Что такое тензодатчик и как он работает

Тензодатчик: виды, принцип работы и устройство

Во многих отраслях промышленности необходимо измерение размера деформации. Для таких целей применяется тензодатчик давления, который помогает преобразовать уровень деформации в определенную величину. Благодаря этому можно определить её значение.

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.

Описание

Тензодатчики классифицируются не только по своей форме, но и по конструктивным особенностям. Конструкция прибора зависит от типа чувствительного элемента. Для контроля деформации используются следующие типы контактов:

  1. Фольговые;
  2. Пленочные;
  3. Проволочные.

Индикатор с фольговым элементом используется как наклеиваемый тензодатчик. Это очень удобная система, которая представляет собой фольговую ленту, толщиной до 12 мкм. Часть пленки имеет плотную форму, а часть – решетчатую. Данная модель отличается от остальных тем, что можно припаивать дополнительные контакты, к тому же они нормально переносят низкие температуры.

Фото – фольговый преобразователь

Пленочные являются аналогом фольговых, за исключением материала, из которого изготовлены.

Производители изготавливают такие модели из тензочувствительных пленок с особым напылением, которое увеличивает чувствительность системы.

Такие измерительные узлы удобно использовать при необходимости измерить динамические нагрузки. Производство пленок выполняется из таких материалов, как титан, висмут, германий.

Проволочные способны измерить нагрузку от нескольких сотых грамма до целых тонн (скажем, весовой бункер и прочие). Их называют одноточечные, т. к в отличие от пленочных и фольговых моделей, они измеряют в одной точке, а не площади. Такая конструкция позволяет использовать проволочные тензодатчики для измерения деформации сжатия и растяжения.

Фото – проволочная модель

Принцип работы

Конструктивно прибор представляет собой тензорезистор с контактным элементом. Он закреплен на верхней панели устройства, которая соприкасается с измеряемым телом. Принцип работы любого тензодатчика основан на воздействии на чувствительный элемент определенной детали.

Для включения датчика в сеть применяется специальные электрические отводы, которые подключаются к чувствительной пластине. Благодаря этому в контактном элементе наблюдается постоянное напряжение. Но, при работе датчика на специальную подложку устанавливается деталь.

Её вес разрывает цепь и образовывается механическая деформация, которая при помощи контрольных контактов преобразуется в электрический сигнал.

Измерительный мост тензодатчика позволяет измерить наименьшие нагрузки, благодаря чему значительно расширяется использование прибора.

Обратите внимание

Мостовая схема подключения тензометрического датчика основана на законе Ома, при котором если все сопротивления имеют равное значение, то ток, проходящий через резисторы, также будет иметь одинаковое значение.

Здесь воздействие из вне принято называть «внешним фактором», а преобразование сигнала – «внутренним». Тогда принцип действия основан на анализе внешнего фактора при помощи внутреннего.

В бытовом использовании работы тензодатчиков наглядно демонстрируют электронные или цифровые весы. В них установлены специальные тензорезисторы, которые контактами соединены с рабочей поверхностью весов. Питание таких приборов производится при помощи батарей.

Фото – принцип работы тензометрического модуля Z-SG

Этот измерительный прибор обладает чрезвычайно высокой точностью анализа.

Чувствительность рабочих элементов допускает погрешность не более 0,02 %, что является довольно высоким показателем. Но некоторые устройства выполняются с еще большим классом точности.

Работа таких моделей основана на измерении силы воздействия на контакты. Электрический преобразованный сигнал является прямо пропорциональной величиной силе давления.

Достоинства тенодатчиков:

  1. Высокая точность измерения;
  2. Подходят для измерения статических и динамических напряжений, при этом, не искажают полученные данные. Это очень удобно при использовании устройств в транспортных средствах или экстремальных условиях работы;
  3. Небольшие размеры позволяют использовать такие датчики практически в любых измерительных устройствах.

Но, у тензодатчиков есть и определенные недостатки. Любой преобразователь такого типа подвержен снижению чувствительности при перепадах температуры. Для наиболее точного измерения требуется производить опыты только при комнатной температуре и влажности не более 30 %.

Видео: Тензометрический датчик

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.

Важно

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.

Источник: https://www.asutpp.ru/tenzodatchik.html

Что такое тензодатчик и как он работает?

(12 голосовало, оценка: 3,75 из of 5)Загрузка…

Что такое тензодатчик и как он работает?

Компания СКЕЙЛ
Весовое оборудование

Введение в теорию тензометрических датчиков нагрузки

По ходу работы нам часто задают вопросы в связи с тензодатчиками: нас спрашивают, что это такое, как это работает, с чем его соединять и зачем он, в конце концов, нужен. Конечно же, есть люди уже более продвинутые в этой сфере, и когда они к нам приходят, они просто называют модель и мы, без всяческих вопросов, предоставляем им тот или иной тензодатчик.

Мы решили, что стоит объяснить нашим клиентам, которые еще не совсем знают суть тензодатчиков, что это такое и для чего они используются в электронных весах.

Во-первых начнем с ответа на вопрос «что такое обычный датчик нагрузки?» Датчик нагрузки — это, своего рода, конвертер, который преобразовывает обычную механическую силу в некие показания.

Несмотря на то, что существует много разновидностей датчиков нагрузки, на данный момент в сфере промышленного взвешивания самую широкую распространенность получили тензометрические датчики, или просто, тензодатчики.

История датчиков нагрузки

До того, как тензодатчики появились в сфере промышленного взвешивания, весы, основанные на механических рычагах, могли взвешивать почти все, от таблетки, до автомобиля. Ну а если их откалибровать и содержать в хороших условиях, то показания таких весов были очень точны.

Механические весы могли использовать два метода взвешивания: это был либо механизм балансировки, либо механизм определения силы, основанный на механических рычагах.

Самые первые датчики нагрузки для взвешивания, разработанные еще до тензометрических датчиков, были гидравлические или пневматические датчики. В 1843 году, английский физик, Чарльз Уитстон изобрел мост для измерения электрического сопротивления проводников.

Совет

Мост Уитстона стал идеальным прибором для измерения изменений сопротивления, которые и происходят в тензодатчиках.

Несмотря на то, что первый тензодатчик был изобретен в 40-х годах прошлого века, их производство стало экономически и технически возможно только после того, как развитие электроники это позволило.

Но все-таки, с тех пор, тензодатчики зарекомендовали себя как неотъемлемые компоненты механических весов и как независимые датчики нагрузки. На сегодняшний день, тензометрические датчики нагрузки доминируют в весо-измерительном оборудовании.

Исключением стали лишь некоторые лаборатории, где все еще используются точные балансирующие весы.

Несмотря на всеобщую симпатию к тензодатчикам, пневматические и гидравлические датчики все еще используется в некоторых сферах деятельности человека.

Например пневматические датчики нагрузки все еще используются в местах, где очень важен фактор внутренней безопасности и гигиены, тогда как гидравлические датчики нагрузки спасают в отдаленных местах, где нет доступа к источнику бесперебойного питания, так как они в нем совсем не нуждаются.

Тензодатчики могут давать показания с точностью до 0,03-0,25%, они также совместимы с любым весоизмерительным оборудованием и их можно использовать в любой промышленности.

Сравнительная таблица датчиков нагрузки

Тип датчика Диапазон взвешивания Точность Применения Достоинства Недостатки
Механические датчики нагрузки
Гидравлические датчики нагрузки 0,25% Весы для жидкостей, бункерные весы, вагонные весы; возможно использование в опасной среде Выдерживает сильные нагрузки и не чувствителен к температурам любых диапазонов Очень дорогие и сложные
Пневматические датчики нагрузки Широкий Высокая Пищевая промышленность, возможно использование в опасной среде Внутренне безопасен, не содержит жидкостей Медленное реагирование на показания; нужен сухой и чистый воздух для точности показаний
Тензометрические датчики
Кольцо на изгиб 4,5 — 2200 кг 0,03% Бункерные, платформенные весы Низкая стоимость, простота конструкции Не имеют никакой оболочки, нуждаются в защите от внешнего воздействия
Балка на сдвиг 4,5 — 2200 кг 0,03% Платформенные весы, для взвешивания грузов со сдвинутым центром тяжести Хорошая защита от внешнего воздействия
«Канистры» до 220 тонн 0,05% Весы для жидкостей, автомобильные весы, путевые (железнодорожные) весы, бункерные весы Легко справляется с динамическими грузами Нет защиты от горизонтальной нагрузки
Кольцо на изгиб От 2 кг до 220 тонн Резервуары, контейнеры, весы Сделаны целиком из нержавеющей стали Груз должен быть полностью статичным
Цилиндрический, одноточечный датчик 0-2200 кг0-90 кг 1% Маленькие, карманные весы Малый размер, низкая цена Груз должен находиться прямо по центру датчика, не допускается движение груза
Другие виды датчиков нагрузки
Датчики нагрузки на спиральной основе 0-18 тонн 0,2% Используется в платформенных весах, в весах для вилочного погрузчика, в весах для поосного взвешивания Хорошо справляется с изменениями оси груза, с перегрузкам и ударами
Опто-волоконные датчики нагрузки 0,1% Кабели электрической трансмиссии Устойчивость к электромагнитным излучениям и высоким температурам; внутренне безопасен
Датчик нагрузки на основе пьезоэлемента 0,03% Высокочувствительный уровень вывода Высокая стоимость, нелинейный вывод
Читайте также:  Сравнение кабеля nym и ввгнг - что лучше выбрать?

Прочитано здесь: http://www.scale.ru/page/load-cell-info-article.html

Источник: http://d.17-71.com/2007/10/16/154/

Принцип работы балочного тензодатчика

Балочные датчики веса являются наиболее широко используемыми типами тензодатчиков. Прочтите эту статью, чтобы узнать больше о преимуществах и свойствах этих весоизмерительных датчиков, которые используются во всем мире.

Принцип работы балочного тензодатчика

Во время измерения вес воздействует на металлический пружинный элемент весоизмерительного датчика и вызывает упругую деформацию.

Эта деформация (положительная или отрицательная) с помощью тензорезистора (SG), который установлен на пружинном элементе, преобразуется в электрический сигнал. Простейшим типом тензодатчиков является балка на изгиб с наклеенным тензорезистором. Часто основные компоненты, т.е.

Обратите внимание

пружинный элемент и тензорезистор, дополняются дополнительными элементы (корпус, уплотнительные элементы и т.д.), защищающими элементами тензометрических датчиков.

Простая балка на изгиб

Балочные тензодатчики веса наилучшим образом подходят для многих измерительных задач. Здесь сигнал, в принципе, зависит от изгибающего момента.

При изменении точки приложения нагрузки в продольном направлении изгиба балки при одинаковых нагрузках, генерируются различные сигналы.

По этой причине простейшая балка на изгиб редко используется в тензодатчиках, поскольку она требует специальных мер для обеспечения постоянной точки приложения нагрузки (эффект рычага).

Рисунок 1: принцип двойной балки на изгиб

Многосоставные балочные тензодатчики

Многосоставные балки часто используются в качестве пружинных элементов для нагрузок до 5 т. Этот тип тензодатчиков характеризуется расположением в основном двух (двойная балка на изгиб) или трех балок на изгиб. Они соединены с помощью жестких элементов со стороны зажима и ввода нагрузки.

Жесткая связь обеспечивает чисто вертикальное смещение точки приложения нагрузки и S-образную деформацию двух балок. Такая система гораздо менее чувствительна к сдвигам точки приложения нагрузки, чем одиночная балка на изгиб.

S-образная деформация создает положительные и отрицательные зоны напряжения на поверхности, которые близки друг к другу и значительно облегчают установку тензорезисторов. На рисунке 2 показаны различные типы двойной балки на изгиб.

Рисунок 2  Двойная балка на изгиб

Балочные тензодатчики веса НВМ

НВМ предлагает широкий диапазон балочных тензометрических датчиков. Они используются для взвешивания резервуаров, дозирующих установках и технологическом взвешивании.

Многие из этих балочных тензодатчиков были одобрены, например, Немецким национальным метрологическим институтом (ПТБ) для интеграции в весы, которые используются для коммерческого взвешивания в торговле или потенциально взрывоопасных средах.

  Z6 и HLC являются распространенными балочными тензодатчиками HBM. Различия заключаются в следующем:

Датчики веса Z6 / Z6R

Важно

Это распространенные цилиндрические тензодачики имеющие широкое спектр использования в различных областях. Z6 был разработан HBM в 1972 году и зарекомендовал себя как стандарт, при этом было произведено свыше миллиона датчиков во всем мире.

  Весоизмерительные датчики с номинальной нагрузкой от 5 кг до 1 т применяется в платформенных и конвейерных весах для дозирования и измерения уровня, а также для использования в весовых модулях, которые, например, используются для взвешивания в резервуарах.

Чувствительный измерительный элемент защищен характерным металлическим сильфоном.

Балочный тензодатчик Z6R предназначенный для коммерческого использования рассчитан на номинальную нагрузку от 20 до 200 кг, механически и электрически совместим с  датчиком веса Z6.

Он был специально разработан для использования для задач с жесткими гигиеническими требованиями или в суровых условиях эксплуатации.

В отличие от Z6, его конструкция не включает в себя сильфон, а имеет герметичный измерительный корпус без зазоров или краев, что особенно облегчает процесс очистки.

Тензорезисторы в датчиках веса Z6 / Z6R устанавливаются на плоской поверхности в зоне деформации (выше или ниже двух сквозных отверстий) (см. рисунок 1 или 2 [в зависимости от номинальной нагрузки]). Затем зона деформации герметично закрывается сильфоном из нержавеющей стали (Z6) или прочной трубой из нержавеющей стали (Z6R).

 Датчик веса Z6                                                         Датчик веса Z6R

Датчики веса HLC

Эти весоизмерительные датчики имеют кубовидную форму и рассчитаны на номинальную нагрузку от 110 кг до 10 т.

Совет

Они используются для взвешивания резервуаров, дозирования и в платформенных весовых устройствах, а также в мониторинге уровня.

В датчиках веса HLC тензорезисторы устанавливаются в сквозном отверстии измерительного элемента (см. Последний рисунок на рисунке 2). Эта зона герметично закрыта сварными чашками из нержавеющей стали.

Датчик веса HLC

Другие конструкции

Помимо балок на изгиб, существуют различные конструкции тензодатчиков. К ним относятся, например:

Тензодатчики на растяжение / сжатие

Тензодатчики на растяжение позволяют взвешивать подвешенные грузы, например цистерны. Типичные области применения включают измерение гравиметрического уровня или дозирование с помощью подвесных технологических резервуаров. Датчики на сжатие измеряют приложенную нагрузку, например, в автомобильных весах, в бункерах и литейном ковше или в дозаторах.

Консольный тензодатчик тип “балка”

Консольные тензодатчики обеспечивают отличную устойчивость в случае боковых сил. Деформация сдвига не меняются, при перемещении точки приложения нагрузки в определенном диапазоне. Однако вторичные факторы могут влиять на результат измерения.

Специальные конструкции, такие как датчики торсионного типа

Торсионные тензодатчики имеют небольшие размеры и поэтому могут использоваться в различных весоизмерительных задачах.

Прочная конструкция датчика обеспечивает благоприятные условия монтажа и эксплуатации даже при суровых условиях окружающей среды (агрессивная среда, помехи, изменение температуры).

Тензодатчики основанные на этом принципе, выдерживают более высокие поперечные (боковые) нагрузки.

 Тензодатчики на растяжение / сжатие  Консольный тензодатчик тип “балка”  Датчики торсионного типа

Источник: https://www.anwit.kiev.ua/index.php/stati-i-prezentatsii/stati/tekhnicheskie-stati/94-chto-takoe-balochnye-tenzodatchiki

Тензодатчик: описание, принцип работы – Советы экспертов

Измерение параметров деформации и веса – это обязательная процедура для различных отраслей промышленности. Именно в этих целях и необходим тензодатчик, преобразовывающий степень деформирования в нужные показатели.

Описание тензодатчика и разновидности

Тензодатчики массы и давления представляют собой устройства, позволяющие определить степень сжатия и растяжения определенного предмета, путем преобразования деформации в электрический сигнал. Они относятся к резистентным преобразователям, которые являются очень важной составляющей сверхточного оборудования, измеряющего показатели веса.

В основу подобных устройств положены чувствительные тензорезисторы, изготавливаемые из тензоматериалов. Купить датчики веса utilcell можно из тонкой алюминиевой проволоки, пленки или фольги. Резистор, как и на другом весовом оборудовании, фиксирует изменение на контактах сопротивления, возникающего в результате сжатия.

Датчики могут отличаться своей конструкцией и целям. Они активно применяются в металлургии, фармацевтике, атомной отрасли и т.д.

Основные разновидности тензодатчиков:

  1.  Динамометры – устройства, применяемые для измерения силы и нагрузок.
  2.  Приборы для фиксации давления.
  3.  Модели для измерения ускорения.
  4.  Приборы контроля движения.
  5.  Устройства, отслеживающие крутящий момент в станочных и автомобильных моторах.

В обычной жизни применяться только 1 тензодатчик – для измерения массы предметов. В зависимости от конструкции, он может быть:

  •  балочным;
  •  шайбовым;
  •  консольным;
  •  в форме буквы S.

Тензодатчики с фольговыми контактами применяются в качестве наклеиваемого устройства. Подобная система достаточно удобна в использовании, так как толщина ленты из фольги не превышает 12 мкм. Контакт имеет две части – одна решетчатая, а другая плотная. Эта модель тензодатчика отличается возможностями использования при низких температурах и припаиванием дополнительных контактов.

Пленочные индикаторы, по сути, — аналог фольгированным. Для увеличения чувствительности, на пленку наносится особое напыление. Чаще всего такие датчики применяются для замера нагрузок в динамике. Для изготовления пленок используют германий, висмут или титан.

Проволочные датчики способны измерять, как малые, так и большие веса. Они, в отличие от остальных разновидностей, позволяют делать замеры только в одном месте. Используются в основном для снятия показателей растяжения и давления.

Как работает тензодатчик

Как уже упоминалось выше, данный прибор состоит из контактного элемента и тензорезистора, закрепляемых в той части устройства, которая соприкасается с исследуемым объектом.

Принцип функционирования любого датчика определяется степенью воздействия на его чувствительный элемент. Для коммутации с сетью и чувствительной пластиной, на приборе предусмотрены электрические отводы. При взвешивании, масса детали вызывает деформацию, разрывающую цепь.

Этот процесс фиксируется контрольными контактами и преобразовывается в электрический импульс.

Обратите внимание

Тензодатчик способен измерять даже малые нагрузки, что значительно расширяет его сферу применения.

Схема коммутации моста датчика базируется на законе Ома, который гласит о том, что в случаях, когда все сопротивления равны между собой, значение электротока также будет идентичным.

Здесь трансформация сигнала называется внутренним фактором, а внешнее воздействие, соответственно, внешним. Таким образом, принцип работы базируется на изучении внешних факторов, используя внутренние.

В быту продемонстрировать работу датчиков могут цифровые, либо электронные весы. Электрическое питание подобных устройств обычно осуществляется за счет батарей.

Чувствительность этих измерительных устройств очень высокая и имеет степень погрешности всего около 0,02 процента. Некоторые приборы обладают еще лучшими показателями.

Основные преимущества тензодатчиков:

  1.  Возможность изменения, как динамического, так и статического напряжения.
  2.  Высокие показатели точности.
  3.  Компактные размеры.
  4.  Возможность применения в сложных условиях и транспортных средствах.

Источник: http://allexpert.com.ua/tenzodatchik-opisanie-princip-raboty/

Тензометрические датчики: типы, устройство, принцип работы, назначение :

Тензометрические датчики являются устройствами, которые преобразуют деформацию твердого тела в сигнал. Это осуществляется за счет того, что сопротивление прибора зависит от изменения его размеров при растяжении.

Принцип действия датчика

Следует сказать, что основой датчика давления является тензорезистор, который закреплен на особой конструкции. Такие приборы специально калибруют. Осуществляется данный процесс при помощи нагрузки, которая постоянно увеличивается. Человек при этом измеряет величину сопротивления.

Дальше по показателям можно понять значение нагрузки, а также проверить, насколько эффективна деформация. Такие датчики измеряют ускорение, перемещение, силу, крутящий момент, а также некоторые другие данные. Даже при создании сложной схемы нагрузка на конструкцию тензорезистора сводится к сжатию или же натяжению. Происходит это вдоль решетки, которая называется базой.

Использование

Тензометрические датчики используются для того, чтобы измерять активное сопротивление при воздействии. Именно поэтому они довольно популярны. Следует выделить, что существует несколько типов. Рассмотрим их.

Проволочные тензорезисторы

Сейчас наиболее простейшим примером следует назвать отрезок тонкой проволоки, которую необходимо установить на исследуемой детали. Сопротивление при этом можно подсчитать по обычной формуле.

Вместе с данной деталью следует еще установить проволоку, которая будет деформироваться. При этом нужно менять геометрические размеры, тогда усиливается сжатие и также увеличивается поперечное сечение.

Если говорить о растяжении, то этот показатель уменьшится. Именно поэтому сопротивление будет менять знак в зависимости от того, какое действие производится. Характеристика при этом считается линейной.

Учитывая то, что тензометрический датчик имеет низкую чувствительность, придется увеличить длину проволоки на одном из участков при совершении измерения. Для этого нужно сделать спираль из нити, которая с обоих сторон будет обклеена пластинкой изоляции с лаком или бумагой.

Важно

Для того чтобы отключить устройство от электрической цепи, нужно использовать два медных проводника. Их следует припаять или приварить к проволочной спирали, а также они должны быть достаточно прочными для того, чтобы подключиться к схеме.

Читайте также:  Напряжение на зарядном устройстве меньше, чем на заряжаемом

Тензорезисторы всегда закрепляют на упругом элементе либо же на детали, которая приклеивается при помощи обычного клея.

Проволочные тензометрические датчики имеют особые преимущества. Они получили простую конструкцию, маленькие размеры, небольшое сопротивление и также имеют линейную зависимость от вида деформации.

Если говорить о минусах, то следует отметить не особо хорошую чувствительность, влияние температуры, также прибор нужно защищать от влаги и применять только в области, где осуществляется упругая деформация.

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.

Полупроводниковые тензодатчики

Применение тензометрических датчиков такого типа связано с тем, что они имеют чувствительность в 100 раз больше, чем у проволочных. Благодаря этому их устанавливают без усилителей.

Среди недостатков следует заметить хрупкость, зависимость от температуры окружающей среды, а также разброс параметров.

Схемы включения датчиков

Принцип действия тензометрического датчика мы уже рассмотрели, поэтому следует сказать о том, как он подключается.

Если речь идет о малых электрических сигналах, то для их измерения идеально подойдет мостовое включение. В центре цепи следует расположить вольтметр.

Более простым примером использования станет тензометрическое устройство, схема которого будет собрана в качестве электрического моста. Его подключать нужно в одно из плеч.

Совет

При этом сопротивление станет таким же, как и у других резисторов, причем в ненагруженном состоянии. Тогда напряжение прибора будет показывать 0.

Если говорить о принципах действия, то у такого устройства они заключаются в том, что величина сопротивления станет увеличиваться или уменьшаться, полностью завися от того, какие усилия будут прикладываться.

Следует заметить, что на точность показателей полностью влияет температура резисторов. Если в другое плечо будет включено аналогичное сопротивление, которое не поддается нагрузке, то оно должно компенсировать приспособление. Однако только в том случае, когда оказывается тепловое воздействие.

Именно поэтому устройство подобного датчика довольно впечатляет многих покупателей.

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.

Применение датчиков

То, где используются такие устройства, полностью зависит от типов тензометрических датчиков. Если говорить о высокотемпературных приспособлениях, то они, как правило, применяются на металлургических и других предприятиях.

Измерительные датчики, которые имеют упругий элемент, создаются из нержавеющей стали для того, чтобы обеспечить работу в химически агрессивной среде.

Тензодатчики используют со штамповочными прессами, а также на других предприятиях, где необходимо проводить обработку металлов.

Следует заметить, что тензометрические датчики веса используются для того, чтобы передавать электрический сигнал на измерительный прибор. Работают они таким образом, что при взвешивании устройство деформируется, вместе с ним и тензорезисторы, которые соединены в схему.

Обычное устройство делается в виде шайбы, колонны или же балки, также встречаются S-образные варианты. Если говорить обо всех конструкциях, то важно, чтобы вся сила прикладывалась только в одном направлении: либо сверху вниз, либо наоборот.

При этом следует заметить, что при тяжелых условиях труда благодаря устройству тензометрических датчиков можно легко снизить действие паразитных сил. Однако именно от этих характеристик полностью зависит цена устройства.

Обратите внимание

Как правило, на такие датчики стоимость составляет от сотен рублей до сотен тысяч. При этом цена полностью зависит от конструкции, материала обработки, технологий, величин, измеряемых параметров и так далее.

Нередко подобные устройства используются в весах.

Выводы

Если говорить кратко, то принцип действия таких тензодатчиков основан на том, чтобы преобразовать деформацию в электрический сигнал. При этом для каждой отдельной цели будут использоваться различные конструкции такого устройства.

Если человек выбирает тензометрическое приспособление, то нужно заранее определять, есть ли в схемах специальная компенсирующая сила, которая будет помогать избегать искажения показаний как из-за температуры, так и из-за других воздействий на устройство.

Каждый человек должен понимать, что такой прибор является очень популярным, так как без него не обходится многая техника. Разобраться в способе действия принципов работы такого приспособления будет несложно, ведь такое оборудование действительно простое и для того чтобы понять его сущность, нужно иметь элементарные знания по физике со школьных времен.

Следует заметить, что данное устройство получило большое количество вариаций, есть несколько типов таких датчиков, поэтому нужно полностью отталкиваться от целей при выборе и понимать, что человеку конкретно необходимо.

Источник: https://www.syl.ru/article/368993/tenzometricheskie-datchiki-tipyi-ustroystvo-printsip-rabotyi-naznachenie

Что такое тензодатчик?! Разница между тензометрическим датчиком и тензорезисторным датчиком

Тензодатчик веса – это основной и, пожалуй, главный весоизмерительный элемент, который применяется практически во всех типах оборудования, применяемого для измерения массы. Именно от тензодатчика напрямую зависит точность и скорость измерений веса.

Общие сведения

Принцип работы системы измерения веса с использованием тензодатчика предельно прост: под действием массы груза, в тензодатчике возникает механическая деформация, которую и учитывает датчик, преобразует её в электрический аналоговый или цифровой сигнал, и передаёт на индикатор веса, на котором и отображается масса взвешиваемого груза.

Современные тензодатчики прекрасно справляются со своей работой даже в достаточно жестких условиях, поскольку обладают хорошей влаго- и пылезащитой. Спектр применения тензометрического оборудования довольно широк – от самых простых весоизмерительных элементов, до сложнейших технологических промышленных комплексов динамического взвешивания.

Важно

Отвечая на вопрос, который был поставлен в шапке статьи, можно сказать, что понятия «тензорезисторного» и «тензометрического» датчика отличаются также, как «ксерокс» и «копировальный аппарат». Дело в том, что тензометрические датчики – это наиболее широкое понятие, включающее в себя все виды весоизмерительных датчиков.

Существуют различные способы измерения деформаций: тензорезистивный, пьезорезистивный, оптико-поляризационный, волоконно-оптический, и механический – простое считывание показаний с линейки механического тензодатчика. Каждый из этих способов дал название виду тензодатчика.

А поскольку, наибольшее распространение среди электронных тензодатчиков получили тензорезистивные датчики, то это название стало практически нарицательным.

Тензодатчик

Итак, тензодатчик – это силоизмерительный элемент в оборудовании, принцип действия которого основывается на измерении деформации. Тензодатчики используются в бункерных и крановых весах, весовых дозаторах и др. Тензодатчики используются практически во всех современных электронных весоизмерительных системах и системах дозирования.

Тензодатчик

Тензодатчики обеспечивают высокую точность измерений, устойчивы к воздействию окружающей среды, а современные технологии позволяют добиться систематизации и автоматизации всего процесса измерения, используя оборудование с электронными тензодатчиками.

Следует отметить высокие показатели таких основных аспектов, как:

  • Высокая точность измерения. Современные тензодатчики обладают практически безупречной точностью. Самыми распространенными тензодатчиками являются датчики класса точности C3, что соответствует комбинированной погрешности 0.02%. Существуют тензодатчики и с более высоким классом точности.
  • Разнообразие конструкций. Современные тензодатчики обладают огромным разнообразием конструкций: S-образный, мостовой, балочный, шайбовый, сильфонный, одноточечный и колонный. Применение конкретного типа датчика зависит от назначения и конструкции весовой системы, места и способа его установки. Благодаря огромному разнообразию конструкций тензодатчиков, можно выбрать оборудование, наиболее подходящее для конкретных производственных нужд заказчика.
  • Надежность материалов. Большинство тензодатчиков изготовлены из алюминия, нержавеющей или легированной стали, что обеспечивает долгий срок службы оборудования. Водонепроницаемые тензодатчики, которые изготавливаются из нержавеющей стали, обладающие классом защиты IP68, особенно востребованы в пищевой и рыбной промышленности.

Примечательно, что даже в условиях неисправности одного из датчиков, весы с несколькими тензодатчиками сохраняют работоспособность и точность измерений.

Тензометрические датчики (тензодатчики) – конструктивно представляет собой металлическую конструкцию, внутри которой расположены резисторы с электросхемой.

Тензодатчик связан с корпусом весового дозатора или весовой платформы, и, при изменении веса, корпус тензодатчика подвергается деформации, после чего результат деформации передается на тензорезисторы, а оттуда, информация о массе – на весовой терминал.

Среди многообразия форм, типов тензометрических датчиков, среди датчиков, различных по цене и качеству сложно сделать правильный выбор.

При выборе тензодатчика следует учитывать следующие показатели:

  • Наибольший предел измерения (НПИ) – следует учитывать, что предполагаемая номинальная нагрузка на тензодатчик не должна превышать НПИ. Хотя фактически датчик имеет дополнительный запас прочности, некоторые конструкции весов требовательны к наличию дополнительного запаса НПИ.
  • Материал тензодатчика – как мы уже писали выше, наибольшее распространение получили тензометрические датчики из нержавеющей и легированной стали, а также алюминия. Как правило, только одноточечные тензодатчики изготавливаются из алюминия, все остальные выполнены из стали.
  • Класс точности тензодатчика – на практике класс точности тензодатчика может лежать в диапазоне от D1 до С6, хотя, в соответствии с OIML R 60, класс точности тензометрического датчика может быть и в более широком диапазоне. Наиболее распространен класс точности C3. Необходимость применения более точных датчиков требует обоснования, поскольку с классом точности цена растет в геометрической прогрессии.
  • Схема подключения тензодатчика – обычно для подключения тензодатчиков используется «четырехжильная» схема подключения. Однако в частных случаях, и в случаях, когда присутствует большая разница в сопротивлении кабелей смежных тензодатчиков, применяется «шестижильная» схема подключения.

Выбирая тип тензометрического датчика, также, обратите внимание на следующие характеристики: рабочий диапазон температур, рабочий коэффициент передачи, класс защиты, диаметр и длину кабеля, входное и выходное сопротивление, рекомендуемое и максимальное напряжение питания.

Выделяют следующие виды тензодатчиков

Одноточечные тензодатчики – главным их как преимуществом, так и недостатком является возможность создания весоизмерительной системы используя лишь один датчик. Такие датчики применяются в фасовочном и дозирующем оборудовании, а также в конструкциях небольших платформенных весов с малой нагрузкой на платформу.

Одноточечный тензодатчик.

Консольные тензодатчики (консольная балка сдвига) напротив, используются как чувствительные элементы в весах и весоизмерительных системах с общим НПВ в 5-7 тонн.

Читайте также:  Выполнение техусловий на подключение электричества

Консольный тензодатчик.

S-образные тензодачтики (балка на растяжение-сжатие) – предназначаются для использования в подвесных и бункерных весах.

Датчики укомплектованы шарнирными подвесами, за счет которых снижается затрачиваемое время на установку и запуск оборудования.

В основе работы таких тензодатчиков лежит принцип преобразования механической силы растяжения/сжатия в электрический сигнал, пропорциональный этой механической силе.

S-образный тензодатчик.

Цилиндрические тензодатчики работают по принципу преобразования показаний механической деформации при сжатии в пропорциональный электрический сигнал. Чаще всего применяются при выпуске новых или модернизации старых вагонных, автомобильных или многотонных бункерных весов, а также в испытательных стендах.

Цилиндрический тензодатчик.

Высокотемпературные тензодатчики применяются при необходимости измерения веса в условиях высокой температуры. Чаще всего такие датчики встречаются в металлургической отрасли и на промышленных предприятиях.

Совет

Датчики, выполненные из нержавеющей стали, как правило, рассчитаны на долгий срок эксплуатации в агрессивных условиях, поэтому чаще всего встречаются на предприятиях пищевой или химической промышленности.

Подводя итоги, можно сказать, что тензодатчик – это важный элемент, составляющий основу механизма любого электронного весоизмерительного оборудования.

Электронное весовое оборудование, в отличие от механического оборудования, благодаря применению датчиков силы, стало менее громоздким, более точным и намного более функциональным.

Электронная система с применением тензодатчиков позволила перейти на качественно новый уровень работы и полностью автоматизировать контрольно-измерительные процессы.

Источник: http://www.raznoves.ru/podderzhka/stati/chto-takoe-tenzodatchik-raznica-mezhdu-tenzometricheskim-datchikom-i-tenzorezistornym-datchikom/

Тензодатчик

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.

Виды тензодатчиков

Существуют различные виды тензодатчиков. Одноточечные датчики, преобразуют механическую деформацию изгиба, в сигнал, который пропорционален, этой деформации.

Тензоризисторные, консольные датчики, преобразуют механическую деформацию сдвига, в электрический сигнал, пропорциональный степени этой деформации. Они, представляют, из себя, консольную балку.

S-образные датчики, преобразуют в электрический сигнал, механическое усилие, сжатия или растяжения, направленное вдоль оси датчика.

Обратите внимание

Параметры сигнала, соответствуют величине, приложенной к объекту исследования, силы.

Цилиндрические тензорезисторные датчики, осуществляют, преобразование усилия сжатия, в электрический сигнал, пропорциональный энергии сжатия. Эти датчики, в различных источниках, также, называются – шайбами или бочками.

Существует ряд направлений, для применения тензорезисторных датчиков. Они используются, для исследования напряжений в строительных конструкциях.

Привариваемые датчики, служат, для контроля за металлическими составляющими, зданий и сооружений. Датчик крепится к объекту исследования, методом точечной сварки. Для защиты, от неблагоприятных факторов внешней среды, он защищается, слоем гарметика.

Для защиты от случайного механического разрушения, сверху его прикрывают, металлическим кожухом. В случае невозможности использования, сварки, могут использоваться привинчивающиеся датчики. Также, возможно крепление, с помощью специального клея, на каменные, бетонные, кирпичные и другие подобные поверхности.

Тензометрические датчики, используются во всех типах электронных весов, например на бетонных заводах.

В зависимости от конструктивных особенностей и характера, решаемых оборудованием задач, могут применяться все типы датчиков. Используются тензодатчики, также, в системах пожарной и охранной сигнализации и контроля доступа.

Датчики измерения моментов, используются в строительной технике, автомобилестроении, на железнодорожном транспорте и в авиации.

Для осуществления контроля, за износом оборудования, тензорезисторные датчики служат в машиностроении, металлообработке, сталелитейной промышленности. Датчики S-образного типа, широко применяются в такелажном оборудовании.

Важно

Они крепятся на металлические тросы, для определения, степени приближения к опасным перегрузкам. Для работ связанных с измерением механических нагрузок, в условиях повышенных или пониженных температур, используются специальные типы тензодатчиков.

Они проходят специальную калибровку, позволяющую учитывать, изменение сопротивления датчика, связанного с изменением температуры и отфильтровывать эти помехи, от истинного сигнала. При работе датчиков при особо высоких температурах или в агрессивных средах, датчики оборудуются защитой.

Используются датчики, также, при проведении, неразрушающего контроля за различными изделиями. Высокая точность измерений и низкая себестоимость тензодатчиков, позволяет широко использовать их в космической технике, для оснащения разгонных блоков, ракет-носителей.

Небольшая масса тензодатчиков и возможность их установки в труднодоступных местах, позволяет использовать их, также, для оборудования пилотируемых и беспилотных космических кораблей.

Источник: https://promplace.ru/articles/tenzodatchik-14

Уникальные тензодатчики в наших весах: для чего они нужны и как работают

Тензометрический датчик (тензодатчик) – это деталь, преобразующая величину деформации в приемлемый для проведения измерений сигнал (обычно аналоговый). Применение их в конструкциях весов и дозаторов определено техническими условиями на эти изделия, они должны полностью соответствовать требованиям ТУ в части эксплуатационных характеристик, типов и размеров взвешиваемых грузов и пр.

Как устроены и монтируются тензодатчики

Мы рассмотрим принцип действия и монтажа самоустанавливающихся тензодатчиков типа «двойная балка». Устройства такого типа оптимальны для применения в весах, предназначенных для определения веса негабаритных грузов больших размеров, автомобильного и железнодорожного транспорта.

Тензодатчик HBM C16i – один из самых надёжных в своём роде

Основную роль в таких приборах играет подвижная платформа, на которую устанавливается груз. В процессе проведения измерений могут возникать высокие нагрузки динамического характера, которые воздействуют на тензодатчики.

Нагрузка от платформы прикладывается на центр датчика. За счет своих конструктивных особенностей он принимает нагрузку на радиальный выступ, который покоится на неподвижной опоре.

С помощью этого выступа происходит гашение колебаний платформы и компенсация боковых движений. Иногда эти датчики называют мостовыми.

Торцы корпуса тензоэлемента жестко зафиксированы в серьгах грузоприемной платформы, а сам он опирается радиальным выступом в неподвижную опору, являющейся частью фундамента весов и обеспечивает их свободный ход.

Радиальный выступ датчика гасит колебания платформы при высоких динамических нагрузках

По такой схеме эти детали монтируются на весах, предназначенных для автомобильного, железнодорожного транспорта. При изготовлении датчиков применяются никельсодержащие сплавы и нержавеющие стали. Возможны непринципиальные изменения в конструкции, но принцип действия и монтажа практически одинаков.

Перемещения платформы в продольной и поперечной плоскости ограничивается упорами. Электрическая схема датчиков собирается по принципу параллельного соединения, с дальнейшим их подключением либо к процессору, либо к индикатору веса. Данный тип устройств применяется в различных приборах для взвешивания, включающий в себя автомобильные и железнодорожные весы, дозаторы, смешивающие системы.

Совет

Все крупнейшие поставщики комплектующих для весовой аппаратуры имеют в номенклатуре предлагаемой продукции описанные выше тензодатчики.

Источник: http://nais-volgograd.ru/info/unikalnye-tenzodatchiki.html

Тензодатчик весовой: типы датчиков и функциональные принципы

Тензодатчики для весов работают по принципу преобразующихся величин деформации в электронные сигналы, которые понятны и удобны для восприятия. В настоящий момент существует множество способов позволяющих вычислять степень деформации. К числу наиболее распространенных вариантов измерения в данном контексте можно отнести:

  • оптически-поляризационный метод;
  • передачу сигнала с использованием оптического волокна;
  • тензодатчик, на основе чувствительного элемента, измеряющий деформацию.

Последний вариант считается наиболее доступным, предлагая механический способ измерения деформации. Наиболее простой и доступный образец современных весовых тензодатчиков – измерительные приборы тензорезистивного типа. Тензометрический датчик с чувствительным элементом выполнен в виде специальной конструкции, оснащенной тензорезисторами и вспомогательной механикой.

После того, как датчик прошел процедуру калибровки, прибор может использоваться для измерения соответствующих показателей сопротивления и выдавать точный показатель деформации. Измеряемая величина имеет прямо пропорциональную зависимость к усилию, подающемуся на механическую, измерительную часть тензодатчика.

Типы тензометрических датчиков, их основные характеристики и функции

Говоря о типах тензодатчиков, можно выделить несколько основных категорий измерения, к которым они относятся:

  • измерение показателя давления в любой среде;
  • замер силы и весовой нагрузки;
  • измерение перемещения;
  • замер крутящего момента;
  • отслеживание изменения ускорения (акселерометрические приборы).

Наиболее распространенной и актуальной сферой применения тензодатчика является весовое оборудование и соответствующие измерительные механизмы. В зависимости от типа погрузочных платформ в конструкции таких механизмов могут использоваться следующие типы датчиков тензометрического принципа действия:

  • двухопорный/балочный;
  • тензо-сильфонный;
  • тензо-консольный;
  • тензо-мембранный;
  • тензо-колонный;
  • S-образный;
  • измеряющий натяжение тросов;
  • датчик растяжения для весовых устройств.

По своей конструктивной составляющей тензодатчик представляет собой упругую конструкцию, на которую устанавливается тензорезистор. В процессе взвешивания поклажи, требующего приложения соответствующего усилия, упругая конструкция деформируется вместе с тензорезистором.

Показатели, выдаваемые последним, позволяют вычислить силу, с которой взвешиваемые грузы действуют на измерительное устройство. Этот метод считается одним из наиболее точных вариантов в плане весового измерения.

Основополагающим принципом измерения в данном случае является уравновешивание механической силы тензорезисторной конструкции и взвешиваемой поклажи. Получаемые показатели впоследствии будут переконвертированы в электрические сигналы, которые поступят в обработку на измерительный весовой терминал.

Тензодатчики для весов в сравнении с обыкновенными механизмами взвешивания обладают следующими преимуществами:

  • меньший размер;
  • более совершенный функционал;
  • более высокая точность измерения;
  • улучшенные эксплуатационные свойства;
  • автоматизация процесса взвешивания на каждом этапе.

В современной практике производятся силовые тензодатчики, которые учитывают нынешние производственные требования по самым разным критериям. У подобного оборудования имеется повышенный прочностный запас.

Также оно может выдержать предельную рабочую нагрузку длительное время. Это не только существенно увеличивает эксплуатационный период описываемого оборудования, но также делает весовую систему на его основе более долговечной, качественной и надежной.

В современных магазинах у вас есть возможность купить тензодатчики в самых разных исполнениях и с различной степенью измерения. Так, на рынке широко представлены тензоизмерительные приборы, рассчитанные на 5 килограммов или более массивные конструкции с расчетом на грузы до 100 тонн.

Подробные материал на сайте: http://tenzorez.ru/

Источник: http://rusnord.ru/tenzodatchik-vesovoy-tipy-datchikov-i-funkcionalnye-principy.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector