Андрей Смирнов
Время чтения: ~20 мин.
Просмотров: 0

Что такое тензодатчик, типы тензометрических датчиков, схема подключения и их применение

Принцип работы

Инвертор — это прибор для преобразования напряжения. Например, он может преобразовать постоянный ток с напряжением в 12 Вольт (полученный при помощи солнечной панели) в переменный с напряжением в 220 Вольт (подходит для питания бытовых устройств). Без этого небольшого устройства практически невозможно полноценное использование энергии гелиопанелей и ветряков для домашних нужд.

Инверторы бывают разные. В зависимости от конструкции прибора и его предназначения он выдает выходной сигнал разной формы:

  • синусоида;
  • квазисинусоида;
  • импульсный.

Увидеть форму можно, если подключить к цепи специальный измерительный прибор — осциллограф. Он как бы разворачивает сигнал во времени: по оси Х мы видим временной интервал, а по оси У — уровень напряжения.

Самое качественное напряжение, близкое по параметрам к внешней электросети, выдает инвертор «чистый синус». Принцип его работы заключается в следующем:

  • При подаче энергии с аккумулятора на инвертор, она изменяется с 12 Вольт на 220 Вольт.
  • Преобразованная электроэнергия попадает на мостовой инвертор, где постоянный ток превращается в переменный.
  • Высокочастотный фильтр низких частот определяет форму чистой синусоиды у напряжения на выходе.

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.

Инфракрасный датчик расстояния Ардуино

Датчик расстояния (или препятствий) используется в электронных игрушках или бытовых приборах. Он несколько отличается от детекторов движения, так как использует для определения расстояний луч света, испускаемый инфракрасным светодиодом. Отражаясь от препятствий, луч попадает на сенсоры, отчего на выходном электроде появляется сигнал. Его величина зависит от расстояния до препятствия. Рабочая область сравнительно мала, от 10 до 80 см (самые мощные модели способны регистрировать отражения от препятствий на расстоянии 1.5 м). Однако, этого вполне хватает для оснащения бытовых роботов-пылесосов, игрушек и прочих устройств.

Подобные модели имеют немало недостатков и ограничений. На них оказывают влияние помехи, случайные отражения, блики глянцевых поверхностей. С увеличением расстояния повышается риск ложного срабатывания, поэтому для ответственных технологических систем такие датчики не используются. Кроме того, их быстродействие невелико и может составлять до 2 секунд. Для бытовых устройств с малой скоростью движения это несущественно, но для производственных процессов такая задержка недопустима.

Онлайн-курсы

Дровницы

Ажурная снежинка из бумаги

Яркая ажурная снежинка из бумаги
Дети любят наблюдать за метаморфозами, которые происходят с бумагой. Взяв в руки ножницы и клей, купив в магазине набор цветной бумаги, можно создавать невероятные шедевры. И…

Особенности

Далее необходимо сказать о том, что в измерительной схеме учитываются значения сопротивления проводов, если они подключены к резистору. При этом их влияние будет уменьшаться только в том случае, если добавить еще один провод. Его нужно подключить либо к вольтметру, либо к любому из выводов резистора. Если же на упругий элемент наклеить сразу два датчика, при этом с различной нагрузкой по знаку, то сигнал будет увеличен в 2 раза. Следует заметить, что если использовать четыре приспособления, то чувствительность возрастет. При этом нужно отметить, что при подключении проволочных тензорезисторов микроамперметры дадут показания в любом случае, даже если не использовать усилители. Главное — подбирать номиналы сопротивлений правильно. Для этого следует применять мультиметр для того, чтобы показатели были полностью равны между собой.

Главные характеристики

Любой тензодатчик обладает определенным набором характеристик, которые влияют на область и пределы его применения. К таковым относятся:

  • «НПИ» или наибольший предел измерения – это то усилие, максимум которого может зафиксировать  устройство. По факту, сам датчик, конечно, имеет расширенный запас прочности, но для получения точных данных не рекомендуется превышать показатель НПИ, установленный изготовителем. В случае, если требуется получение сверхвысокоточных результатов, то необходимо использовать прибор с дополнительным НПИ.
  • По своей конструкции данные приборы могут подразделяться на несколько видов – мостовой и одноточечный, балочный и сильфонный, колонный и S–образный, а также шайбовый. Применение конкретного вида конструкции будет зависеть от назначения весовой системы, в которой предполагается использование устройства, а также необходимо учитывать особенности будущего места его расположения.
  • По схеме подключения тензодатчики могут подразделяться на «четырехжильные» и «шестижильные». Первая схема используется в стандартных случаях и при обычных условиях, а вторая применяется, когда возникает существенная разница в сопротивлении кабелей смежных датчиков, ибо она позволяет компенсировать их электросопротивление.
  • Класс точности – у описываемых приборов он достаточно широк и согласно OIML R 60-2000 (Госсистема обеспечения единства измерений в РФ) он варьируется обычно от Д1 до С6. Самой большой популярностью по широте применения пользуется класс С3, что примерно равняется статистической погрешности в 0,02%. Использование приборов с меньшей погрешностью требует конкретного обоснования. Помимо прочего, на точность измерения может влиять и сам весовой терминал.
  • Материал изготовления устройства – стандартно для этого применяются алюминий, легированная сталь или обычная «нержавейка». Говоря о разных конструкциях, можно отметить, что одноточечные, как правило, выполняются на алюминиевой основе, а вот остальные модели предпочитают легированную сталь. «Нержавейка» считается более дорогим материалом и ее применяют для приборов, которые используются на особо важных производствах, например, в пищевой промышленности.

При подборе датчика для использования в конкретных целях требуется также обратить внимание и на дополнительные характеристики, к коим можно отнести:

  • Класс электрозащиты;
  • Рабочий диапазон температур;
  • Коэффициент рабочей передачи (сокращенно «КРП»);
  • Максимально возможное напряжение питания;
  • Сопротивления для входа/выхода;
  • Диаметр сечения и длину электрокабеля.

Аналоги препарата

Метронидазол — название активного компонента и торгового наименования. В аптеке можно приобрести другие медикаменты на основе этого химического соединения.

Популярные аналоги:

  • Флагил.
  • Трихопол.
  • Клион.


Аналог

Схема

Схема проста, часть деталей запаивается на макетной плате.

Через скользящие контакты от Arduino к датчику VL53L03X подключаются контакты +5В, земля и две линии интерфейса I2C (SCL и SDA). К датчику Холла подключается земля, +5В и вывод D8 от Arduino. Также между +5В и D8 устанавливается резистор на 10кОм.

На повышающего преобразователя подаётся 5В. На плате построечным резистором устанавливается выходное напряжение примерно 12В. Эти 12В с выхода стабилизатора подключаются к выводам «питание мотора» модуля драйвера моторов. Так же по линии 12В устанавливается электролитический конденсатор, который нужен что бы драйвер мотора работал без сбоев (на плате его может не быть совсем, а даже когда запаян керамический или танталовый конденсатор, его ёмкости обычно недостаточно). 5В подключается к выводам «питание логики» драйвера моторов. Не перепутайте, где выводы «питание логики» и «питание мотора», иначе драйвер может выйти из строя.

Платы бывают разные, иногда плюс питания для мотора обозначается, допустим надписью VMOT, а плюс питания логики обозначаться как VCC. Выводов GND на плате может быть один или несколько, в данном случае это не имеет значения.

Выводы STEP, DIR и EN от драйвера моторов подключаются к Arduino, а выводы RESET и SLEEP соединяются между собой.

На платах с драйвером моторов A4988 обычно запаян подстроечный резистор, им настраивается ограничение по току для шагового мотора. Ограничение тока для шаговых моторов очень желательно настроить. Если ограничить ток слишком сильно, мотор под нагрузкой или не сможет вообще проворачивать вал или будут пропуски шагов. Если задать слишком большой ток и источник питания способен будет его обеспечить, мотор будет греться или его обмотки просто сгорят. Так же это абсолютно ненужная нагрузка на источник питания. При питании от аккумулятора это приведёт к тому, что он будет быстрей разряжаться. При питании от USB (блока питания, порт компьютера или ноутбука и т.д.) в лучшем случае будет просто лишняя нагрузка, в худшем, когда блок питания или порт не рассчитан на такой ток и нет защиты, это даже может привести к выходу из строя блока питания или порта.

Вот и все. В качестве источника питания используется USB-кабель, подключенный к Arduino NANO.

Схемы

Датчики потенциометрического типа имеют статическую характеристику — зависимость напряжения на выходе Uвых от перемещения контакта X. Связь между этими параметрами у ненагруженного потенциометра обычно линейная:

Uвых = kX,

где L — длина датчика, k — чувствительность (k = Uпит/L).

В реальности потенциометрический датчик содержит нагрузочное сопротивление Rн в следующем звене системы автоматического управления, которое влияет на величину Uвых.

Низкая надежность датчиков, связанная с потерей контакта, обрывом обмотки или межвитковым замыканием, приводит к необходимости изменения схемы соединений.

Если знак сигнала на выходе не меняется, датчик называется однополярным. Он представляет собой простейшее устройство типа переменного резистора.

Схема потенциометрического датчика двухтактного типа применяется для автоматического регулирования, где на выходе изменяется знак сигнала в зависимости от того, какой он на входе. От этого зависит направление управляющего перемещения рабочего органа.

Напряжение может сниматься со щетки и с середины потенциометра. Применяются также другие схемы подключений. При питании постоянным током, когда подвижный контакт проходит через его среднюю точку, знак на выходе изменяется на противоположный. Если на обмотку подается напряжение переменного тока, изменяется фаза на 1800.

В автоматике используются нелинейные характеристики датчиков. Для этого изменяется диаметр проволоки вдоль намотки, шаг обмотки, применяются каркасы сложной формы, шунтируются участки потенциометров сопротивлениями.

Преимущества и недостатки тензодатчиков

Широкое применение тензодатчики получили благодаря своим свойствам:

  • возможности монолитного соединения датчика деформации с исследуемой деталью;
  • малой толщине измерительного элемента, что обеспечивает высокую точность измерения с погрешностью 1-3 %;
  • удобстве крепления, как на плоских, так и на криволинейных поверхностях;
  • возможности измерения динамических деформаций, меняющихся с частотой до 50000 Гц;
  • возможности проведения измерений в сложных условиях окружающей среды в температурном интервале от -240 до +1100˚С;
  • возможности измерений параметров одновременно во многих точках деталей;
  • возможности измерения деформации объектов, расположенных на больших расстояниях от тензометрических систем;
  • возможностью измерения деформаций в движущихся (крутящихся) деталях.

Из недостатков следует отметить:

  • влияние метеоусловий (температуры и влажности) на чувствительность датчиков;
  • незначительные изменения сопротивления измерительных элементов (около 1%) требует применение усилителей сигналов.
  • при работе тензодатчиков в условиях высокотемпературной или агрессивной среды необходимы специальные меры их защиты.

Тензодатчики из фольги

В них действует похожий принцип работы, что и в проволочных датчиках, но основой изготовления служит фольга. Пластина для фольговых тензодатчиков вырабатывается из титана. Рабочая технология этого метода даёт возможность получить сложную разновидность решётки. Это делает возможным запустить производство в автоматизированном режиме. Если взять фольговые тензодатчики, тогда чувствительность у них будет больше чем у проволочных. Они имеют более реагирующие контакты, готовность передать громадное количество тока и отлично сообщают деформацию с точными результатами.

Печать корпуса и сборка

Возьмите скользящие контакты и поместите его в верхнюю часть корпуса. Убедитесь, что вращающаяся часть кольца находится на верхней стороне корпуса, чтобы она вращалась одновременно с диском. Теперь установите шаговый мотор, который фиксируется к корпусу двумя 3M винтами и гайкам. Крышка готова:

Вплавьте две резьбовые вставки в корпус вращающегося диска, на котором будет закрепляется датчик нужно вплавить вставные гайки. Для этого можно использовать паяльник:

Теперь пропускаем провода от скользящих контактов через отверстие вращающегося диска:

После чего берём датчик и припаиваем к нему 4 провода (+5V, GND, SCL и SDA) от скользящих контактов:

С помощью двух болтов М3 закрепляем модуль дальномера на корпусе вращающегося диска:

Если у вас модуль с другим расстоянием между крепёжными отверстиями, модуль можно закрепить только одним болтом. Если крепёжных отверстий совсем нет, модуль можно приклеить (двустороння липкая лента, термоклеем с помощью клеевого пистолета и т.д.).

Когда датчик будет закреплён, вращающийся диск надевается на подшипник:

На вращающуюся крышку приклеивается неодимовый магнит, а в верхнюю крышку вставляется датчик холла:

Магнит служит для того, чтобы на него на него срабатывал датчик Холла и в этот момент в коде происходит установка переменной «угол» в некоторое значение. Если магнит по размерам позволяет наклеить его по центру под датчиком, это будет самый лучший вариант, т.к. при срабатывании переменной «угол» нужно будет присвоить значение 0. Если нет, магнит можно наклеить возле датчика. Тогда переменной «угол» нужно будет присвоить не 0, а соответствующее значение (на какой угол относительно магнита повёрнут датчик). Если магнит находится с противоположной стороны, нужно присвоить 180. Если угол составляет 20 градусам (на фото выше угол немного больше):

Тогда переменной «угол» нужно присвоить 20 и т.д.

На макетную плату по схеме, приведенной ранее, запаиваем конденсатор, драйвер мотора, 10K резистор, датчик Холла, провода от Arduino и стабилизатора питания:

Всё припаяно, теперь закрепляем (двусторонней липкой лентой, клеем, термоклеем и т.д.) Arduino Nano внутри корпуса и наш лидар почти готов:

Осталось вплавить в нижнюю крышку корпуса три вставные гайки, затем прикрутить крышку корпуса, надеть на шкив пасик и можно переходить к программированию и экспериментам.

2Подключение датчика тока ACS712 к Arduino

Как мы помним из курса школьной физики, для измерения тока необходимо пропустить ток через измерительный прибор, помещённый в разрыв между источником питания и нагрузкой. Соответственно, схема подключения датчика проста:

Вывод датчика ACS712Назначение
VCCПитание, 5 В
GNDЗемля
OUTАналоговый выход датчика, напряжение на котором линейно зависит от протекающего через датчик тока
IP+Вывод 1 для подачи измеряемого тока
IP-Вывод 2 для подачи измеряемого тока

Выводы IP+ и IP- как раз и есть тот разрыв цепи, через который нужно пропустить интересующий ток. Если перепутать полярность, то измерения будут с обратным знаком.

Кстати, эта особенность – измерять ток как с положительным, так и отрицательным знаком, позволяет использовать датчик ACS712 для измерений переменного тока.

Таким образом, для подключения датчика ACS712 к плате Arduino используются 3 провода:

Схема подключения датчика тока ACS712 к Arduino

Выход сенсора VOUT подключим к любому аналоговому выводу Arduino, например, A0. В качестве нагрузки будем использовать двигатель постоянного тока.

Модуль с датчиком тока ACS712 подключён Arduino, нагрузка – двигатель постоянного тока

Либо вместо нагрузки можно использовать мощную лампу накаливания. Либо любую другую нагрузку.

Модуль с датчиком тока ACS712 подключён Arduino, нагрузка – 10 Вт лампа накаливания

Питать нагрузку будем от лабораторного источника тока, на котором можно менять напряжение и ток.

Как подключить тензодатчик к Ардуино

Для занятия нам понадобятся следующие детали:

  • плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
  • модуль тензодатчика hx711;
  • провода «папа-папа», «папа-мама»;
  • паяльник и немного фантазии.

Для датчика потребуется придумать и собрать некую конструкцию весов, а также иметь под рукой весы, чтобы сравнивать данные с модуля с эталоном. Для сборки весов на Ардуино в датчике имеются отверстия с резьбой. Основным элементом модуля (см. картинку ниже) является 24 битный аналого-цифровой преобразователь для весов — микросхема HX711, к которой подключается тензодатчик.


Схема подключения тензодатчика HX711 к Arduino Uno

После сборки весов на Ардуино, необходимо откалибровать тензорезистивный датчик. Подключите датчик к модулю HX711, согласно схеме размещенной выше, а сам модуль необходимо подключить к плате Ардуино. Порты DT и SCK можно подключить к любым цифровым портам микроконтроллера (в примере кода мы использовали 2 и 3 порт). После сборки схемы загрузите скетч для калибровки датчика в плату Arduino.

Счетч для калибровки тензодатчика HX711

#include <HX711.h>
HX711 scale(2, 3);                  // порты DT, CLK                        

float calibration_factor = -3.7; // калибровка датчика
float units;
float ounces;

void setup() {
   Serial.begin(9600);
   Serial.println("HX711 calibration sketch");
   Serial.println("Remove all weight from scale");
   Serial.println("Press + or a to increase calibration factor");
   Serial.println("Press - or z to decrease calibration factor");

   scale.set_scale();
   scale.tare();         // сбрасываем датчик на 0

   long zero_factor = scale.read_average();
   Serial.print("Zero factor: ");
   Serial.println(zero_factor);
}

void loop() {
   scale.set_scale(calibration_factor); // применяем калибровку

   Serial.print("Reading: ");
   units = scale.get_units(), 10; // выполняем замеры 10 раз
   if (units < 0)
   {
       units = 0.00;
   }
   ounces = units * 0.035274; // переводим усредненные значения в граммы

   Serial.print(ounces);
   Serial.print(" grams"); 
   Serial.print(" calibration_factor: ");
   Serial.print(calibration_factor);
   Serial.println();

   if (Serial.available())
   {
       char temp = Serial.read();
       if (temp == '+' || temp == 'a')
          calibration_factor += 1;
       else if (temp == '-' || temp == 'z')
          calibration_factor -= 1;
   }
}

Пояснения к коду:

  1. на монитор порта будет выведен поправочный коэффициент, который следует использовать далее в работе с датчиком для весов;
  2. при необходимости корректировки коэффициента, через монитор порта следует отправлять «+» или «-» на плату Ардуино.

Счетч для тензодатчика (hx711) Ардуино

#include <HX711.h>
HX711 scale(2, 3);                  // порты DT, CLK                        

float calibration_factor = -3.7; // калибровка датчика
float units;
float ounces;

void setup() {
   Serial.begin(9600);

   scale.set_scale();
   scale.tare();                                     // сбрасываем датчик на 0
   scale.set_scale(calibration_factor); // применяем калибровку
}

void loop() { 
   Serial.print("Reading: ");
  
   for(int i=0; i<10; i++) units =+ scale.get_units(), 10; // выполняем замеры 10 раз
   units / 10;                                                                  // делим значения на 10
   ounces = units * 0.035274;                                       // переводим значения в граммы

   Serial.print(ounces);
   Serial.print(" grams");  
   Serial.println();
}

Пояснения к коду:

  1. используя поправочный коэффициент из первой программы, ваши весы должны показывать довольно точные показания в граммах;
  2. скачать библиотеку hx711.h Arduino с описанием команд можно на нашем сайте на странице Библиотеки Ардуино.

Бычки и телята 🙂

  19. 08. 2020

Принципиальная и монтажная схемы

Тензодатчик. Принцип работы, характеристики

Модуль для весов состоит из самого тензорезистивного датчика, который встроен в прочную конструкцию. Микросхема HX711 предназначена для усиления сигнала от тензорезистора и передачи данных в микроконтроллер. После калибровки модуля, можно вычислить степень деформации тензорезистивного датчика по изменению его сопротивления, и рассчитать силу, приложенную к конструкции (вес).


Принцип работы тензодатчика, устройство простейшего датчика

Рабочий элемент модуля – тензорезистор (проволока на гибкой подложке), которую приклеивают к измеряемому предмету. При деформации меняется сопротивление резистора, а соответственно меняется сигнал. Если откалибровать модуль и собрать надежную конструкцию весов на Arduino, то можно добиться хорошей точности. Отметим, что сам датчик может быть рассчитан на разный вес — от 2 кг и более.

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.

Тензодатчики из фольги

Следует отметить, что принцип действия датчика давления такого типа является похожим на работу проволочного. Только использоваться в качестве материала будет фольга, которая делается из титан-алюминия, нихрома, константана. При этом следует заметить, что технология создания такого метода может позволить получить довольно сложной конфигурации решетку, а также даст возможность сделать весь процесс максимально автоматизированным.

Если сравнивать с проволочными устройствами, то фольговые датчики являются более чувствительными. Они способны пропускать огромное количество тока, лучше передавать деформацию, а также позволяют получить сложный рисунок и делать прочные выводы.

Устройство и принцип действия

Для измерения давления или веса используется тензодатчики, все они выдают электрический цифровой или аналоговый электрический сигнал при изменении формы чувствительного элемента. Но из чего они состоят?

Основа или корпусы бывают разных типов, от этого зависит, куда вы сможете установить датчик. А также то, в каком направлении он работает – на сжатие, растяжение или на изгиб.

В корпусе тензодатчика кроме чувствительного элемента могут находиться и дополнительные блоки, например, АЦП, формирователи питания и пр. Если тензометрический датчик цифровой, то и блок для преобразования аналогового сигнала (АЦП). Рассмотрим принцип работы чувствительного элемента тензометрического датчика на примере тензорезистивного компонента – они нашли наиболее широкое применение.

Тензометрический датчик резистивного типа представляет собой гибкую плёнку или подложку, на которую нанесён резистивный слой. Если это плёночный датчик – тонкое напыление или фольга, если проволочный — на гибкой подложке размещена проволока. Напыление или проволока укладываются в извилистую линию.

При механическом воздействии на подложку он изгибается, в результате чего плёнка, фольга или проволока растягивается. Соответственно в натянутом состоянии изменяется (уменьшается) её площадь поперечного сечения и сопротивление увеличивается. При снижении давления подложка возвращается в исходное положение, резистивный слой тоже, а его сопротивление начинает уменьшаться и возвращаться к норме.

Пьезоэлектрические чувствительные органы работают напротив. При давлении на пьезокристалл возникает ЭДС, тогда как у пьезорезистивных датчиков из тонких плёнок полупроводников также изменяется сопротивление.

Ещё можно встретить и емкостные датчики – это приборы, принцип работы которых заключается в измерении ёмкости между гибкими пластинами. А также электромагнитные устройства, в которых под воздействием на магнитопровод изменяются характеристики контура.

Внутреннее устройство

Схема электронных весов в корне отличается от его механического аналога. Платформа весов оборудована специальными рамами, которые реагируют на любое движение или действие. Иными словами, когда человек встает на весы или кладет туда что-либо, рамы незаметно для человеческого глаза деформируются и показывают значение.

К раме устройства на клей прикрепляется тензодатчик, представляющий собой своеобразную микроскопическую пластинку. Уже от нее идут три провода, отвечающих за сопротивление. Под нагрузкой рамы деформируются и распределяют между собой излишнюю массу. Информация с каждого прибора складывается и высчитывается общее значение.

Имеется еще мост четырехугольной формы, с прикрепленным к каждой стороне резистором. По одной диагонали моста идет питание, а по другой – передача параметров. Через провода соответственно проходит электричество. Такая конструкция весов гарантирует защиту датчиков от механических повреждений.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации