Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
За измерване на налягането и теглото в производството и потребителската електроника се използват тензометри. Това са устройства, чиято основна задача е да преобразуват механично действие в електрически сигнал. В тази статия ще разгледаме какво е тензодатчик, какъв е неговият принцип на работа и схемата на свързване.Видове и обхват
Да започнем с това, да разгледаме принципа на работа на тензометри. Когато е изложен на тялото на външни сили, той се деформира, противодейства на приложената сила. Поради деформациите на тялото на сензора се получава въздействие върху измервателния елемент на тензодатчика. В резултат на това устройството генерира електрически сигнал, който чете, че обработващата система дава резултат от измерването. Но за какво е този тип устройство?
Използват се тензометри:
- Измерване на теглото. В този случай, в зависимост от конструкцията на измервателната единица, те могат да се използват при компресия или напрежение. Съответно тяхната цел е да се измери теглото на платформи (например везни в магазините) или на окачване (кранове и др.).
- Измерване на налягането Например, в тръбопроводи от газове и течни вещества.
- Измерване на въртящия момент (при двигатели на автомобили или машинни инструменти).
- Определения на ускорението.
- Управление на движението
В зависимост от вида на измервателния елемент и принципа на действие, товарните клетки се разделят на:
- Тънък филм.
- Пиезоелектричен.
- Оптична поляризация.
- Оптични влакна.
- Пиезорезистивен.
Конструктивните характеристики на тензодатчика определят къде се използва, тъй като конструкцията определя наличието на монтажни отвори и вектори за възможно прилагане на силите, съответно, и самият процес на измерване. Формата също е тензодатчик с различни типове:
- Console. Целта на тези устройства е да се измери количеството на веществата в дозаторите, конвейерните, платформените, бункерните и наземните везни.
- Цилиндрични. Използва се за претегляне на коли, коли, резервоари и контейнери - където трябва да измервате големи тежести.
- S-образна, задействана в напрежение, подходяща за измерване на тежестта, повдигната от крана и други подобни конструкции.
На практика сензорите за тензорезистори могат да бъдат направени в напълно различен дизайн.
Устройство и принцип на работа
За измерване на налягането или теглото се използват тензодатчици, всички те произвеждат електрически цифров или аналогов електрически сигнал, когато формата на чувствителния елемент се промени. Но от какво са направени те?
Основата или тела са от различен тип, зависи от това къде можете да инсталирате сензора. А също и посоката, в която работи - при компресия, напрежение или огъване.
В допълнение към сензорния елемент, в корпуса на тензодатчика може да има допълнителни устройства, например ADC, драйвери за захранване и т.н. Ако тензодатчикът е цифров, тогава има устройство за преобразуване на аналогов сигнал (ADC). Разгледайте принципа на действие на чувствителния елемент на тензорезистора на примера на устойчивия на деформации компонент - те са намерили най-широко приложение.
Сензорът за тензорезисторен тип е гъвкав филм или субстрат, върху който се прилага резистивен слой. Ако е филмов сензор, той е тънко покритие или фолио, а ако е жичен сензор, жицата се поставя върху гъвкава подложка. Спрей или тел подредени в навита линия.
Когато механично действа върху основата, тя се огъва, в резултат на което се разтяга фолиото или фолиото. Съответно, в напрегнато състояние, неговата площ на напречното сечение се променя (намалява) и съпротивлението се увеличава. Когато налягането намалява, субстратът се връща в първоначалното си положение, резистивният слой също и неговото съпротивление започва да намалява и да се връща към нормалното.
Пиезоелектричните чувствителни органи работят противоположно. Когато се прилага налягане на пиезокристала, се появява ЕДС, докато пиезорезистивните сензори от тънки полупроводникови филми също променят съпротивлението.
Можете да намерите и капацитивни сензори - това са устройства, чийто принцип на работа е да измерват капацитета между гъвкавите пластини. Както и електромагнитни устройства, при които характеристиките на веригата се променят под въздействието на магнитната верига.
Схема на свързване
Как разбрахме тензометъра. Сега трябва да сте запознати с електрическата схема. Блок-схемата на устройството, което чете сигнала, е показана на фигурата по-долу. На него виждате една от опциите за усилване и преобразуване на сигнала от сензора.
Ако вземем предвид сензора за тензодатчик, то в действителност той е мост от резистори, включени както следва. Такава верига се нарича "Winston Bridge" или измервателен мост.
За неговата работа не е достатъчно да свържете само сигнални проводници, ние също се нуждаем от електрически проводници. В някои сложни системи могат да бъдат свързани и проводници за термична стабилизация или други функции.
Видеото подробно описва какво са тензометричните измервателни уреди и как работят:
Модерните сензори за тензорезистори, в зависимост от предназначението им, могат да се използват в инсталации за измерване на фракции от грамове до стотици тона. Съответно, за всяка гама скали се избират тензодатчици с определен дизайн и тип чувствителен елемент. В допълнение към измерените тежести, важната роля при избора на апаратура за измерване се извършва от условията, в които те ще работят, както и от изисквания клас на точност.
Материали по темата:
- Как устойчивостта на проводника зависи от температурата?
- За какво е напрежението?
- Маркиране на резистори за мощност и съпротивление