Теория тензоизмерений, схемы подключения тензорезисторов

Содержание

Основные схемы подключения

Рассмотрим это на примере подключения тензометрических датчиков к бытовым или промышленным весам. Стандартный тензодатчик для весов имеет четыре разноцветных провода: два входа — питание (+Ex, -Ex), два других — измерительные выходы (+Sig, -Sig). Встречаются также варианты с пятью проводами, где дополнительный провод служит в качестве экрана для всех остальных. Суть работы весового измерительного датчика балочного типа довольно проста. На входы подается питание, а с выходов снимается напряжение. Величина напряжения зависит от приложенной нагрузки на измерительный датчик.

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.

2) Проверка тензометрического моста – Уитстона.

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

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

Основные схемы подключения

Рассмотрим это на примере подключения тензометрических датчиков к бытовым или промышленным весам. Стандартный тензодатчик для весов имеет четыре разноцветных провода: два входа — питание (+Ex, -Ex), два других — измерительные выходы (+Sig, -Sig). Встречаются также варианты с пятью проводами, где дополнительный провод служит в качестве экрана для всех остальных. Суть работы весового измерительного датчика балочного типа довольно проста. На входы подается питание, а с выходов снимается напряжение. Величина напряжения зависит от приложенной нагрузки на измерительный датчик.

Где купить

Мультиметр Multimeter DT 838 - Как пользоваться мультиметромМультиметр Multimeter DT 838 — Как пользоваться мультиметром

Видео: Мультиметр Multimeter DT 838 — Как пользоваться мультиметром

Тензодатчики: принцип работы и применение

Все тензодатчики работают на принципе изменяющегося сопротивления в процессе механического воздействия на проводник. Простейшее конструктивное исполнение тензодатчика для весов сделано в виде проводниковой мелкоячеистой сетки, закрепленной на токопроводящей основе. В качестве такой основы может использоваться металлическая фольга. Полученный прибор при ударе или надавливании способен точно определить основные параметры такого воздействия: где, когда и с какой силой был нанесен удар.

Основная роль тензора в подобных ситуациях – своевременная сигнализация о воздействии. Чтобы полученные данные обрели необходимый формат, к тензодатчику веса подключаются дополнительные устройства.

В тензорных регистрирующих приборах для исполнительной схемы используется проволочный вариант, в котором присутствуют петли, перемычки и витки. Приборы с более высокой сложностью изготавливаются с применением фольгированных комбинированных схем. Это позволяет получать точные сведения при однокомпонентных, двух- и трехмерных и кольцевых деформациях.

Фиксация изменений сопротивления во время расширения или сжатия полупроводниковых и проводниковых пластин получила название тензорезистивного эффекта. В этом случае деформации подвергается сама атомарная структура какого-либо материала. Благодаря этим свойствам было создано много тензорезистивных приборов, нашедших широкое применение в различных областях.

В первую очередь эти физические свойства используются в тензодатчиках веса, устанавливаемых в бытовых напольных весах, в электронных весах магазинов, а также во многих промышленных установках, предназначенных для взвешивания крупногабаритных грузов. Тензодатчики веса выпускаются в широком ассортименте, что позволяет легко подобрать требующуюся комплектацию для конкретного случая. Кроме различных типов весов, эти приборы используются в балочных весовых регистраторах, измеряющих весовые нагрузки в мостовых и платформенных конструкциях. С их помощью регистрируется величина деформационного сдвига или изгиба.

Принцип работы

Основным элементом датчика служит тензорезистор. Чтобы разъяснить принцип работы тензодатчика, нужно понять, что этот процесс преобразования происходит благодаря увеличивающейся нагрузке на данный элемент. Человеку необходимо только замерить величину сопротивления. Смотря на эти показатели, можно понять степень нагрузки и проверить величину деформации.

Эти тензодатчики измеряют:

  • перемещение,
  • силу,
  • ускорение
  • крутящий момент и другие параметры.

Показания приборов зависят от усилия на тензорезистор. Даже когда используются различные сложные схемы, связанные через нагрузку на резистор, всё делается для сжатия или натяжения. Работу растяжения или сжатия тензодатчики делают вдоль решётки, служащей в качестве базы. Различные виды датчиков могут измерять сопротивление при воздействии. Эти приборы пользуются популярностью.

Что это такое

Тензодатчики веса и давления – это устройства, которые могут преобразовать механическую деформацию тела в электрический сигнал, который позволяет определить уровень растяжения и сжатия конкретного предмета. Он является резистивным преобразователем и считается одним из главнейших составляющих высокоточного весового оборудования.

Устройство изготовлено из чувствительного тензорезистора, который производится из тензоматериалов. Чаще всего это фольга или алюминиевая проволока с небольшим сечением. Как и прочие весовые приборы, резистор реагирует на изменение постоянного сопротивления на контактах, которое происходит в результате воздействия всестороннего сжатия.

Фото – тензодатчик шайбового типа

Бывают самые разные датчики, которые могут использоваться в любых отраслях: атомной, фармацевтической, металлургической и прочих. Виды тензодатчиков:

  1. Приборы для измерения нагрузки и силы (динамометры);
  2. Измерители давления;
  3. Модели, фиксирующий ускорение;
  4. Устройства для контроля перемещения;
  5. Тензодатчики крутящего момента для автомобильных и станочных двигателей.

Несмотря на такое разнообразие моделей, в повседневной жизни используется только один тип датчика – для взвешивания, его можно увидеть в разных исполнениях. S-образный, бочковой, консольный и шайбовый — нужная конструкция подбирается исходя из области использования. Иногда используются балочные модели.

Как подключить

Подключение тензодатчика легко выполняется своими руками в соответствии с простой инструкцией. Важную роль в процессе играет длина кабеля подключения, которую нужно учитывать ещё на стадии подбора датчика. Может потребоваться усилитель в виде контроллера SE 01, который уменьшит погрешность измерений в случае, если потребуется увеличивать размеры контакта для подключения. Провода самих датчиков должны быть заземлены с помощью блока для разветвления, устанавливаемого в одной точке, где они все пересекаются. Данная мера обязательна для предотвращения возможного замыкания.

Схема для подключения тензодатчика достаточно проста и подразумевает соединение контактов устройства с измерительным прибором в соответствии с их значениями, описанными на рисунке выше. Кабель, которым монтируется прибор, также нуждается в обязательном экранировании.

После подключения останется провести проверку и калибровку тензометрического датчика. Последняя выполняется одним из двух методов — стандартным или электронным. При первом пользователь записывает значения датчика при нулевой загрузке, после чего устанавливает на весы предмет с эталонным весом, который также вписывается в качестве штатного показателя. Электронный вариант подразумевает ручной ввод минимального и максимального допустимого веса.

Характеристики

Тензодатчик — основные сведения

Тензометрический датчик или тензодатчик , предназначается для измерения деформации, тех или иных объектов исследования. Флуктуации геометрических характеристик образца, приводят к изменению, каких-либо физических свойств датчика, которые могут быть замерены. Используются тензодатчики, для измерения: силы, давления, ускорения, перемещения, крутящего момента. Наиболее простыми, являются механические тензодатчики. Считывание показаний в них, осуществляется со специальной линейки. Также существуют, пьезорезистивные, оптико-поляризационные, волоконно-оптические датчики. Наибольшее распространение получили тензорезистивные датчики. Это связано, с относительной простотой и надёжностью их работы.


Принцип работы тензорезистивного датчика, основывается на законе, который в 1856 году, открыл лорд Кельвин. Он заключается в том, что под действием растягивающего усилия, которое меняет геометрические характеристики проводника, изменяется, его электрическое сопротивление. Это изменение, можно замерить и сопоставить со степенью деформации датчика, которая в свою очередь, может быть сопоставлена со степенью деформации, исследуемого образца. В состав измерительного моста, как одно из сопротивлений, включён тензодатчик. Производится калибровка моста, при которой сопротивление между контрольными точками, равно нулю. Одна из проводящих ветвей, снабжена тензодатчиком, а другая уравновешена резистором. При изменении физических параметров тензодатчика, его сопротивление изменяется, а сопротивление резистора на свободной ветви, остаётся неизменным. Это приведёт к тому, что изменится напряжение, между контрольными точками. Закон изменения этого напряжения, будет точно сопоставляться, с изменениями физических параметров, воздействующих на объект исследования, на котором установлен тензодатчик. Вплоть до восьмидесятых годов прошлого века, показания обрабатывались, с помощью бумажных самописцев. В настоящее время, используются электронные методы. Сигнал передаётся на компьютер, где его исследуют специальные программы.

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.

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.

Примеры использования тензометрических датчиков

  • элемент конструкции весов.
  • измерение усилий деформации при обработке металлов давлением на штамповочных прессах и прокатных станах.
  • мониторинг напряженно-деформационных состояний строительных конструкций и сооружений при их возведении и эксплуатации.
  • высокотемпературные датчики из жаропрочной легированной стали для металлургических предприятий.
  • с упругим элементом из нержавеющей стали для измерений в химически агрессивной среде.
  • для измерения давления в нефте и газопроводах.

Простота, удобство и технологичность тензодатчиков — основные факторы для дальнейшего активного их внедрения, как в метрологические процессы, так и использования в повседневной жизни в качестве измерительных элементов бытовой техники.

Особенности работы

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

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

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

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

Формула также может быть представлена в следующем виде:

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

Ампераж

Способы монтажа различных видов тензодатчиков

Главная / Сервисная служба / Документация и программное обеспечение / Статьи Старые / Способы монтажа различных видов тензодатчиков

Монтаж тензодатчиков на растяжение / сжатие

Монтаж тензодатчиков CAS серий SBA/SB/SBS

Модель НПВ Шарнирная головка Гайка Макс. A Макс. B
SBA 50, 100 кг RE-6 M6 × 1.0 133,5 115,5
200, 500 кг, 1 т RE-12А M12 × 1.75 198,8 162,8
2, 3, 5 т RE-18 M18 × 1.5 278 230
SB 20, 50, 100, 200, 500 кг RE-18 M12 × 1.75 198 162
20, 50, 100, 200, 500 кг RE-18 M18 × 1.5 198 162
SBS 500 кг RE-12A M12 × 1.75 199,7 163,7
1, 2 т RE-18 M18 × 1.5 259,7 211,7
5 т RE-24 M24 × 2.0 360 280

Монтаж тензодатчиков CAS CT/CTS

Модель НПВ Шарнирная головка Гайка Макс. A Макс. B
CT 50, 100, 200, 500 кг, 1 т RE-12B M12 × 1.25 253 217
2, 3, 5 т RE-24 M24 × 2.0 392 312
CTS 200, 500 кг, 1 т RE-12B M12 × 1.25 253 217
2, 3, 5 т RE-24 M24 × 2.0 392 312

Способ встройки тензодатчика CAS серии LS

Модель НПВ Узел встройки Шарнирная головка Гайка Макс. A Макс. B
LS 2, 3 т LSTM-2 RE-16 M16 × 2.0 234 190
5 т LSTM-5 RE-18 M18 × 1.5 250 202
10 т LSTM-10 RE-24 M24 × 2.0 349 269
20 т LSTM-20 RE-39 M39 × 2.0 473 371

Монтаж тензодатчиков типа «балка на сдвиг»

Монтаж тензодатчиков для взвешивания подвижного груза (скота)

Модель НПВ Прокладка Шаровая опора Шар Приемникнагрузки
BSS, BSA 500кг, 1, 2т SP-1 BCUPT-1 B-1 LRCV-1
3, 5т SP-2 BCUPT-2 B-2 LRCV-2

Монтаж тензодатчиков с помощью ножки с рокером и ножки шаровой опоры

Модель НПВ Прокладка Ножка с рокером
BSA-xx-TEND 500кг, 1, 2т SP-1

Модель НПВ Прокладка Ножка шаровой опоры
BSS, BSA 500кг, 1, 2т SP-1 SF-M

Монтаж тензодатчиков для взвешивания больших грузов

Особенности: — наибольший предел взвешивания: от 500 кг до 5 т; — оцинковка; — защищенность от внешнего воздействия. Опции: — нержавеющая сталь

Модель A B C D E F G H I J K
BSS/BSA 500 кг, 1, 2 т 101,6 127 17,8 101,6-114,3 17,8 180,9 52,3 101,6 101,6 127 M16
BSS/BSA 3, 5 т 101,6 127 23,9 127-140 29,9 215,9 82,5 101,6 101,6 127 M16

Монтаж тензодатчиков на сжатие / растяжение-сжатие

Монтаж тензодатчиков серии CC

Модель НПВ Нижняя пластина Верхняя пластина Нагрузочный болт A B
CC 50, 100, 200, 500 кг, 1 т MPCC-1 LPCC-1 LBCC-1 M8 MPT-1
2, 3, 5 т MPCC-2 LPCC-2 LBCC-2 M12 MPT-2
10 т MPCC-3 LPCC-3 LBCC-3 M14 MPT-3
20 т MPCC-4 LPCC-4 LBCC-4 M14 MPT-4

Монтаж тензодатчиков серии LS

Модель НПВ Нижняя пластина Верхняя пластина Нагрузочный болт A
LS 2, 3 т MPLS-1 LPLS-1 LBLS-1 M6 × 1.0 L=»65″
5 т MPLS-2 LPLS-2 LBLS-2 M8 × 1.25 L=»65″
10 т MPLS-3 LPLS-3 LBLS-3 M10 × 1.5 L=»85″
20 т MPLS-4 LPLS-4 LBLS-4 M12 × 1.75 L=»105″

Монтаж тензодатчиков серии HC

Модель НПВ Нижняя пластина Верхняя пластина Нагрузочный болт A B
HC 20, 30 т MPHC-1 LPHC-1 LBHC-1 M12 M12 × 1.75
50 т MPHC-2 LPHC-2 LBHC-2 M18 M12 × 1.75
100 т MPHC-3 LPHC-3 LBHC-3 M22 M16 × 2.0
200 т MPHC-4 LPHC-4 LBHC-4 M24 M16 × 2.0

4) Проверка тензодатчика в нагруженном состоянии.

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

Тензодатчики силы растяжения и сжатия

Тензодатчики силы растяжения и сжатия, как правило, имеют S-образную форму, изготавливаются из алюминия и легированной нержавеющей стали. Предназначены для бункерных весов и дозаторов с пределом измерения от 0,2 до 20 тонн. S-образные тензодатчики силы растяжения и сжатия могут использоваться в станках по производству кабелей, тканей и волокон для контроля силы натяжения этих материалов.

Тензорезисторы проволочные и фольговые

Проволочные тензорезисторы делают в виде спирали из проволоки малого диаметра и крепят на упругом элементе или исследуемой детали с помощью клея. Их отличает:

  • простота изготовления;
  • линейная зависимость от деформации;
  • малые размеры и цена.

Из недостатков отмечают низкую чувствительность, влияние температуры и влажности среды на погрешность измерения, возможность применения только в сфере упругих деформаций.

Фольговые тензорезисторы в настоящее время являются наиболее распространенным типом тензорезисторов из-за их высоких метрологических качеств и технологичности производства. Это стало доступным благодаря фотолитографической технологии их изготовления. Передовая технология позволяет получать одиночные тензорезисторы с базой от 0,3 мм, специализированные тензометрические розетки и цепочки тензорезисторов с широким рабочим температурным диапазоном от –240 до +1100 ºС в зависимости от свойств материалов измерительной решетки.

Что такое тензометрия и для чего нужны тензодатчики

Тензометрия (от лат. tensus — напряжённый) – это способ и методика измерения напряжённо-деформированного состояния измеряемого объекта или конструкции. Дело в том, что нельзя напрямую измерить механическое напряжение, поэтому задача состоит в измерении деформации объекта и вычислении напряжения при помощи специальных методик, учитывающих физические свойства материала.

В основе работы тензодатчиков лежит тензоэффект — это свойство твёрдых материалов изменять своё сопротивление при различных деформациях. Тензометрические датчики представляют собой устройства, которые измеряют упругую деформацию твердого тела и преобразуют её величину в электрический сигнал. Этот процесс происходит при изменении сопротивления проводника датчика при его растяжении и сжатии. Они являются основным элементом в приборах по измерению деформации твёрдых тел (например, деталей машин, конструкций, зданий).

Схема подключения

Как работает тензодатчик мы разобрались. Теперь следует ознакомиться со схемой подключения. Блок схема устройства, которое считывает сигнал, изображена на рисунке ниже. На ней вы видите один из вариантов усиления и преобразования сигнала с датчика.

Если рассмотреть тензорезистивный датчик, то реально он представляет собой мост из резисторов, включённый следующим образом. Такая схема включения называется «Мост Уинстона» или измерительный мост.

Для его работы недостаточно подключить лишь сигнальные провода, нужны еще и провода питания. В некоторых сложных системах могут подключаться еще и провода для термостабилизации или других функций.

На видео подробно рассказывается, что собой представляют тензометрические датчики и как они работают:

ЧТО ТАКОЕ ТЕНЗОРЕЗИСТОРЫ  И ТЕНЗОДАТЧИКИЧТО ТАКОЕ ТЕНЗОРЕЗИСТОРЫ И ТЕНЗОДАТЧИКИ

Современные тензометрические датчики в зависимости от своего назначения могут использоваться в установках для измерения от долей грамм до сотен тон. Соответственно для каждого диапазона весов подбираются тензодатчки определённой конструкции и типа чувствительного элемента. Кроме измеряемых весов немаловажную роль в выборе контрольно-измерительной аппаратуры играет и условия, в которых они будт работать, а также требуемый класс точности.

Материалы по теме:

  • Как зависит сопротивление проводника от температуры
  • Для чего нужно реле напряжения
  • Маркировка резисторов по мощности и сопротивлению

ЧТО ТАКОЕ ТЕНЗОРЕЗИСТОРЫ  И ТЕНЗОДАТЧИКИЧТО ТАКОЕ ТЕНЗОРЕЗИСТОРЫ И ТЕНЗОДАТЧИКИ

Как подключить

Подключение тензодатчика легко выполняется своими руками, если под рукой есть схема. Для начала Вам нужно будет купить устройство, при этом, учитывайте, какой длины нужен кабель для тензодатчиков. Его можно будет удлинить при острой необходимости, но тогда у индикатора значительно упадет точность. Нормализовать этот параметр путем встройки поможет контроллер se 01 тензодатчика, работающий как модуль-усилитель.

Фото — схема подключения

Если в весах используется несколько индикаторов, то их при помощи соединительных коробок нужно подключить параллельно. Независимо от типа питания также нужно заземлить провода датчиков. Монтаж заземления должен производиться в одной общей точке, для этого также может использоваться разветвительная коробка, например, CAS.

После производится исследование датчиков на правильность соединения. Перед выходом рекомендуется проверить все контакты и заземляющие петли. Установка приборов производиться при помощи экранированного кабеля, который глушит помехи, поэтому дополнительные модули не понадобятся. Аналогичным путем подключается преобразователь в дозатор.

Фото — стандартное подключение

От чрезмерного усилия преобразователь может сломаться, в таком случае не пытайтесь проводить его ремонт вручную.

Очень популярны модели тензодатчиков производства Utilcell, Zemic, Ацп, KELY (Кели), HBM (НВМ), НСК К-Б-12А и ДСТ. У моделей разные технические характеристики и применение, поэтому перед покупкой внимательно изучайте параметры.

Какие применяются тензометрические датчики

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.

Библиотека HX711.h

Все сказанное ранее описывает всего несколько команд управляющих HX711. Далее представлен их полный список с расшифровкой. Нужно только напомнить, что инициализация подключаемого модуля проводится так:

#define DT A0 #define SCK A1 #include «HX711.h» HX711 scale; // структура через которую будет идти обращение

Название Параметры по порядку На выходе Описание
begin() A1 — Вывод Ардуино, где DT,

A3 — разрядность датчика 32(B), 64 или 128(A). По умолчанию 128

Ничего Инициализация
is_ready() Ничего True — готов, False — не готов Тест состояния АЦП
set_gain() 32,64,128 Ничего Установка значения усиления
read() Ничего Сырое значение АЦП Возвращает «чистый» ответ HX711 без поправочных сведений
read_average() Сколько делать проб Возвращает среднюю цифру от выполненных проб (унция) Получить усредненные данные
get_value() Сколько делать проб На выходе средняя масса (унция) без упаковки Получение поправленного значения без веса упаковки
get_units() Сколько делать проб Усредненная поправленная масса (унция) Возвращает массу с учетом упаковки и поправочных значений.
Tare() Сколько делать проб Масса упаковки (унция) Получение массы упаковки
set_scale() Коэффициент Ничего Задание значения корректировки
get_scale() Ничего Значение Получение текущего значения заданного set_scale()
set_offset() Вес (унция) Ничего Ручная установка веса упаковки
Get_offset() Ничего Масса (унция) Запрос установленного вручную параметра упаковки
power_down() Ничего Ничего Перевести HX711 в состояние «сна»
power_up() Ничего Ничего Вывод модуля АЦП из «сна»

Тензодатчики силы растяжения и сжатия

Тензодатчики силы растяжения и сжатия, как правило, имеют S-образную форму, изготавливаются из алюминия и легированной нержавеющей стали. Предназначены для бункерных весов и дозаторов с пределом измерения от 0,2 до 20 тонн. S-образные тензодатчики силы растяжения и сжатия могут использоваться в станках по производству кабелей, тканей и волокон для контроля силы натяжения этих материалов.

Тензорезисторы проволочные и фольговые

Проволочные тензорезисторы делают в виде спирали из проволоки малого диаметра и крепят на упругом элементе или исследуемой детали с помощью клея. Их отличает:

  • простота изготовления;
  • линейная зависимость от деформации;
  • малые размеры и цена.

Примеры использования тензометрических датчиков

  • элемент конструкции весов.
  • измерение усилий деформации при обработке металлов давлением на штамповочных прессах и прокатных станах.
  • мониторинг напряженно-деформационных состояний строительных конструкций и сооружений при их возведении и эксплуатации.
  • высокотемпературные датчики из жаропрочной легированной стали для металлургических предприятий.
  • с упругим элементом из нержавеющей стали для измерений в химически агрессивной среде.
  • для измерения давления в нефте и газопроводах.

Простота, удобство и технологичность тензодатчиков – основные факторы для дальнейшего активного их внедрения, как в метрологические процессы, так и использования в повседневной жизни в качестве измерительных элементов бытовой техники.

Заключение

В целях экономии заказать и приобрести тензометрию можно и через интернет-площадки. Популярность данного способа обусловлена еще и тем, что на сайтах продавцов и производителей очень удобно осуществлять поиск нужной модели по заданным параметрам. Отдельно стоит отметить, что в отличие от розницы, цены в интернете будут гораздо ниже. Тем более, в случае, если требуется оптовая поставка большого количества товара (например, для обеспечения промышленного объекта), то брендовый специализированный магазин вполне может предоставить и скидку. К тому же, датчики – это тот товар, который вряд ли возможно испортить даже в условиях чрезвычайно небрежной пересылки, поэтому опасаться по большому счету нечего.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий