Датчики ваги і сили: принцип роботи
Жодне промислове підприємство не обходиться без пристрою для вимірювання точної ваги і сили розтягування різних деталей і металоконструкцій. Датчики ваги і тиску перетворюють величину деформації в найбільш підходящий для виміру сигнал. В основному сигнал буває електричний. Тому виробники, виготовивши металеві вироби, перевіряють їх максимальну ступінь стиснення і розтягування.
призначення пристрою
Прилади для обчислення деформації виготовляються з тензорезисторів і тензоматеріалов, які мають найвищу чутливість. Основна деталь пристрою – алюмінієвий дріт дрібного діаметру. Іноді виробники датчиків роблять дріт з фольги. Принцип дії всіх вагових апаратів практично однаковий: в процесі роботи резистори починають реагувати на коливання стиснення і розтягування, внаслідок чого сигнал передається на контакти.
Існують датчики, які призначаються для різних галузей: металургійних, фармацевтичних і атомних.
Різновиди тензодатчиков:
вимірюють навантаження;- моделі, які контролюють переміщення;
- динамометри – пристрої для виміру сили і ваги;
- прилади для точної фіксації швидкості;
- тензометричні датчики, які використовуються для верстатних і автомобільних моторів.
Серед всіх апаратів найчастіше застосовується датчик для виміру ваги. Існують такі типи пристроїв: консольні, S-образні, шайбовая і бочкові. Балочними моделями користуються досить рідко. Вибір типу пристосування залежить від сфери застосування.
Конструктивні особливості
Пристрої поділяються як по типу форми, так і за типом конструкції. Для обчислення точної деформації тензометричний датчик повинен мати гранично чутливі елементи. Їх контакти діляться на наступні типи:
Тензодатчик з фольгових елементами застосовується шляхом наклеювання. Система являє собою смугу з фольги товщиною 12 мкм, але буває і тонше. Одна ділянка стрічки має гратчасту форму, а другий – щільну плівку. Це дозволяє розмістити на матеріалі додаткові контакти, що робить систему дуже зручною в експлуатації. Пристрій здатний переносити екстремально низькі температури.
Аналогом фольгових є плівкові моделі. Єдина відмінність між ними – матеріал для виготовлення. Плівкові датчики виробляють з тензочувствітельності плівки, поверхня якої має особливе напилення, що збільшує чутливість пристрою. З їх допомогою вимірюють точні динамічні навантаження. Плівки робляться з германію, титану і вісмуту.
Для вимірювання навантажень від 100 грам до тонн застосовуються дротяні пристосування. Плівкові і фольгові моделі здатні вимірювати навантаження по всій площі, а дротяні датчики обчислюють тиск тільки в одній точці. Однокрапкові тензодатчики часто використовують для виміру деформації на розтягування і стиснення.
Прилад в дії
Основу пристрою складає тензорезистор, оснащений контактами, Прикріпленими на верхню частину панелі. В процесі вимірювання відбувається зіткнення контактів з об'єктом. Все тензометричні датчики ґрунтуються на єдиній технології вимірювання деформації шляхом взаємодії чутливих елементів з певною деталлю.
Датчик підключається до мережі за рахунок електричних відводів, які також прикріплюються до чутливої платівці, після чого контактні деталі починають діяти під постійною напругою. Принцип роботи тензодатчика простий: яка вимірюється конструкція укладається на спеціальну підкладку, вага якої починає розриватися ланцюгом і відбувається механічна деформація, а контрольні контакти перетворюють отримане розтягнення або стиснення в електричний сигнал.
Призначення вимірювального моста
Тензодатчик оснащений вимірювальним мостом, що дозволяє зробити вимір найменшого навантаження. Таким чином прилад здатний обчислити будь-яку вагу і силу. Мостова система зроблена на основі закону Ома: якщо опір має одне значення, то проходить напруга через резистори покаже точно таке ж значення. Тобто в процесі задіяні 2 фактора: зовнішній і внутрішній. Перший фактор впливає на тіло предмета, а внутрішній перетворює значення в сигнал.
Побутовими тензодатчиками є цифрові та електронні пристрої для вимірювання ваги. Вони мають контакти, які під'єднані до металевого листа. При укладанні предметів на робочу поверхню ваг починають діяти контакти, передають значення на тензорезистори, а потім на циферблат. Пристрої можуть підключатися до мережі або працювати за рахунок батарейок.
Наприклад, перетворювач сигналів Z-SG аналізує інформацію з високою точністю. Відхилення від норми отриманих даних становить 0,02%. Це досить високий показник точності, але є прилади, які показують більш точну інформацію. Такі тензорезисторні датчики оснащені контактами, які теж є передавачем перетвореного електронного сигналу, отриманого шляхом вимірювання сили і ваги деталі.
Переваги і недоліки
Є один недолік – це незначна втрата чутливості датчика в процесі роботи при дуже вагається екстремальних температурах. Бажано, щоб температура була стійкою, а вологість не перевищувала 30%. Тоді прилад покаже більш точні дані. З плюсів можна виділити наступне:
- пристосування мають компактні габарити, а це дозволяє їх експлуатувати в будь-яких місцях;
- датчики здатні вимірювати динамічні і статичні напруги, що робить систему зручною для роботи в різних умовах;
- тензодатчики можуть вимірювати деформацію деталі з мінімальною похибкою.
Пристрої просто незамінні у всіх галузях. Вони допомагають отримати дані швидко і з високою точністю.
Схема підключення
Грамотно підключити датчик не складе труднощів, якщо скористатися схемою. Перед покупкою пристосування потрібно визначитися з довжиною дроту, Тому що правильно подовжити кабель буде складно. Найчастіше після цього точність даних збивається. Вирішити цю проблему можна контролером se 01 тензодатчика, що є модулем-підсилювачем. Його треба вмонтувати в сам пристрій.
У вагах можуть бути 2 і більше індикатора. Вони повинні підключатися сполучними коробками паралельно. Якщо апарат працює від мережі, то його потрібно заземлити. Проводи заземлюються в загальну точку за допомогою разветвлітельной коробки. Після підключення проводиться візуальний огляд на правильність з'єднання елементів датчика. Також перевіряється заземлення і всі контакти.
Якщо перетворювач надмірно перевантажити роботою, то він може вийти з ладу. В такому випадку не рекомендується проводити самостійні ремонтні роботи. Доведеться нести пристосування спеціальний пристрій.
Серед всіх моделей великим попитом користуються: ДСТ, НСК К-Б-12А, Келі, Utilcell, Zemic, АЦП і НВМ. Вони відрізняються один від одного технічними характеристиками, отже, купуючи датчик, потрібно уважно вивчити всі параметри.