодатчиком, чрезвычайно мало, около 0,12 Ом. Чувствительность тензодатчика увеличивается с увеличением количества тензодатчиков. Хороший способ превратить эти небольшие изменения в нечто более измеримое — соединить их в виде моста Уитстона.
Типы тензодатчиков
Тензодатчики
имеют разную ориентацию в зависимости от типа измеряемой силы. Деформация изгиба, деформация сдвига, осевая деформация, крутящий момент и давление измеряются с использованием специальной схемы тензодатчиков. Дополнительную информацию см. В нашем блоге о типах тензодатчиков.
Мост Уитстона
Мост Уитстона представляет собой конфигурацию из четырех симметричных резисторов с известным напряжением возбуждения, как показано ниже:
V _EX — известное постоянное напряжение, а V _O — измеренное.Если все резисторы сбалансированы, то есть R ₁ / R ₂ = R ₃ / R ₄, то V _O равно нулю. Если есть изменение в номинале одного из резисторов, то V _O будет иметь результирующее изменение, которое можно измерить и интерпретировать с помощью закона Ома. Закон Ома гласит, что ток (I, измеренный в амперах), протекающий по проводнику между двумя точками, прямо пропорционален напряжению (V) в этих двух точках. Сопротивление (R, измеряемое в Ом) вводится как константа в этом соотношении, не зависящая от тока.Закон Ома выражается уравнением I = V / R.
При применении к 4 ветвям мостовой схемы Уитстона результирующее уравнение будет:
V _O = R3 – R ₂ × V _EX
R ₃ + R ₄ R ₁ + R ₂
В весоизмерительном датчике эти резисторы заменены тензодатчиками при попеременных измерениях растяжения и сжатия.Когда к весоизмерительному датчику прикладывается сила, сопротивление в каждом тензодатчике изменяется, и измеряется V _O. Из полученных данных можно легко определить V _O, используя приведенное выше уравнение.
Часто задаваемые вопросы
Как мне определить чувствительность датчика веса (также называемую полной шкалой или номинальной мощностью), если она неизвестна?
Чтобы рассчитать неизвестную чувствительность весоизмерительного датчика, нам необходимо знать номинальную емкость. Если вам не хватает номинальной мощности, вы не сможете выполнить этот тест. Нам нужно будет приложить и записать используемое напряжение возбуждения, а также приложенную силу.

Предположим, мы используем напряжение возбуждения 10 В на датчике нагрузки 5000 фунт-сила. Давайте также применим известную нагрузку ровно 5000 фунтов силы к этому датчику веса и измерим выходную мощность (мВ). Получив результат измерения 30,09 мВ, мы можем разделить это значение на наше напряжение возбуждения 10 В и определить, что эта ячейка имеет чувствительность или номинальную выходную мощность полной шкалы 3.009 мВ / В.
Дара Трент, директор по техническому контенту
В Load Cell Central с 2017 года Дара работает напрямую с нашими инженерами и техническими специалистами, создавая точный и актуальный контент для обслуживания и информирования наших клиентов. Помимо написания контента, она также управляет нашим графическим дизайном и интернет-маркетингом.
Как работает тензодатчик? Что такое тензодатчик?
Что такое датчик веса , какие существуют типы датчиков силы и как они работают при измерении силы? В этом подробном руководстве вы узнаете о функциях и возможностях различных тензодатчиков, также известных как датчики силы.
Датчик нагрузки , произведенный в США компанией FUTEK Advanced Sensor Technology (FUTEK), ведущим производителем датчиков нагрузки, производящим огромный выбор датчиков силы , использующих одну из самых передовых технологий в индустрии датчиков: тензодатчик из металлической фольги технология. Датчик силы определяется как преобразователь, который преобразует входную механическую нагрузку, вес, растяжение, сжатие или давление в электрический выходной сигнал (определение тензодатчика).Датчики силы также широко известны как датчик силы . Существует несколько типов датчиков веса в зависимости от размера, геометрии и грузоподъемности.
Посетите наш магазин тензодатчиков. Доступно более 600+ типов тензодатчиков!
Что такое тензодатчик, датчик силы или датчик силы?
По определению, датчик веса (или датчик веса) — это тип датчика, в частности датчик силы. Он преобразует входную механическую силу , такую как нагрузка , вес (также известные датчики веса), растяжение , сжатие или давление (также известные как датчики давления для измерения давления — что такое датчик давления?) В другое физическое состояние. переменная, в данном случае, в электрический выходной сигнал, который можно измерить, преобразовать и стандартизировать.По мере увеличения силы, приложенной к датчику силы, электрический сигнал изменяется пропорционально.
Преобразователи силы
стали важным элементом во многих отраслях, включая автомобилестроение, высокоточное производство, аэрокосмическую и оборонную промышленность, промышленную автоматизацию, медицину и фармацевтику, а также робототехнику, где первостепенное значение имеет надежное и высокоточное измерение нагрузки (например, медицинские датчики нагрузки). Совсем недавно, с развитием коллаборативных роботов (коботов) и хирургической робототехники, появилось много новых приложений для измерения силы , таких как миниатюрные медицинские датчики для роботизированной хирургии.
Миниатюрный линейный датчик нагрузки LCM100

Ячейка нагрузки через отверстие пончика ЛТх400 — Шайба силы

Посетите наш магазин тензодатчиков. Доступно более 600+ типов тензодатчиков!
Как работает тензодатчик?
Во-первых, нам необходимо понять физику и материалы, лежащие в основе принципа работы тензодатчика , тензодатчика (иногда называемого тензодатчиком ).Тензодатчик из металлической фольги — это материал, электрическое сопротивление которого зависит от приложенной силы. Другими словами, он преобразует (или преобразует) силу, давление, растяжение, сжатие, крутящий момент, вес и т. Д. В изменение электрического сопротивления, которое затем можно измерить. Таким образом, тензодатчик из металлической фольги является строительным блоком принципа работы датчика силы. Измерение веса с помощью тензометрического моста также является одним из замечательных приложений этой технологии.
Тензодатчики — это электрические проводники, плотно прикрепленные к пленке зигзагообразно.Когда эту пленку натягивают, она вместе с проводниками растягивается и удлиняется. Когда его толкают, он сокращается и становится короче. Это изменение формы вызывает изменение сопротивления в электрических проводниках. На основании этого принципа можно определить прилагаемую к весоизмерительной ячейке деформацию, поскольку сопротивление тензодатчика увеличивается с приложенной деформацией и уменьшается с уменьшением.
Рис. 1. Тензорезистор из металлической фольги. Источник: ScienceDirect
.

Конструктивно датчик силы (или преобразователь ) выполнен из металлического корпуса (также называемого изгибом), к которому прикреплены тензодатчики из фольги .Корпус датчика обычно изготавливается из алюминия или нержавеющей стали, что придает датчику две важные характеристики: (1) обеспечивает прочность, чтобы выдерживать высокие нагрузки, и (2) обладает эластичностью, позволяющей минимально деформироваться и возвращаться к своей исходной форме при воздействии силы. удаленный.

При приложении силы ( растяжение, или сжатие, ) металлический корпус действует как «пружина» и слегка деформируется, и, если он не перегружен, он возвращается к своей первоначальной форме. По мере деформации изгиба тензодатчик также изменяет свою форму и, следовательно, свое электрическое сопротивление, что создает изменение дифференциального напряжения через цепь моста Уитстона .Таким образом, изменение напряжения пропорционально физической силе, приложенной к изгибу.

Рис. 2: Деформация тензодатчика как при растяжении, так и при сжатии.
Посетите наш магазин тензодатчиков. Доступно более 600+ типов тензодатчиков!
Эти тензодатчики расположены в так называемой схеме моста Уитстона (см. Анимированную схему цепи датчика веса). Это означает, что четыре тензодатчика соединены между собой в виде замкнутой цепи, и измерительная сетка измеряемой силы выравнивается соответствующим образом.
Модуль усилителя тензодатчика (или преобразователи сигнала тензодатчика) подает регулируемое напряжение возбуждения на усилитель моста Уитстона тензодатчика и преобразует выходной сигнал мВ / В в другую форму сигнала, более полезную для пользователя. Сигнал, генерируемый тензометрическим мостом, является сигналом низкой мощности и может не работать с другими компонентами системы, такими как ПЛК, модули сбора данных (DAQ), регистраторы данных тензодатчиков, компьютеры или микропроцессоры. Таким образом, функции усилителя тензодатчика включают в себя напряжение возбуждения, фильтрацию или ослабление шума, усиление сигнала и преобразование выходного сигнала (т.е.е. АЦП тензодатчика).
Кроме того, изменение выходного напряжения усилителя тензодатчика откалибровано так, чтобы оно было линейно пропорционально силе Ньютона, приложенной к изгибу.
Рис. 3: Тензодатчик — схема Уитстона с полным мостом.
Важным понятием, касающимся датчиков силы, является чувствительность и точность тензодатчика. Точность датчика силы может быть определена как наименьшее количество силы, которое может быть приложено к корпусу датчика, необходимое для того, чтобы вызвать линейное и повторяемое изменение выходного напряжения.Чем выше точность тензодатчика силы, тем лучше, поскольку он может постоянно фиксировать очень ощутимые изменения силы. В таких приложениях, как высокоточная автоматизация производства, хирургическая робототехника, аэрокосмическая промышленность, линейность весоизмерительных датчиков имеет первостепенное значение для точного питания ПЛК или системы управления данными с точным измерением силы. Некоторые из наших универсальных весоизмерительных ячеек демонстрируют нелинейность ± 0,1% (от номинальной мощности) и неповторяемость ± 0,05% RO.
Хотите узнать больше о тензодатчиках? Загляните в наш магазин тензодатчиков!
Каковы преимущества тензодатчиков?
Тензодатчики с тензометрическим датчиком из металлической фольги (не датчик с протяжной проволокой) являются наиболее распространенной технологией, учитывая их высокую точность, долгосрочную надежность, разнообразие форм и геометрии датчика, а также экономическую эффективность по сравнению с другими технологиями измерения силы.Кроме того, тензометрические датчики силы меньше подвержены влиянию колебаний температуры.
Высочайшая точность, которая может соответствовать многим стандартам от хирургической робототехники до авиакосмической промышленности;
Прочная конструкция из высокопрочной нержавеющей стали или алюминия;
Поддерживать высокую производительность при максимально долгом сроке службы даже в самых суровых условиях. Некоторые конструкции тензодатчиков могут работать до миллиардов полностью обращенных циклов (срок службы).
Множество геометрий и индивидуальных форм, а также варианты монтажа ЛЮБОЙ шкалы В ЛЮБОМ месте.
Полная гамма блюд с вместимостью от 10 граммов до 100 000 фунтов.
Какие типы датчиков веса?
Несмотря на то, что существует несколько технологий измерения силы, мы остановимся на наиболее распространенном типе датчиков веса: тензодатчиках из металлической фольги. В пределах типов датчиков силы существует множество форм и геометрий тела, каждый из которых предназначен для различных приложений. Познакомьтесь с ними, если хотите купить датчик веса:
Встроенный датчик нагрузки — Чаще всего называется датчиком силы встроенного датчика силы с наружной резьбой.Этот тип датчика силы нагрузки может использоваться как в приложениях силы толкания, так и тяги. Проточные датчики обеспечивают высокую точность и высокую жесткость при минимальном необходимом монтажном зазоре. Они отлично подходят для выносливости, приложений для измерения силы и датчика измерения силы для оборудования для тренировок в тренажерном зале. Также предлагается в миниатюрных версиях в виде микродатчик нагрузки (он же микродатчик силы, миниатюрный датчик нагрузки, миниатюрный датчик силы или миллиграммовый датчик нагрузки).
Тензодатчики на колонне — FUTEK предлагает широкий ассортимент емкостных датчиков нагрузки (также известных как датчики нагрузки на колонну), предназначенных для приложений с высокой нагрузкой на сжатие, таких как испытание силы зажима тисков станков с ЧПУ.Эти модели предлагают прочную конструкцию с грузоподъемностью от 2 000 до 30 000 фунтов. Компания FUTEK также разработала серию миниатюрных контейнеров для тензодатчиков для приложений, где размер является критическим фактором.
Кнопка нагрузки — Эти датчики силы имеют единственную плоскую выступающую поверхность (также известную как кнопка), на которую прикладывается сжимающая сила. Что впечатляет в кнопках загрузки, так это их низкопрофильная конструкция датчика веса. Какими бы небольшими они ни были, они известны своей надежностью и используются в приложениях, связанных с усталостью.Для некоторых приложений требуются миниатюрные режимы, такие как кнопка загрузки сверхминиатюрного тензодатчика LLB130. Измерение нагрузки на подшипник качения — это приложение, в котором используются кнопки нагрузки.
Тензодатчик S Beam — С другими названиями, включая Z Beam Sensor, S-Type или Shear Beam Load Cell, S Beam Load Cell, S Beam Load Cell, S Beam Load Cell — датчик нагрузки растяжения и датчик сжатия с внутренней резьбой для монтажа. Этот тип датчика силы, обладающий высокой точностью, тонким динамометрическим датчиком и компактным профилем, отлично подходит для поточной обработки и приложений с автоматической обратной связью.Весоизмерительные ячейки S Beam также могут использоваться в качестве бесконтактного датчика потока в приложении для измерения расхода жидкости.
Тензодатчик со сквозным отверстием — Также известный как тензодатчик со сквозным отверстием или тензодатчик с шайбой, датчик со сквозным отверстием традиционно имеет гладкий внутренний диаметр без резьбы, используемый для измерения сжимающих нагрузок, которые требуют, чтобы стержень проходил через его центр. Одно из основных применений этого типа датчика — измерение нагрузки на болты.
Тензодатчики типа «блины» — Тензодатчики типа «блины» или универсальные датчики веса имеют центральное резьбовое отверстие для измерения нагрузок при растяжении или сжатии.Эти датчики силы используются в приложениях, где требуется высокая износостойкость, высокая усталостная долговечность или высокопроизводительные линейные измерения, например, силовые испытания материалов, тензодатчики для систем взвешивания резервуаров или тензодатчики кранов. Они также обладают высокой устойчивостью к внеосевым нагрузкам и также доступны в виде низкопрофильных тензодатчиков типа «блины».
Датчик нагрузки на конце стержня — Также известный как датчик нагрузки с приводом, этот тип датчика нагрузки предлагает одну наружную резьбу и одну внутреннюю резьбу для установки.Комбинация наружной и внутренней резьбы хорошо подходит для приложений, в которых необходимо адаптировать датчик силы к существующему приспособлению.
Тензодатчик с изгибающейся балкой — Обладает тонкой конструкцией, что делает его идеальным для OEM-приложений. Датчики нагрузки с изгибающимися балками, используемые при сжатии, можно использовать для измерения силы, поверхностного давления и смещения в OEM-приложениях. Консольные весоизмерительные ячейки благодаря своему миниатюрному размеру являются отличным выбором для работы в тесных условиях.
Одноточечный датчик веса — Одноточечный датчик нагрузки с боковым креплением, одноточечный дизайн, специально разработанный для OEM-приложений, требующих высокой точности или крупносерийного производства.Эти датчики силы на основе тензометрических датчиков измеряют растяжение и сжатие и также известны как компактные параллелограммные датчики или одноточечные датчики нагрузки. Весоизмерительные ячейки с боковым креплением, такие как модель LSM300, являются рекомендуемым OEM-решением для измерения веса автоматических машин для розлива бутылок.
Также доступны другие уникальные конструкции, такие как датчики нагрузки со штифтом (также называемые штифтом датчика нагрузки), датчик нагрузки ремня безопасности и другие.
LLB130 Миниатюрная кнопка нагрузки

LCA305 Миниатюрный тензодатчик с колонной

Посетите наш магазин весоизмерительных ячеек с более чем 600 типами весоизмерительных ячеек!
Как выбрать датчик веса для вашего приложения?
Мы понимаем, что выбор подходящего датчика нагрузки — непростая задача, поскольку нет реального отраслевого стандарта, как выбирать датчики нагрузки для продажи.Вы также можете столкнуться с некоторыми проблемами, в том числе с поиском совместимого тензометрического усилителя, формирователя сигнала тензодатчика или требования нестандартного продукта, который увеличил бы время доставки продукта.
Чтобы помочь вам выбрать датчик силы, компания FUTEK разработала простое руководство из 5 шагов. Вот краткая информация, которая поможет вам сузить круг выбора. Ознакомьтесь с нашим полным руководством «Важные соображения при выборе тензодатчика» для получения дополнительной информации.
Шаг 1: Изучите свое приложение и то, что вы измеряете .Датчики нагрузки отличаются от промышленных датчиков давления (также называемых датчиком давления) или датчиков крутящего момента, и они предназначены для измерения нагрузок на растяжение и сжатие.
Шаг 2 : Определите монтажные характеристики датчика и его сборку. У вас статическая нагрузка или она динамическая? Определите тип крепления. Как вы будете устанавливать этот датчик силы?
Линейные диаграммы
Схемы бокового монтажа
Шаг 3 : Определите минимальные и максимальные требования к емкости. Обязательно выберите грузоподъемность сверх максимальной рабочей нагрузки и определите все посторонние нагрузки (боковые нагрузки или нецентральные нагрузки) и моменты, прежде чем выбирать грузоподъемность. В некоторых случаях вам потребуется многоосевой датчик нагрузки, такой как 6-осевой датчик. Одним из типичных применений многоосных тензодатчиков в аэрокосмической отрасли является стенд для испытания тяги ракетного двигателя, необходимый для определения характеристик тяги и Isp ракетного двигателя в условиях статических испытаний.
Шаг 4: Определите свой размер и геометрию требования (ширина, вес, высота, длина и т. Д.) И требования к механическим характеристикам (выход, нелинейность, гистерезис, ползучесть, сопротивление моста, разрешение, частотная характеристика и т. Д.)Другие характеристики, которые следует учитывать, включают водонепроницаемый датчик силы (погружной датчик нагрузки), криогенный, высокотемпературный, множественные или дублирующие мосты и TEDS IEEE1451.4.
Шаг 5: Определите тип вывода, который требуется вашему приложению. Выходные данные схемы датчиков силы указаны в мВ / В (милливольт на вольт). Следовательно, если вашему ПЛК, инструменту или DAQ требуется аналоговый выход (т.Для некоторых приложений требуется цифровой индикатор весоизмерительной ячейки или портативный дисплей для локального считывания данных весоизмерительной ячейки. Убедитесь, что вы выбрали правильный усилитель, а также откалибруйте всю систему измерения (датчик нагрузки + формирователь сигнала). Это готовое решение обеспечивает большую совместимость и точность всей системы измерения силы.
В сочетании с тросовым датчиком (он же струнный потенциометр) тензодатчики являются стержнем современной автоматизации производства.
FUTEK имеет специальные типы универсальных модулей формирования сигналов, которые поддерживают широкий диапазон входов датчиков, таких как ± 10 В постоянного тока, 0-20 мА, ± 400 мВ / В и входы импульсного типа TTL.Универсальный модуль формирования сигнала USB520 USB может работать в паре с датчиками различных типов и устраняет необходимость во внешнем источнике питания для датчика и оборудования отображения. Модуль питается от ПК через USB-кабель, обеспечивая напряжение возбуждения 5-24 В постоянного тока на датчик и одновременно 5 В постоянного тока для энкодеров.
Для получения более подробной информации о нашем Руководстве по 5 шагам, пожалуйста, посетите наш «Как выбрать тензодатчик» для получения полных рекомендаций.
Датчик веса
| Измерение веса | Как это работает
Что такое датчик веса , какие существуют типы датчиков и как они работают?
Ознакомьтесь с функциями и возможностями различных датчиков веса, также известных как датчики веса, в этом подробном руководстве.
Датчик веса , произведенный в США компанией FUTEK Advanced Sensor Technology (FUTEK), ведущим производителем, производящим огромный выбор датчиков веса , использующих одну из самых передовых технологий в индустрии датчиков: тензодатчик с металлической фольгой Технология . Датчик веса определяется как датчик, который преобразует входную механическую нагрузку, вес, растяжение, сжатие или давление в электрический выходной сигнал (определение датчика веса).Датчики веса также широко известны как датчик веса . Существует несколько типов датчиков веса в зависимости от размера, геометрии и грузоподъемности.
Посетите наш магазин датчиков силы. Доступно более 600+ типов тензодатчиков!
Что такое датчик веса?
По определению, датчик веса — это тип датчика, в частности датчик веса . Он преобразует входную механическую силу , такую как нагрузка , вес , растяжение , сжатие или давление , в другую физическую переменную, в данном случае в электрический выходной сигнал, который можно измерить, преобразовать и стандартизировать. .По мере увеличения силы, приложенной к датчику, электрический сигнал изменяется пропорционально.
Датчики веса
стали важным элементом во многих отраслях, включая автомобилестроение, высокоточное производство, аэрокосмическую и оборонную промышленность, промышленную автоматизацию, медицину и фармацевтику, а также робототехнику, где надежность и точность измерений имеют первостепенное значение. Совсем недавно, с развитием коллаборативных роботов (коботов) и хирургической робототехники, появилось много новых приложений для измерения веса .
Как работает датчик веса?
Во-первых, нам необходимо понять физику и материаловедение, лежащее в основе принципа работы измерения веса , тензодатчика (иногда называемого тензодатчиком ). Тензодатчик из металлической фольги — это датчик, электрическое сопротивление которого зависит от приложенной силы. Другими словами, он преобразует (или преобразует) силу, давление, растяжение, сжатие, крутящий момент, вес и т. Д. В изменение электрического сопротивления, которое затем можно измерить.
Посетите наш магазин датчиков веса. Доступно более 600+ типов тензодатчиков!
Тензодатчики — это электрические проводники, плотно прикрепленные к пленке зигзагообразно. Когда эту пленку натягивают, она вместе с проводниками растягивается и удлиняется. Когда его толкают, он сокращается и становится короче. Это изменение формы вызывает изменение сопротивления в электрических проводниках. На основании этого принципа можно определить прилагаемую к весоизмерительной ячейке деформацию, поскольку сопротивление тензодатчика увеличивается с приложенной деформацией и уменьшается с уменьшением.
Рис. 1. Тензорезистор из металлической фольги. Источник: ScienceDirect
.

Конструктивно датчик веса состоит из металлического корпуса (также называемого изгибом), к которому прикреплены тензодатчики из фольги . Корпус датчика обычно изготавливается из алюминия или нержавеющей стали, что придает датчику две важные характеристики: (1) обеспечивает прочность, чтобы выдерживать высокие нагрузки, и (2) обладает эластичностью, позволяющей минимально деформироваться и возвращаться к своей исходной форме при воздействии силы. удаленный.

При приложении силы ( растяжение, или сжатие, ) металлический корпус действует как «пружина» и слегка деформируется, и, если он не перегружен, он возвращается к своей первоначальной форме. По мере деформации изгиба тензодатчик также изменяет свою форму и, следовательно, свое электрическое сопротивление, что создает изменение дифференциального напряжения через цепь моста Уитстона . Таким образом, изменение напряжения пропорционально физической силе, приложенной к изгибу, которую можно рассчитать с помощью выходного напряжения цепи весоизмерительной ячейки.

Рис. 2: Деформация тензодатчика как при растяжении, так и при сжатии.
Посетите наш магазин датчиков веса. Доступно более 600+ типов тензодатчиков!
Эти тензодатчики расположены в так называемой цепи моста Уитстона (см. Анимированную схему). Это означает, что четыре тензодатчика соединены между собой в виде замкнутой цепи (цепи весоизмерительной ячейки), и измерительная сетка измеряемой силы выравнивается соответствующим образом.
Тензометрические мостовые усилители (или усилители с тензодатчиками) подают регулируемое напряжение возбуждения на схему весоизмерительного датчика и преобразуют выходной сигнал мВ / В в другую форму сигнала, более полезную для пользователя. Сигнал, генерируемый тензодатчиком, является сигналом низкой мощности и может не работать с другими компонентами системы, такими как ПЛК, модули сбора данных (DAQ), компьютеры или микропроцессоры. Таким образом, функции формирователя сигнала весоизмерительной ячейки включают в себя напряжение возбуждения, фильтрацию или ослабление шума, усиление сигнала и преобразование выходного сигнала.

Кроме того, изменение выходного напряжения усилителя откалибровано так, чтобы оно было линейно пропорциональным ньютоновской силе, приложенной к изгибу, которая может быть вычислена с помощью уравнения для напряжения цепи весоизмерительного датчика .

Рис. 3: Цепь датчика веса тензодатчика — полная мостовая схема Уитстона.

Посетите наш магазин датчиков веса. Доступно более 600+ типов тензодатчиков!

Важное понятие, касающееся датчиков веса, — это чувствительность и точность .Вес Точность датчика можно определить как наименьшее количество силы, которое может быть приложено к корпусу датчика, необходимое для того, чтобы вызвать линейное и повторяемое изменение выходного напряжения. Чем выше точность датчика веса, тем лучше, поскольку он может постоянно фиксировать очень заметные изменения силы. В таких приложениях, как высокоточная автоматизация производства, хирургическая робототехника, аэрокосмическая промышленность, линейность весоизмерительных датчиков имеет первостепенное значение для обеспечения точного измерения в системе управления PLC или DAQ.Некоторые из наших универсальных весоизмерительных ячеек демонстрируют нелинейность ± 0,1% (от номинальной мощности) и неповторяемость ± 0,05% RO.

Каковы преимущества тензометрических датчиков веса?

Тензодатчик из металлической фольги Датчики являются наиболее распространенной технологией, учитывая их высокую точность, долгосрочную надежность, разнообразие форм и геометрии датчиков, а также экономическую эффективность по сравнению с другими технологиями измерения. Кроме того, тензодатчики меньше подвержены колебаниям температуры.

Высочайшая точность, которая может соответствовать многим стандартам от хирургической робототехники до авиакосмической промышленности;
Прочная конструкция из высокопрочной нержавеющей стали или алюминия;
Поддерживать высокую производительность при максимально долгом сроке службы даже в самых суровых условиях. Некоторые конструкции тензодатчиков могут работать до миллиардов полностью обращенных циклов (срок службы).
Множество геометрий и индивидуальных форм, а также варианты монтажа ЛЮБОЙ шкалы В ЛЮБОМ месте.
Полная гамма блюд с вместимостью от 10 граммов до 100 000 фунтов.

Какие бывают типы датчиков веса на основе тензодатчиков?

Несмотря на то, что существует несколько технологий измерения силы, мы остановимся на наиболее распространенном типе датчиков веса: тензодатчиках из металлической фольги. В пределах типов датчиков веса существует множество форм и геометрий тела, каждый из которых предназначен для различных приложений. Познакомьтесь с ними, если хотите купить датчик веса:

Линейный датчик веса — Чаще всего называется линейным датчиком веса с наружной резьбой.Этот тип датчика силы может использоваться как при растяжении, так и при сжатии. Проточные датчики обеспечивают высокую точность и высокую жесткость при минимальном необходимом монтажном зазоре. Они отлично подходят для выносливости и пресса.
— FUTEK предлагает широкий ассортимент емкостных датчиков нагрузки (также известных как датчики нагрузки на колонну), предназначенных для высокопроизводительных приложений сжатия, таких как испытание силы зажима тисков станков с ЧПУ. Эти модели предлагают прочную конструкцию с грузоподъемностью от 2 000 до 30 000 фунтов.Компания FUTEK также разработала серию миниатюрных контейнеров для тензодатчиков для приложений, где размер является критическим фактором.
Кнопка нагрузки — Эти датчики веса имеют одну плоскую выступающую поверхность (также известную как кнопка), на которую прикладывается сжимающая сила. Что впечатляет в кнопках загрузки, так это их низкий профиль. Какими бы небольшими они ни были, они известны своей надежностью и используются в приложениях, связанных с усталостью.
Тензодатчик S-Beam — Датчик веса S-Beam с другими названиями, включая датчики нагрузки Z-Beam или S-типа, представляет собой датчик силы растяжения и сжатия с внутренней резьбой для установки.Обладая высокой точностью, датчиком нагрузки с тонким лучом и компактным профилем, этот тип датчика отлично подходит для поточной обработки и приложений с автоматической обратной связью.
Тензодатчик со сквозным отверстием — Также известный как тензодатчик с кольцевым отверстием или тензодатчик с шайбой, датчики силы со сквозным отверстием традиционно имеют гладкий внутренний диаметр без резьбы, используемый для измерения сжимающих нагрузок, которые требуют, чтобы стержень проходил через его центр. Одно из основных применений этого типа датчика — измерение нагрузки на болты.
Блинные весоизмерительные ячейки — Блинные, канистровые или универсальные весоизмерительные ячейки имеют центральное резьбовое отверстие для измерения нагрузок при растяжении или сжатии.Эти датчики веса используются в приложениях, где требуется высокая выносливость, высокая усталостная долговечность или высокопроизводительные линейные измерения. Они также обладают высокой устойчивостью к внеосевым нагрузкам.
Тензодатчик со стержневым концом — Датчик нагрузки этого типа имеет одну наружную и одну внутреннюю резьбу для установки. Комбинация наружной и внутренней резьбы хорошо подходит для приложений, в которых необходимо приспособить датчик к существующему приспособлению.

Как выбрать датчик веса для вашего приложения?

Мы понимаем, что выбор подходящего датчика нагрузки — непростая задача, так как не существует реального отраслевого стандарта в отношении того, как его выбирать.Вы также можете столкнуться с некоторыми трудностями, в том числе с поиском совместимого усилителя или формирователя сигнала или потребностью в нестандартном продукте, который увеличил бы время доставки продукта.

Чтобы помочь вам выбрать датчик силы, компания FUTEK разработала простое руководство из 5 шагов. Вот краткая информация, которая поможет вам сузить круг выбора. Ознакомьтесь с нашим полным руководством «Важные соображения при выборе датчика измерения веса» для получения дополнительной информации.

Шаг 1: Изучите свое приложение и то, что вы измеряете .Датчики нагрузки отличаются от датчиков давления или датчиков крутящего момента и предназначены для измерения нагрузок на растяжение и сжатие.
Шаг 2 : Определите монтажные характеристики датчика и его сборку. У вас статическая нагрузка или она динамическая? Определите тип крепления. Как вы будете устанавливать этот датчик силы?

Линейные диаграммы

Схемы бокового монтажа

Шаг 3 : Определите минимальные и максимальные требования к емкости. Обязательно выберите грузоподъемность сверх максимальной рабочей нагрузки и определите все посторонние нагрузки (боковые нагрузки или нецентральные нагрузки) и моменты, прежде чем выбирать грузоподъемность.

Шаг 4: Определите свой размер и геометрию требования (ширина, вес, высота, длина и т. Д.) И требования к механическим характеристикам (выход, нелинейность, гистерезис, ползучесть, сопротивление моста, разрешение, частотная характеристика и т. Д.) .) Другие характеристики, которые следует учитывать, включают погружные (водонепроницаемые), криогенные, высокотемпературные, множественные или дублирующие мосты и TEDS IEEE1451.4.
Шаг 5: Определите тип вывода, который требуется вашему приложению. Цепи весовых преобразователей выходят напряжение в мВ / В. Итак, если вашему ПЛК или DAQ требуется аналоговый выход, цифровой выход или последовательная связь, вам обязательно понадобится усилитель с тензодатчиками. Убедитесь, что вы выбрали правильный усилитель, а также откалибруйте всю систему измерения (датчик нагрузки + формирователь сигнала). Это готовое решение обеспечивает большую совместимость и точность всей системы измерения веса.

Для получения более подробной информации о нашем 5-шаговом руководстве, пожалуйста, посетите наш «Как выбрать датчик измерения силы» для получения полных рекомендаций.

Посетите наш магазин датчиков веса. Доступно более 600+ типов тензодатчиков!

Почему так важна калибровка датчиков веса?

Калибровка датчика веса

— это регулировка или набор корректировок, которые выполняются на датчике , или инструменте (усилителе), чтобы убедиться, что датчик работает как точно или безошибочно, насколько это возможно.

Каждый датчик веса подвержен ошибкам измерения . Эти структурные погрешности представляют собой просто алгебраическую разницу между значением, которое отображается на выходе датчика , и фактическим значением измеряемой переменной или известными контрольными весами. Ошибки измерения могут быть вызваны многими факторами:

Смещение нуля (или баланс нуля датчика веса): Смещение означает, что выходной сигнал датчика при нулевом весе (истинный ноль) выше или ниже идеального выходного сигнала.Кроме того, стабильность нуля относится к степени, в которой преобразователь поддерживает баланс нуля при постоянных условиях окружающей среды и других переменных.

Линейность (или нелинейность): Некоторые датчики имеют полностью линейную характеристическую кривую, что означает, что выходная чувствительность (крутизна) изменяется с разной скоростью во всем диапазоне измерения. Некоторые датчики достаточно линейны в желаемом диапазоне и не отклоняются от прямой (теоретически), но некоторые датчики требуют более сложных вычислений для линеаризации выходного сигнала.Таким образом, нелинейность датчика веса — это максимальное отклонение фактической калибровочной кривой от идеальной прямой линии, проведенной между выходами без давления и номинальным давлением, выраженное в процентах от номинального выхода.

Гистерезис: Максимальная разница между показаниями на выходе датчика для одного и того же приложенного веса; одно показание получается путем увеличения веса от нуля, а другое — за счет уменьшения веса от номинальной мощности. Обычно он измеряется при половине номинальной мощности и выражается в процентах от номинальной мощности.Чтобы свести к минимуму ползучесть, измерения следует проводить как можно быстрее.

Повторяемость (или неповторяемость): Максимальная разница между выходными показаниями датчика для повторных входов при одинаковом весе и условиях окружающей среды. Это выражается в способности датчика веса поддерживать постоянный выходной сигнал при повторном применении одинакового веса.

Температурный сдвиг диапазона и нуля: Изменение выходного сигнала и нулевого баланса, соответственно, из-за изменения температуры преобразователя.

Рис. 5: Калибровочная кривая датчика веса.
Каждый датчик веса имеет «характеристическую кривую» или «калибровочную кривую», которая определяет реакцию датчика на входной сигнал. Во время регулярной калибровки с использованием калибровочной машины весового преобразователя мы проверяем смещение нуля датчика и линейность, сравнивая выходной сигнал датчика с эталонными весами и регулируя реакцию датчика для получения идеального линейного выходного сигнала. Оборудование для калибровки датчика веса также проверяет гистерезис, повторяемость и температурный сдвиг, когда клиенты запрашивают его для некоторых критически важных приложений измерения веса.
Для получения дополнительной информации о калибровке, пожалуйста, обратитесь к нашей странице часто задаваемых вопросов о калибровке сенсора.
Если у вас есть дополнительные вопросы о терминах и определениях калибровки, обратитесь к нашему Глоссарию терминов калибровки датчиков.
Хотите знать, какие услуги по калибровке мы предлагаем для вашего датчика и / или системы?
Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше!
Как часто следует калибровать датчик измерения веса?
Поскольку тензодатчики подвергаются постоянному использованию, старению, дрейфу выходного сигнала, перегрузкам и неправильному обращению, FUTEK настоятельно рекомендует ежегодно проводить повторную калибровку.Частая повторная калибровка помогает подтвердить, сохранял ли датчик свою точность с течением времени, и предоставляет сертификат калибровки весоизмерительного датчика, чтобы показать, что датчик по-прежнему соответствует техническим характеристикам.
Однако, когда датчик используется в критических приложениях и суровых условиях, датчики веса могут потребовать еще более частой калибровки. Проконсультируйтесь о соответствующих интервалах калибровки с нашей группой технической поддержки, которая поможет вам оценить наиболее экономичный интервал обслуживания калибровки для вашего датчика веса.
Посетите наш магазин тензодатчиков. Доступно более 600+ типов тензодатчиков!
Начало работы с тензодатчиками
Введение
Вы когда-нибудь хотели узнать вес чего-либо? Как насчет того, чтобы знать изменение веса с течением времени? Вы хотите, чтобы ваш проект ощущал присутствие чего-либо, измеряя деформацию или нагрузку на какую-либо поверхность? Если да, то вы попали в нужное место. Это руководство поможет вам начать работу с тензодатчиками и их вариантами.
Один из многих видов тензодатчиков.
Предлагаемые показания:
Прежде чем приступить к тензодатчикам и их удивительным возможностям, мы предлагаем вам ознакомиться с некоторыми основными концепциями, если вы еще этого не сделали:
Делители напряжения
Превратите большое напряжение в меньшее с помощью делителей напряжения. В этом руководстве рассказывается, как выглядит схема делителя напряжения и как она используется в реальном мире.
Резисторы
Учебник по резисторам. Что такое резистор, как они ведут себя параллельно / последовательно, расшифровка цветовых кодов резисторов и применения резисторов.
Как читать схему
Обзор обозначений схем компонентов, а также советы и рекомендации для лучшего чтения схем. Щелкните здесь и станьте схематически грамотным уже сегодня!
Основные сведения о тензодатчиках
Типы тензодатчиков
Весоизмерительный датчик — это физический элемент (или датчик, если вы хотите быть техническим), который может преобразовывать давление (силу) в электрический сигнал.
Так что это значит? Есть три основных способа, которыми датчик веса может преобразовать приложенную силу в измеряемые показания.
Гидравлические тензодатчики
В гидравлических весоизмерительных датчиках используется обычное расположение поршня и цилиндра для передачи изменения давления за счет движения поршня, а также устройство диафрагмы, которое вызывает изменение давления на трубку Бурдона, соединенную с весоизмерительными датчиками.
Схема гидравлического тензодатчика от Nikka Rocketry
Пневматические тензодатчики
Пневматические весоизмерительные ячейки используют давление воздуха, прикладываемое к одному концу диафрагмы, и оно выходит через сопло, расположенное в нижней части весоизмерительной ячейки, внутри которой находится манометр.
Схема пневматического датчика веса от Instrumentation Today
Тензодатчики
И, наконец (хотя существует множество других, менее распространенных установок весоизмерительных датчиков), существует тензодатчик, который представляет собой механический элемент, сила которого измеряется деформацией одного (или нескольких) тензодатчиков (тензодатчиков). ) на элементе.
Схема тензодатчика с сайта Scalenet.com
В тензодатчиках стержневых тензодатчиков ячейка расположена в форме «Z», так что к стержню прилагается крутящий момент, и четыре тензодатчика на ячейке будут измерять деформацию изгиба, два — сжатие и два — растяжение.Когда эти четыре тензодатчика установлены в образовании моста Уитстона, легко точно измерить небольшие изменения сопротивления с помощью тензодатчиков.
Более подробная диаграмма тензодатчиков на стержневых тензодатчиках при приложении силы
В этом уроке мы сосредоточимся на тензодатчиках, таких как те, что есть в SparkFun:
Большинство тензодатчиков работают очень похожим образом, но могут различаться по размеру, материалу и механической настройке, что может привести к тому, что каждая ячейка будет иметь разные максимальные нагрузки и чувствительность, с которыми они могут справиться.Для нескольких возможных механических настроек весоизмерительной ячейки ознакомьтесь с руководством по подключению с настройкой весоизмерительной ячейки.
Основы тензодатчика
Тензодатчик — это устройство, которое измеряет изменения электрического сопротивления в ответ на деформацию (или давление, или силу, или как угодно другое название), приложенную к устройству, и пропорциональную им. Самый распространенный тензодатчик состоит из очень тонкой проволоки или фольги, расположенной в виде сетки таким образом, что при приложении деформации в одном конкретном направлении происходит линейное изменение электрического сопротивления, чаще всего с основанием. сопротивление 120 Ом, 350 Ом и 1000 Ом.
Калибровочный коэффициент
Каждый тензодатчик имеет разную чувствительность к деформации, которая количественно выражается как коэффициент измерения (GF) . Калибровочный коэффициент определяется как отношение частичного изменения электрического сопротивления к частичному изменению длины (деформации). (Коэффициент для металлических тензодатчиков обычно составляет около 2.)
Небольшие изменения в штамме
Мы устанавливаем тензодатчик и измеряем это изменение сопротивления, и все в порядке, верно? Не так быстро.При измерении деформации редко используются величины, превышающие несколько миллистрендов (причудливые единицы для деформации, но все же очень маленькие).
Итак, давайте рассмотрим пример: предположим, вы установили деформацию 500µε. Тензодатчик с коэффициентом измерения 2 будет иметь изменение электрического сопротивления только на:
Для датчика 120 Ом это изменение составляет всего 0,12 Ом. 0,12 Ом — это очень небольшое изменение, и для большинства устройств оно не может быть обнаружено, не говоря уже о точном обнаружении. Поэтому нам понадобится другое устройство, которое может либо точно измерять сверхмалые изменения сопротивления (спойлер: они очень дороги), либо устройство, которое может принять это очень небольшое изменение сопротивления и превратить его в то, что мы можем точно измерить.
Усилители и мост Уитстона
Здесь пригодится такой усилитель, как HX711 или NAU7802.
Хороший способ взять небольшие изменения сопротивления и превратить их в нечто более измеримое — это использовать мост Уитстона. Мост Уитстона представляет собой конфигурацию из четырех резисторов с известным напряжением, приложенным следующим образом:
, где Vin — известное постоянное напряжение, и измеряется результирующий Vout. Если , тогда Vout равен 0, но при изменении значения одного из резисторов Vout будет иметь результирующее изменение, которое можно измерить и которое регулируется следующим уравнением с использованием закона Ома:
Заменив один из резисторов в мосту Уитстона тензодатчиком, мы можем легко измерить изменение Vout и использовать его для оценки приложенной силы.
Пример моста Уитстона с тензодатчиками From All About Circuits
Основы комбинатора
Но что произойдет, если у вас нет тензодатчика с четырьмя тензодатчиками? Или вы хотите измерить что-то действительно тяжелое в каком-нибудь масштабе? Вы можете объединить четыре тензодатчика (иногда называемые датчиками нагрузки), используя коммутационную плату комбинатора датчиков нагрузки!
Весы для ванной с использованием комбинатора датчиков нагрузки для объединения двенадцати проводов в один мост Уитстона
Используя тот же принцип моста Уитстона, вы можете использовать комбинатор для объединения одинарных тензодатчиков в конфигурацию моста Уитстона, где сила, приложенная ко всем четырем одиночным тензодатчикам, добавляется, чтобы дать вам более высокую максимальную нагрузку и лучше точность, чем просто один.Комбинатор можно подключить к тому же усилителю для облегчения измерений.
Весоизмерительные ячейки, подключенные к комбинатору и усилителю HX711
Это тот же макет, который вы найдете, скажем, в домашних весах. К комбинатору и усилителю будут подключены четыре датчика веса с одним тензодатчиком, чтобы вы могли получать показания вашего веса. Для получения дополнительной информации о настройке четырех одиночных тензодатчиков с комбинатором, ознакомьтесь с аппаратным подключением комбинатора для HX711.Эту настройку также можно использовать с NAU7802.
Ресурсы и дальнейшее развитие
Для получения дополнительной информации о тензодатчиках посетите ресурсы ниже:
Для получения дополнительной информации о настройке тензодатчиков и о том, как интегрировать их в ваш следующий проект, ознакомьтесь с нашим руководством по подключению HX711:
Вам также может быть интересно узнать об OpenScale или подключить датчик веса к облаку с помощью следующих руководств!
Приложения OpenScale и руководство по подключению
OpenScale позволяет вам иметь постоянный масштаб для промышленных и биологических приложений.Узнайте, как использовать доску OpenScale для чтения и настройки тензодатчиков.
Промышленные масштабы Интернета вещей
Сколько весит слоненок? Какая сила удара у прыжка? Ответьте на эти и другие вопросы, создав свой собственный промышленный масштаб Интернета вещей с помощью SparkFun OpenScale.
Весы для регистрации веса для Интернета вещей
Из этого туториала Вы узнаете, как создать весы, которые будут регистрировать ваш вес на настраиваемом веб-сайте в Интернете.Принципы можно экстраполировать на любой тип данных.
Для вдохновения посетите SparkFun IoT Beehive:
И будьте в курсе OpenScale, подписавшись на него на GitHub:
Нужно еще больше? Ознакомьтесь с этой замечательной статьей о мостах Уитстона и типах тензодатчиков. Не можете насытиться принципами работы тензодатчиков? Прочтите эту статью для получения более подробной информации.
Что такое датчик нагрузки и как он работает? — Омега Инжиниринг
Тензодатчик (или тензодатчик) — это преобразователь, который преобразует силу в измеряемую электрическую мощность.Несмотря на то, что существует множество разновидностей датчиков силы, тензодатчики являются наиболее часто используемым типом.
За исключением некоторых лабораторий, где все еще используются прецизионные механические весы, тензодатчики доминируют в индустрии взвешивания. Пневматические весоизмерительные ячейки иногда используются там, где требуется искробезопасность и гигиена, а гидравлические весоизмерительные ячейки рассматриваются в удаленных местах, поскольку для них не требуется источник питания. Тензодатчики обеспечивают точность с точностью до 0.От 03% до 0,25% полной шкалы и подходят практически для всех промышленных применений.
Как работает тензодатчик?
Тензодатчик работает путем преобразования механической силы в цифровые значения, которые пользователь может считывать и записывать. Внутренняя работа тензодатчика зависит от выбранного вами тензодатчика. Существуют гидравлические тензодатчики, пневматические тензодатчики и тензодатчики. Датчики нагрузки тензодатчика являются наиболее часто используемыми из трех. Тензодатчики содержат внутри тензодатчиков, которые выдают скачки напряжения под нагрузкой.Степень изменения напряжения отображается в цифровом виде как вес.
Когда использовать датчик веса?
Весоизмерительный датчик измеряет механическую силу, в основном вес предметов. Сегодня почти все электронные весы используют датчики веса для измерения веса. Они широко используются из-за точности измерения веса. Тензодатчики находят свое применение в различных областях, требующих точности и точности. Существуют разные классы весоизмерительных ячеек: класс A, класс B, класс C и класс D, и с каждым классом меняются как точность, так и емкость.Типы весоизмерительных ячеек
Конструкции весоизмерительных ячеек
можно различать по типу генерируемого выходного сигнала (пневматический, гидравлический, электрический) или по способу определения веса (изгиб, сдвиг, сжатие, растяжение и т. Д.)
Тензодатчики гидравлические
Миниатюрный тензодатчик Гидравлические ячейки представляют собой устройства для уравновешивания сил, измеряющие вес как изменение давления внутренней заполняющей жидкости. В датчиках гидравлического усилия с подвижной диафрагмой нагрузка или сила, действующая на загрузочную головку, передается на поршень, который, в свою очередь, сжимает заполняющую жидкость, заключенную в камере эластомерной диафрагмы.
По мере увеличения силы давление гидравлической жидкости повышается. Это давление может указываться локально или передаваться для дистанционной индикации или управления. Производительность линейна и относительно не зависит от количества заполняющей жидкости или ее температуры.
Если весоизмерительные ячейки были правильно установлены и откалиброваны, точность может быть в пределах 0,25% полной шкалы или выше, что приемлемо для большинства приложений технологического взвешивания. Поскольку этот датчик не имеет электрических компонентов, он идеально подходит для использования во взрывоопасных зонах.
Типичные применения гидравлических тензодатчиков включают взвешивание резервуаров, бункеров и бункеров. Для максимальной точности вес резервуара должен быть получен путем размещения по одному датчику силы в каждой точке опоры и суммирования их выходных данных.
Пневматические датчики веса
Пневматические датчики веса также работают по принципу баланса сил. Эти устройства используют несколько демпферных камер для обеспечения более высокой точности, чем гидравлическое устройство. В некоторых конструкциях первая демпферная камера используется как весовая камера.
Пневматические датчики веса часто используются для измерения относительно небольших весов в отраслях, где чистота и безопасность имеют первостепенное значение. Миниатюрный тензодатчик
Преимущества этого типа весоизмерительных датчиков заключаются в том, что они изначально взрывозащищены и нечувствительны к колебаниям температуры. Кроме того, они не содержат жидкостей, которые могли бы загрязнить процесс в случае разрыва диафрагмы. К недостаткам можно отнести относительно низкую скорость реакции и потребность в чистом, сухом, регулируемом воздухе или азоте.
Тензодатчик
Тензодатчик представляет собой тип датчика веса, в котором узел тензодатчика расположен внутри корпуса датчика веса для преобразования нагрузки, действующей на них, в электрические сигналы. Вес тензодатчика измеряется колебанием напряжения, вызываемым тензодатчиком при его деформации.
Сами калибры прикреплены к балке или конструктивному элементу, который деформируется при приложении веса. В современных тензодатчиках установлены 4 тензодатчика для повышения точности измерения.Два датчика обычно находятся в состоянии растяжения, а два — в состоянии сжатия, и подключены к ним с компенсационными регулировками.
Когда на датчик веса нет нагрузки, сопротивление каждого тензодатчика будет одинаковым. Однако под нагрузкой сопротивление тензодатчика меняется, вызывая изменение выходного напряжения. Изменение выходного напряжения измеряется и преобразуется в считываемые значения с помощью цифрового измерителя.
Пьезорезистивный датчик веса
Аналогично тензодатчикам, пьезорезистивные датчики силы генерируют выходной сигнал высокого уровня, что делает их идеальными для простых систем взвешивания, поскольку они могут быть подключены непосредственно к измерителю.Однако доступность недорогих линейных усилителей уменьшила это преимущество. Дополнительным недостатком пьезорезистивных устройств является их нелинейный выход. Миниатюрный тензодатчик
Индуктивные и реактивные датчики веса
Оба этих устройства реагируют на пропорциональное весу смещение ферромагнитного сердечника. Один изменяет индуктивность катушки соленоида из-за движения его железного сердечника; другой изменяет сопротивление очень маленького воздушного зазора.
Магнитострикционные датчики веса
Действие этого датчика силы основано на изменении проницаемости ферромагнитных материалов под действием приложенного напряжения.Он состоит из пакета пластин, образующих несущую колонну вокруг набора первичных и вторичных обмоток трансформатора. При приложении силы напряжения вызывают искажения в структуре магнитного потока, генерируя выходной сигнал, пропорциональный приложенной нагрузке. Это прочный датчик, который до сих пор используется для измерения силы и веса на прокатных и полосовых станах.
Приложения для весовых датчиков веса
Весоизмерительные датчики представляют собой первое серьезное изменение конструкции в технологии взвешивания.На сегодняшних перерабатывающих предприятиях электронные датчики силы предпочтительны в большинстве приложений, хотя механические рычажные весы все еще используются, если работа выполняется вручную, а обслуживающий и обслуживающий персонал предпочитает их простоту.
На этой странице представлена конструкция системы взвешивания с тензодатчиками.
Выберите датчик веса, подходящий для вашего приложения
Тензодатчики сжатия
Тензодатчики сжатия часто имеют конструкцию со встроенной кнопкой.Они идеально подходят для установки в ограниченном пространстве. Они предлагают отличную долгосрочную стабильность.
Учить больше
Датчики сжатия / растяжения Датчики сжатия / растяжения
могут использоваться в приложениях, где нагрузка может переходить от растяжения к сжатию и наоборот. Они идеально подходят для помещений с ограниченным пространством. Резьбовые концы облегчают установку.
Учить больше
Тензодатчики с S-образной балкой
Тензодатчик S-Beam получил свое название от своей S-образной формы. Датчики силы S-Beam могут обеспечивать выходной сигнал при растяжении или сжатии. Применения включают уровень в резервуарах, бункерах и автомобильных весах. Они обеспечивают превосходное отклонение боковой нагрузки.
Учить больше
Датчики нагрузки с изгибающейся балкой
A Весоизмерительный датчик с изгибающейся балкой может использоваться в различных приложениях силы, при взвешивании резервуаров и управлении производственными процессами.Он имеет низкопрофильную конструкцию для интеграции в закрытые зоны.
Учить больше
Платформенные и одноточечные датчики силы
Платформенные и одноточечные датчики силы используются в коммерческих и промышленных системах взвешивания. Они обеспечивают точные показания независимо от положения груза на платформе.
Учить больше
Тензодатчики канистры Канистерные весоизмерительные ячейки
используются для однократного и многократного взвешивания.Многие из них полностью выполнены из нержавеющей стали и герметично закрыты для смыва и влажных помещений.
Учить больше
Низкопрофильные весоизмерительные ячейки
Низкопрофильные весоизмерительные ячейки в основном представляют собой тензодатчики сжатия и растяжения / сжатия. Монтажные отверстия и внутренняя резьба упрощают установку. Часто используется при исследованиях взвешивания и поточном мониторинге силы.
Учить больше
Происхождение тензодатчика
До того, как датчики силы, основанные на тензодатчиках, стали предпочтительным методом для промышленного взвешивания, широко использовались механические рычажные весы. Механические весы могут взвешивать все, от таблеток до железнодорожных вагонов, и могут делать это точно и надежно, если они правильно откалиброваны и обслуживаются. Метод работы может включать либо использование механизма балансировки веса, либо определение силы, развиваемой механическими рычагами.Самые ранние датчики нагрузки с датчиками предварительного натяжения имели гидравлическую и пневматическую конструкции.
В 1843 году английский физик сэр Чарльз Уитстон изобрел мостовую схему, которая могла измерять электрическое сопротивление. Схема моста Уитстона идеально подходит для измерения изменений сопротивления, возникающих в тензодатчиках. Хотя первый тензорезистор из проволоки со связующим сопротивлением был разработан в 1940-х годах, новая технология стала технически и экономически осуществимой только после того, как ее догнала современная электроника.С тех пор, однако, тензодатчики получили распространение как в качестве компонентов механических весов, так и в качестве автономных датчиков веса.
Сегодня, за исключением некоторых лабораторий, где все еще используются прецизионные механические весы, тензодатчики доминируют в индустрии взвешивания. Пневматические весоизмерительные ячейки иногда используются там, где требуется искробезопасность и гигиена, а гидравлические весоизмерительные ячейки рассматриваются в удаленных местах, поскольку для них не требуется источник питания. Тензодатчики обеспечивают точность с точностью до 0.От 03% до 0,25% полной шкалы и подходят практически для всех промышленных применений.
В приложениях, не требующих высокой точности, таких как погрузка и разгрузка сыпучих материалов и грузовых автомобилей, все еще широко используются механические платформенные весы. Однако даже в этих приложениях силы, передаваемые механическими рычагами, часто обнаруживаются весоизмерительными датчиками из-за их неотъемлемой совместимости с цифровыми компьютерными приборами.
Характеристики тензодатчика
От
Тип Весовой диапазон Точность (FS) Приложения Прочность Слабость
Датчики механического усилия
Гидравлические тензодатчики До 10 000 000 фунтов 0.25% Цистерны, бункеры и бункеры. Опасные зоны. Принимает сильные удары, нечувствителен к температуре. Дорого, сложно.
Пневматические весоизмерительные ячейки широкий Высокая Пищевая промышленность, опасные зоны Искробезопасность. Не содержит жидкостей. Медленный ответ. Требуется чистый, сухой воздух
Тензодатчики
Датчики нагрузки на изгиб балки 10-5 тыс. Фунтов. 0,03% Цистерны платформенные, Низкая стоимость, простая конструкция Тензодатчики обнажены, требуют защиты
Датчики нагрузки на балку со сдвигом 10-5 тыс. Фунтов. 0,03% Цистерны, платформенные весы, нецентральные грузы Отклонение высокой боковой нагрузки, лучшее уплотнение и защита
Тензодатчики канистры до 500 тыс. Фунтов. 0,05% Автомобильные, цистерные, гусеничные и бункерные весы Обрабатывает движения груза Без защиты от горизонтальной нагрузки
Датчики нагрузки кольцевые и блины 5-500 кг фунтов. Цистерны, баки, весы Вся нержавеющая сталь Перемещение груза не допускается
Датчики усилия кнопки и шайбы 0-50 кг 0-200 фунтов.тип. 1% Малые весы Маленький, недорогой Грузы должны быть отцентрованы, движение груза не допускается
Другие датчики веса
Винтовой 0-40 кг фунтов. 0,2% Платформа, вилочный погрузчик, нагрузка на колесо, вес автомобильного сиденья Справляется с внеосевыми нагрузками, перегрузками и ударами
Волоконно-оптический 0.1% Кабели электропередачи, крепления на шпильках или болтах Невосприимчивость к RFI / EMI и высоким температурам, искробезопасность
Пьезорезистивный 0,03% Чрезвычайно чувствительный, высокий уровень выходного сигнала Высокая стоимость, нелинейный вывод
Чтобы узнать больше о типах тензодатчиков, обратитесь к этому техническому документу.Техническое обучение Техническое обучение Просмотреть эту страницу на другом языке или в другом регионе .

Что такое тензодатчик и есть ли разница между ним и тензорезисторным датчиком

принцип работы, устройство, типы, схемы подключения

Что такое тензодатчик?

Конструкция

Принцип работы

Типы

Схемы подключения

Назначение

Как выбрать?

Список использованной литературы

назначение устройства, разновидности, принцип работы

Назначение устройства

Конструктивные особенности

Прибор в действии

Предназначение измерительного моста

Преимущества и недостатки

Схема подключения

Что такое тензодатчики и чем они отличаются

Что такое тензометрический датчик

Тензодатчики — ESIT

Датчики сжатия

Специальные разработки

Узлы встройки

Тензометрические датчики: производство, продажа, разработка

Как купить тензодатчики?

принцип действия, описание, виды, схемы

Устройство и принцип работы

Датчики крутящего момента

Тензодатчики балочного, консольного и кромочного типов

Принцип работы

Характеристика

Принцип работы тензодатчика

Вступление

Виды тензометров

Механические

Резистивные

Струнные

Ёмкостные

Индуктивные

Архивы

Тензометрические датчики веса и силы широко применяются в современном взвешивающем оборудовании.

Как выбрать тензодатчик и комплектующие для весового оборудования?

описание, инструкция и принцип работы

Особенности работы

Наклеиваемый тензодатчик

Тензорезистивный метод

Конструкция типичного металлического датчика

Измерительная схема

Виды тензорезисторных датчиков

Вывод

Схема подключения тензодатчиков к индикатору веса

Определение маркировки проводов тензодатчика без документации

Тензодатчики для точных измерений

Почему тензодатчики

Как они работают

Выберите центральный датчик нагрузки

Как измерить вес с помощью датчиков веса

Что такое тензодатчик?

Как работает тензодатчик на основе тензодатчика?

Приложения для измерения тензодатчиков

Рекомендации при использовании тензодатчиков

Максимальная грузоподъемность

Двухточечная калибровка и установка нуля

Соображения по охране окружающей среды

Типы тензодатчиков

Тензодатчики канистры

Тензодатчики с S-образной балкой

Датчики нагрузки со сквозным отверстием / пончиком

Тензодатчики для блинов

Системы сбора данных, совместимые с тензодатчиками Dewesoft

Системы сбора данных SIRIUS

KRYPTON DAQ Systems

IOLITE Системы сбора данных и управления

DEWE-43A Система сбора данных

Как работает тензодатчик?

Что такое тензодатчик?

Тензодатчики

Как работает тензодатчик?

Типы тензодатчиков

Мост Уитстона