Что такое тензодатчик и как он работает

  • Виды и области применения
  • Конструкция и принцип работы
  • Схема подключения

Виды и сфера применения

Для начала разберемся с принципом работы тензодатчиков. Когда к телу прикладывается внешняя сила, оно деформируется и сопротивляется приложенной силе. Из-за деформации корпуса действует тензодатчик. Результатом является электрический сигнал, который считывается системой обработки для получения результата измерения. Но почему именно такой тип устройства?

Датчики веса используются для:

  • Измерение веса. В зависимости от конструкции измерительного блока они могут использоваться как на сжатие, так и на растяжение. Их соответствующая функция заключается в измерении веса на платформах (например, на весах в магазинах) или на подвеске (краны и т. Д.).
  • Измерения давления. Например, в газопроводах и трубопроводах жидкости.
  • Измерение крутящего момента (в двигателях двигателей или станках).
  • Обнаружение ускорения.
  • Измерение путешествия.

По типу измерительного элемента и принципу действия весоизмерительные ячейки делятся на:

  • Стрессоустойчивость.
  • Пьезоэлектрический.
  • Оптическая поляризация.
  • Оптоволокно.
  • Пьезорезистивный.

Конструктивные особенности тензодатчика определяют место его применения, так как его конструкция определяет, соответственно, наличие монтажных отверстий и векторов возможного приложения силы и сам процесс измерения. В зависимости от формы тензодатчики также могут быть разных типов:

  1. Скобка. Задача этих устройств — измерять количество веществ в дозирующих устройствах, конвейерных, платформенных, бункерных и напольных весах.
  2. Цилиндрический. Они используются для взвешивания вагонов, автомобилей, цистерн и кораблей, где необходимо измерять тяжелые грузы.
  3. S-образные растягивающиеся тензодатчики подходят для кранового взвешивания и аналогичных приложений.

На практике тензодатчики могут производиться во многих различных версиях.

Устройство и принцип действия

Тензодатчики используются для измерения давления или массы, каждый из которых выдает цифровой или аналоговый электрический сигнал, когда чувствительный элемент меняет форму. Но о чем они?

Основания или корпуса бывают разных типов в зависимости от того, где может быть установлен датчик. Это также зависит от того, работает ли он на сжатие, растяжение или изгиб.

Помимо чувствительного элемента, корпус тензодатчика может содержать дополнительные блоки, такие как аналого-цифровой преобразователь, стабилизаторы мощности и т. Д. Если тензодатчик цифровой, то блок преобразования аналогового сигнала (АЦП). Рассмотрим принцип работы чувствительного элемента тензодатчика на примере резистивного элемента — они нашли самое широкое применение.

Тензодатчик резистивного типа представляет собой гибкую фольгу или подложку, на которую нанесен резистивный слой. Датчик из фольги имеет тонкое покрытие или фольгу, а датчик проволочного типа имеет провод на гибкой подложке. В линию сгиба кладется напыление или проволока.

Когда подложка подвергается механическому воздействию, она изгибается, растягивая фольгу, фольгу или проволоку. Соответственно в растянутом состоянии изменяется (уменьшается) его площадь поперечного сечения и увеличивается сопротивление. Когда давление сбрасывается, подложка возвращается в исходное положение, резистивный слой также возвращается, и его сопротивление начинает уменьшаться и возвращается в норму.

Пьезоэлектрические сенсорные органы работают наоборот. Когда к пьезоэлектрическому кристаллу прикладывается давление, создается ЭДС, а пьезорезистивные датчики, сделанные из тонких полупроводниковых слоев, также изменяют сопротивление.

В предложении также есть емкостные датчики — устройства, принцип действия которых заключается в измерении емкости между гибкими пластинами. А также электромагнитные устройства, в которых воздействие на магнитопровод изменяет характеристики цепи.

Схема подключения

Мы выяснили, как работает тензодатчик. Теперь обратимся к схеме подключения. Блок-схема устройства считывания сигналов представлена ​​на рисунке ниже. Он показывает один из вариантов усиления и преобразования сигнала.от датчика.

Если рассматривать тензодатчик, то на самом деле это мост из резисторов, подключенных следующим образом. Эта схема переключения называется «мостом Уинстона» или измерительным мостом.

Недостаточно подключить только сигнальные провода, чтобы он заработал, вам также понадобятся шнуры питания. В некоторых сложных системах также могут быть подключены кабели для термостабилизации или других функций.

Подробности смотрите в видео В этой статье объясняется, что такое тензодатчики и как они работают:

Современные тензодатчики могут использоваться в приложениях от долей грамма до сотен тонн, в зависимости от их назначения. Поэтому для каждого диапазона веса подбираются тензодатчики с определенной конструкцией и типом чувствительного элемента. Помимо измеряемых весов, важную роль при выборе устройств для взвешивания играют условия, в которых они будут использоваться, а также требуемый класс точности.

Материалы по теме: