Тензометрический датчик

Тензодатчики — это приборы, которые превращают механическую деформацию пластины в электрический сигнал, чтобы узнать величину растяжения и сжатия определённого предмета. На промышленных предприятиях тензометрический датчик используется, чтобы измерять различные показатели, изменение состояния деталей, строений и конструкций, при помощи преобразования деформации в электрический сигнал.

Что это такое

Тензодатчики — это устройства для вычисления деформации разных конструкций, основаны на определении уровня смещения упругого элемента. Они превращают искажение пластины в электрический сигнал, с его помощью определяется уровень растяжения и сжатия различных предметов. При определении, что такое тензодатчик, нужно учитывать, что он выступает резистивным преобразователем и является одним из основных элементов различного весового оборудования.

Прибор изготавливается из восприимчивого тензорезистора, вырабатываемого из тензоматериалов. Материалом изготовления служат фольга, алюминиевая проволока. Равно, как и в других устройствах для измерения веса, резистор реагирует на перемену постоянного сопротивления на контактах и действует путём обширного сжатия. Насчитывается довольно большое количество различных видов тензометрических датчиков, которые находят применение в атомной, фармацевтической, металлургической промышленности.

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.

Виды и сфера применения

В промышленных предприятиях в работе находятся разные виды тензодатчиков:

• устройства, измеряющие нагрузки;
• приборы контроля перемещения;
• контролирующие давление;
• измеряющие ускорение;
• датчики конструкции станков.

Есть обратить внимание на виды тензодачиков, то чаще других используют датчик для измерения веса. Применяют несколько типов приборов: бочковые, шайбовые, S-образные. В зависимости от предназначения выбирается нужный вариант прибора. Вмещают в себя очень реагирующие элементы.

Все датчики разделяются по устройству и типу:

• плёночные;
• фольговые;
• проволочные.

Датчик наклеивается на поверхность фольги. Сделан из полоски фольги 12 мкм. Одна часть плёнки плотная, а другая часть решётчатая. Система позволяет сделать к ней пайку вспомогательных контактов. Данные датчики хорошо зарекомендовали себя в условиях низких температур. Существуютплёночные тензодатчики, которые делаются из тензочувствительных плёнок.

Этими приборами часто измеряют динамические нагрузки. Плёнки изготавливают из германия, титана, висмута. Проволочные типы датчиков — это приборы,  измеряющие нагрузки от 100 граммов до сотен тонн. Они не измеряют по общей площади, как фольговые и плёночные, а замеряют только в одной точке. Эти устройства используют, замеряя величину деформации на растяжение, сжатие.

Схема подключения

Чтобы сделать измерение небольших, преобразованных сигналов, подойдёт мостовое подключение. Для этого вольтметр нужно разместить в центре цепи. Используемая схема подключения — электрический мост. Подключается тензодатчик в одно плечо и с этим изменяется удельное сопротивлениедо уровня других резисторов, в не нагруженном состоянии. После этого используемый прибор напряжения должен показать 0. Для схемы измерения нужно брать во внимание текущие показания сопротивления проводов, когда они будут подсоединены к резистору. Воздействие будет уменьшаться, если добавить провод. Его нужно подсоединить к одному из выводов резистора или к вольтметру.

При наклейке на материал двух других устройств с разной степенью нагрузки, сигнал увеличится в 2 раза. Сделать подключение тензодатчика можно для 4 устройств, это ещё больше увеличит чувствительность. При подключении проволочных тензорезисторов амперметры покажут данные и без применения усилителей. Необходимо правильно подбирать номиналы сопротивлений. В этом помогает использование мультиметра для сведения уравненных между собой показателей.

Проволочные тензорезисторы

Нужно принять во внимание, как работает тензодатчик. На замеряемую деталь нужно установить отрезок тонкой проволоки. Посчитать нужное сопротивление можно по обычной формуле. Вместе с деталью крепится проволока для деформации. Чтобы сделать измерение усилия, сжатия и увеличения сечения, следует изменять геометрические размеры. При этом растяжение уменьшится. Сопротивление после этого поменяет знак, учитывая какое действие оказывается. Характеристика здесь остаётся линейной. Так как это датчик пониженной чувствительности, нужно добавить длину проволоки на одном из участков измерения.

На нить накручивается спираль, а затем над сопротивлением наклеивается изоляционная пластина с добавлением бумаги и лака. Для отключения прибора от электрического питания потребуются пара медных проводников. Их следует припаять к накрученной проволоке. На упругий материал или конструкцию тензорезисторы крепятся обычным клеем.

Тензодатчики из фольги

В них действует похожий принцип работы, что и в проволочных датчиках, но основой изготовления служит фольга. Пластина для фольговых тензодатчиков вырабатывается из титана. Рабочая технология этого метода даёт возможность получить сложную разновидность решётки. Это делает возможным запустить производство в автоматизированном режиме. Если взять фольговые тензодатчики, тогда чувствительность у них будет больше чем у проволочных. Они имеют более реагирующие контакты, готовность передать громадное количество тока и отлично сообщают деформацию с точными результатами.

Полупроводниковые тензодатчики

Отличаются эти датчики чувствительностью, превосходящей чувствительность проволочных устройств в 100 раз. Поэтому они идут в работу без усилителей и широко используются в промышленности.

Тензодатчики нужны для определения деформации в электронике, а также в промышленности. В продаже есть самые разные модели тензодатчиков. Прибор популярный и простой настолько, что разобраться в его работе можно, имея школьные знания по физике.