Прибор для проверки тензодатчиков

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.

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.

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 %.

: 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.

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

Индикаторы для тензодатчиков и тензометров

Панельные цифровые индикаторы для тензодатчиков применяются для визуализации результатов измерения тензометрического оборудования.

Модельный ряд панельных индикаторов для тензодатчиков

Современные индикаторы для тензометров имеют универсальное применение и совместимы практически с любыми видами тензометрических датчиков. Основные отличия устройств заключаются в наличии у каждой конкретной модели дополнительных возможностей: например, выходов данных или управления, типа питания, габаритах и возможностей монтажа и т.д. Основные модели панельных индикаторов для тензодатчиков приведены в таблице.

Возможные области применения цифровых индикаторов для тензометрического оборудования

Цифровые панельные индикаторы для тензометров предназначены для работы с различными видами тензометрических датчиков. Область применения индикаторов ограничивается типами совместимых датчиков и возможностями их применения. Современные индикаторы подойдут для работы с тензодатчиками для контроля расхода, веса, давления, частоты вращения и многих других параметров.

Тензометрические датчики могут применяться практически во всех отраслях промышленности. Для работы с ними индикаторы для тензометров применяются, например, в таких областях:

• машиностроение;
• сельское хозяйство;
• транспортная отрасль;
• складские комплексы и системы хранения;
• пищевая промышленность и многие другие.

Панельные индикаторы для тензометров позволяют, например:

• контролировать вес продукта в процессе фасовки;
• отслеживать скорость вращения моторов оборудования;
• измерять скорость прохождения конвейера или транспортера и выполнять многие другие промышленные задачи.

Назначение панельных индикаторов для тензометрических датчиков

Основное назначение панельных индикаторов для тензометров – контроль аналоговых сигналов от тензометрических датчиков. Встроенный микропроцессор индикатора позволяет быстро преобразовать аналоговый сигнал в цифровой для индикации на дисплее. Соответственно индикаторы позволяют решать такие задачи:

• индикация сигналов от тензометрических датчиков и оборудования;
• сигнализация достижения заданного уровня или выхода за пределы;
• хранение собранных данных в памяти устройства;
• передача данных на внешнее оборудование;
• включение и выключение с задержкой по таймеру;
• запуск и остановка исполнительных механизмов в зависимости от полученных значений и многие другие.

Конкретный список задач зависит от выбранной модели панельного индикатора для тензометров. В зависимости от условий использования могут быть выбраны как модели, предназначенные только для индикации, так и универсальные, позволяющие комплексно управлять оборудованием.

Преимущества выбора цифровых панельных индикаторов для тензометров

В отличие от стандартных индикаторов, специализированные индикаторы для тензодатчиков отличаются рядом преимуществ в работе:

• специальная разработка для простой работы с тензометрическим оборудованием;
• широкий входной диапазон для подключения большинства видов тензодатчиков;
• яркая индикация результатов контроля;
• совместимость с различными сетями питания постоянного и переменного тока;
• различные функции управления работой прибора и параметрами;
• запись данных в памяти в режиме реального времени;
• возможность выбора модели с наличием выхода данных или управления;
• высокая точность срабатывания в любых условиях;
• долгий срок службы устройства;
• универсальный корпус для монтажа на панель или щит оборудования и многие другие.

Возможные ограничения в работе панельных индикаторов для тензометров

К возможным недостаткам можно отнести невозможность применения таких индикаторов для работы с другими видами измерителей и датчиков. Использование индикаторов требует обеспечения дополнительного места для установки. Это может быть существенно для производств с ограниченным рабочим пространством. В этом случае рекомендуется выбирать универсальные индикаторы, совместимые с любыми видами датчиков, включая тензометры, чтобы заменить несколько приборов одним устройством.

Также некоторые цифровые индикаторы для тензометров могут быть чувствительны к внешним помехам и повышенной вибрации. Необходимо учитывать эти моменты при выборе места для размещения и при необходимости дополнительно экранировать устройство. В случае невозможность такого размещения следует выбирать модели с повышенной защитой от электрических помех.

Принцип работы панельного индикатора для тензодатчиков

В целом цифровые индикаторы для тензометров имеют стандартный функционал любых панельных индикаторов. Прибор монтируется на рабочее место в шкаф управления и подключается к сети питания. В зависимости от поставленных задач программируются функции работы устройства. На вход индикатора подключаются тензодатчики или другое тензометрическое оборудование. При наличии выходов к индикатору может быть подключено внешнее оборудование для управления и архивации.

Аналоговые сигналы, поступающие от тензометрических датчиков на панельный индикатор, преобразуются в цифровое значение. Результат выводится на дисплее устройства и сохраняется в памяти, а также может быть передан на внешнее оборудование по цифровому интерфейсу.

Источник: https://RusAutomation.ru/izmeritelnye-pribory/indikatory-dlya-tenzodatchikov-i-tenzometrov

Тензодатчики

С апреля 2013 г. мы снизили цену на S-образные тензодатчики.

Наименование	Нагрузка	Наличие	Цена, руб. с НДС	Дополнительно
Тензодатчк S-образный	100 кг.	склад	7500	Комплектуется системой подвеса (2 шт)
Тензодатчк S-образный	500 кг.	склад	7500	Комплектуется системой подвеса (2 шт)
Тензодатчк S-образный	1000 кг.	склад	7500	Комплектуется системой подвеса (2 шт)
Тензодатчк S-образный	2000 кг.	склад	8000	Комплектуется системой подвеса (2 шт)
Тензодатчк балочный	500 кг.	склад	6000	Комплектуется шарнирной опорой
Тензодатчк балочный	1000 кг.	склад	6000	Комплектуется шарнирной опорой
Тензодатчк балочный	2000 кг.	склад	7000	Комплектуется шарнирной опорой

Любые вопросы по применению, наличию, подбора аналогов тензодатчиков и весовой электронике Вы можете задать по телефону (495) 649-49-01

Основным элементом автоматизации БСУ являются весовые дозаторы. Современная система взвешивания базируется на тензодатчиках (или датчиках силы). Тензометрический датчик представляет собой металлическую конструкцию, во внутрь которой помещены резисторы с электрической схемой.

Тензодатчик механически связан с корпусом весов (весового дозатора). При изменении веса дозатора, корпус тензодатчика подвергается деформации, которая передается на тензорезисторы.

Электрический сигнал с тензорезисторов передается на измеритель, в роли которого, как правило, выступает весовой терминал.

Современные достижения в конструкциях тензометрических датчиков, использованные вкупе со стандартной проверенной тензорезисторной технологией, позволяют создавать компактные и точные датчики из различных материалов с широкой сферой применения и могут быть использованы в различных типах весовых систем и устройств, обеспечивая высокую эффективность, точность и экономичность решений.

Принцип работы тезодатчика

Работа тензодатчика основана на простых принципах механики. Если на механическую конструкцию действуют внешние силы, она изменяет свою форму таким образом, чтобы противостоять воздействию этих сил. Такие изменения могут быть значительными и явными, как в случае изгиба удочки при вытаскивании пойманной рыбы или могут быть микроскопическими, например – прогиб большого моста при проезде по нему автомобиля.

Если в данной металлической конструкции сделать небольшое отверстие, оно будет деформироваться в эллипс при деформации самой конструкции, прямо пропорционально приложенной к конструкции силе. Если в это отверстие вклеить пленочный тензорезистор, можно с большой точностью измерить эту деформацию или нагрузку.

Таким образом, тензорезистор эффективно превращает всю конструкцию в датчик для измерения силы, нагрузки или положения.

Точность тензоизмерений

Максимальная нагрузка на тензодатчик зависит от конструкции: существующие системы имеют пределы взвешивания от нескольких грамм до сотен тысяч тонн. При этом обеспечивается минимальная чувствительность к колебаниям температуры за счет схемотехнических решений.

В современных тензодатчиках используется двойной мост (мост Кельвина), что позволяет снизить ошибки нелинейности, повторяемости и гистерезиса. Определенная степень тщательности должна быть обеспечена при выборе места установки и в процессе самой установке датчиков в конструкцию (устройство).

Необходимо учитывать, что на точность полученной системы влияют количество датчиков, нагрузка на каждый датчик, материал самой конструкции. Отметим, что минимального уровня ошибок можно достичь только при правильной инсталляции датчиков в конструкцию.

Срок службы тензодатчиков

Тензодатчики для производств бетона изготавливаются из нержавеющей стали и полностью герметичны (IP68), что обеспечивает их длительную эксплуатацию практически в любых внешних условиях, включая высокую температуру, прямое попадание воды, снег, туман, высокую влажность и прямые солнечные лучи. Диапазон рабочих температур – от -40° до 80°C, с минимальными температурными изменениями характеристик. Используя соответствующий вторичный прибор, тензоизмеритель, с помощью тензодатчиков можно измерять вес, деформацию, объем и другие физические параметры.

Типичные методы тензоизмерений

(Стрелками показаны линии приложения силы и направления деформации)

Растяжение

Сжатие

Изгиб, растяжение

Изгиб, сжатие

Деформация

Кручение

Расчет выходного сигнала тензодатчика

Расчет выходного сигнала

На уровень выходного сигнала датчика, установленного в конструкцию влияет множество факторов. Для получения надежной оценки уровня выходного сигнала необходимо выполнить простые вычисления на базе изменения максимальной нагрузки внутри конструкции и в области поперечного сечения элемента или балки, в которой установлен тензодатчик.

Минимальный выходной сигнал

Необходимо убедиться, что датчик воспринимает достаточные нагрузки во всем рабочем диапазоне для обеспечения достаточного и применимого уровня сигнала. Практическое правило: тензодатчик должен подвергаться изменениям нагрузки на единицу площади поперечного сечения не менее 15Н/мм2 для стали (5Н/мм2 для алюминия).

Максимальный выходной сигнал

Как правило, несущие конструкции действующих объектов в нормальных рабочих условиях не могут подвергнуть встраиваемый датчик чрезмерным нагрузкам, которые приведут к его повреждению. При встраивании датчика в металлические элементы конструкции необходимо, чтобы изменение нагрузки на единицу площади поперечного сечения не превышало 75Н/мм2 для стали (25Н/мм2 для алюминия).

Тензометрические датчики подразделяются:

• по типам (балочные, S-образные, таблеточные, сдвоенная балка и т.п.);
• по максимальной нагрузке ( от нескольких грамм до десятков и сотен тонн);
• по чувствительности (1..2..3 mV выходного сигнала на 1 V питающего напряжения);
• по классу точности (количество поверочных интервалов) и т.д.

Классификация тензодатчиков по области применения:

• тензодатчики для С/Х оборудования;
• тензодатчики для прокатных станов;
• тензодатчики для штамповочных прессов;
• тензодатчики для автопогрузчиков;
• тензодатчики для контроля износа оборудования;
• тензодатчики для охранных систем;
• тензодатчики для измерения нагрузок в конструкциях;
• тензодатчики для измерения моментов;
• тензодатчики для взвешивания емкостей;
• тензодатчики для монорельсовых весовых систем;

На складе ИЦ ПРОМСЕРВИС всегда имеются в наличии распространенные типы тензодатчиков различных номиналов. Также наши инженеры смогут подобрать аналоги датчиков различных производителей.

Весовые терминалы и соединительные коробки для подключения тензодатчиков

Источник: http://www.promserv.ru/loadcells.html

Диагностика, проверка тензодатчика на исправность

/ Поддержка / Диагностика тензодатчика

Внимательно проверьте общее техническое состояние системы измерения веса:

• наличие заземляющего контура (шунта), затяжку резьбовых соединений;
• проверка отсутствия следов коррозии, повреждения тензодатчиков, узлов встройки, грузоприемного устройства;
• проверка суммирующих плат; весового индикатора на имитаторе тензодатчика;
• тестирование весового индикатора, подключение к имитатору тензодатчика;
• осмотр состояния кабельной продукции, герметичность кабельного ввода на тензодатчике;

Для выполнения диагностики Вам понадобится:

Тестер HY-LCT – с помощью данного устройства  возможно выполнение  всех необходимых замеров.

В случае отсутствия специализированного оборудования для проверки тензодатчиков, ее можно произвести с помощью следующих устройств:

• Вольтомметр с пределом измерения ≤0.5Ω и ≤0.1 mV (на крайний случай качественный мультиметр) для измерения нулевого баланса, и целостности тензометрического моста;
• Мегомметр 1000 МОм не более 50В постоянного тока, для измерения сопротивления изоляции;
• Грузоподъёмное устройство (домкрат, кран и т.д.), необходимое для поднятия грузоприемного устройства и освобождения тензодатчика от воздействия нагрузки;
• Подготовить таблицу для фиксации значений снимаемых при замере;

Для выявления неисправности тензодатчика достаточно провести 4 основных типа испытаний. Рассмотрим последовательность их выполнения и для чего они необходимы:

1)  Проверка сопротивления изоляции.

Для выполнения данного теста, необходимо подключить мегомметр к кабелю тензодатчика и проверить на наличие тока утечки между корпусом тензодатчика и токоведущими частями. Для проверки тензометрических цепей Keli  допускается применение мегомметра напряжением не более 50В постоянного тока.

Для функционирующего тензодатчика значение снятых замеров не должно быть ниже  5 Мом. Если значение сопротивления изоляции меньше 1кОм – это свидетельствует о явном коротком замыкании. Короткое замыкание может быть между корпусом тензодатчика и токоведущими частями (тензорезисторами), а также в кабеле. При коротком замыкании в кабеле, его можно заменить, если это предусматривает конструкция тензодатчика.

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).

3) Проверка нулевого баланса (в ненагруженном состоянии).

Данный тест проводится  для проверки состояния тензодатчика в ненагруженном состоянии,  для этого тензодатчик извлекают из узла встройки и убирают с датчика веса всю приложенную нагрузку. Далее необходимо подключить источник питания, рекомендуемый производителем для правильной работы тензодатчика,  в цепь возбуждения тензодатчика, а с выходной цепи снять сигнал в мВ, и сравнить со значением указанным  в паспорте на датчик. Для тензодатчиков Keli Sensing рекомендуемое напряжение питания составляет 5-12V(DC).

Пример: при чувствительности тензодатчика 2мВ/В и питании 10В, напряжение нулевого баланса не должно превышать +- 0.02 мВ.

Если  значения выходного сигнала существенно отличаются от паспортных значений, можно судить о деформации упругого элемента тензодатчика, также возможна отклейка или нарушение изоляционного слоя тензорезисторов.

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.

Источник: http://tenzorez.ru/support/diagnostika-tenzodatchika/

Что такое тензодатчик и как он работает

Для измерения давления и веса на производстве и в бытовой электронике используются тензометрические датчики. Это устройства, основная задача которых преобразовать механическое воздействие в электрический сигнал. В этой статье мы рассмотрим, что такое тензодатчик, какой у него принцип работы и схема подключения.

Виды и сфера применения

Для начала разберемся в принципе действия тензометрических датчиков. При воздействии на тело внешних сил оно деформируется, противодействует приложенной силе. За счёт деформаций корпуса датчика происходит воздействие на измерительный элемент тензодатчика. В результате устройство выдаёт электрический сигнал, считывая который система обработки выдаёт результат измерений. Но для чего нужен такой тип устройств?

Тензометрические датчики используются для:

• Измерения веса. При этом в зависимости от конструкции измерительного узла могут использоваться на сжатие или на растяжение. Соответственно их назначение – измерение веса на платформах (например, весы в магазинах) или на подвесе (краны и прочее).
• Измерения давления. Например, в трубопроводах газов и жидких веществ.
• Измерения крутящего момента (на двигателях автомобилей или станков).
• Определения ускорения.
• Контроля перемещения.

По типу измерительного элемента и принципа работы тензодатчики делятся на:

• Тензорезистивные.
• Пьезоэлектрические.
• Оптико-поляризационные.
• Волоконно-оптические.
• Пьезорезистивные.

Конструктивные особенности тензодатчика определяет то где он применяется, ведь конструкция определяет наличие монтажных отверстий и векторов возможного приложения сил, соответственно и самого процесса измерения. По форме также тензометрические датчики бывают разных типов:

1. Консольные. Назначение таких устройств – измерение количества веществ в дозаторах, конвейерных, платформенных, бункерных и напольных весах.
2. Цилиндрические. Применяются для взвешивания вагонов, автомобилей, баков и емкостей – там, где нужно измерять большие веса.
3. S-образные, срабатывают на растяжение, подходят для измерения веса, поднимаемого краном и в других подобных конструкциях.

На практике тензометрические датчики могут производиться в совершенно разнообразном исполнении.

Устройство и принцип действия

Для измерения давления или веса используется тензодатчики, все они выдают электрический цифровой или аналоговый электрический сигнал при изменении формы чувствительного элемента. Но из чего они состоят?

Основа или корпусы бывают разных типов, от этого зависит, куда вы сможете установить датчик. А также то, в каком направлении он работает – на сжатие, растяжение или на изгиб.

В корпусе тензодатчика кроме чувствительного элемента могут находиться и дополнительные блоки, например, АЦП, формирователи питания и пр. Если тензометрический датчик цифровой, то и блок для преобразования аналогового сигнала (АЦП). Рассмотрим принцип работы чувствительного элемента тензометрического датчика на примере тензорезистивного компонента – они нашли наиболее широкое применение.

Тензометрический датчик резистивного типа представляет собой гибкую плёнку или подложку, на которую нанесён резистивный слой. Если это плёночный датчик – тонкое напыление или фольга, если проволочный — на гибкой подложке размещена проволока. Напыление или проволока укладываются в извилистую линию.

При механическом воздействии на подложку он изгибается, в результате чего плёнка, фольга или проволока растягивается. Соответственно в натянутом состоянии изменяется (уменьшается) её площадь поперечного сечения и сопротивление увеличивается. При снижении давления подложка возвращается в исходное положение, резистивный слой тоже, а его сопротивление начинает уменьшаться и возвращаться к норме.

Ещё можно встретить и емкостные датчики – это приборы, принцип работы которых заключается в измерении ёмкости между гибкими пластинами. А также электромагнитные устройства, в которых под воздействием на магнитопровод изменяются характеристики контура.

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.

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:

Источник: https://samelectrik.ru/chto-takoe-tenzodatchik.html

Тензодатчики для весов | Все своими руками

     Тензодатчики, представляющие собой приборы электромеханического действия, используются в различных отраслях промышленности, а также в повседневной жизни достаточно широко. В каждом из них размещаются тензорезисторы, деформация которых преобразуется в электрический сигнал. На этом принципе работают тензодатчики веса.

     Тензорезистор (от лат. tensus — напряжённый и лат. resisto — сопротивляюсь) — резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от его деформации. Тензорезисторы используются в тензометрии. С помощью тензорезисторов можно измерять деформации механически связанных с ними элементов. Тензорезистор является основной составной частью тензодатчиков, применяющихся для косвенного измерения силы, давления, веса, механических напряжений, крутящих моментов и пр.

Принцип действия тензодатчиков

     При растяжении проводящих элементов тензорезистора увеличивается их длина и уменьшается поперечное сечение, что увеличивает сопротивление тензорезистора, при сжатии — наоборот. Относительные изменения сопротивления весьма малы (менее 10-3) и для их измерений требуются чувствительные вольтметры, прецизионные усилители или АЦП. Таким образом, деформации преобразуются в изменение электрического сопротивления проводников или полупроводников и далее — в электрический сигнал, обычно сигнал напряжения.

     Тензодатчики, о которых хочу рассказать я, приобретены через Ебей в Китае. Это дешевые тензодатчики, ни каких документов на них нет, естественно ни о какой точности измерений, термостабильности преобразования, линейности преобразования и т.д. и т.п.

, я, думаю, и говорить не стоит. Тем более не известен материал, из которого сделан корпус тензодатчика, и что самое главное, материал, примененный в тензорезисторах. Для снижения влияния температуры должны применяться сплавы с низким ТКС.

Внешний вид приобретенных датчиков можно увидеть на фото 1.

     Схема включения тензорезисторов датчика показа на рисунке 1. Опытным путем было определены номиналы резисторов. Величина резисторов входящих в состав моста равна 1000 Ом. Номинал термокомпенсационного резистора Rk равен 75 Ом. Максимальная допустимая нагрузка датчика – 5кГ.

Он строится так, чтобы усиливать только разность напряжений, поданных на его входы и не реагировать на синфазное входное напряжение. Такой усилитель присутствует в специализированной микросхеме INA125. Схема данной микросхемы, взятой из документации на нее, показана на рисунке 2.

Микросхема INA125

     Здесь так же показана схема подключения тензодатчика мостового типа к данной микросхеме. Кроме инструментального усилителя в состав данной микросхемы сходит ИОН – источник опорного напряжения для питания моста тензодатчика. Выходное напряжение ИОН можно изменять дискретно, подключая к соответствующим выводам микросхемы, вывод 4.

Эти же напряжения можно использовать в качестве опорного напряжения для АЦП при оцифровке выходного напряжения сигнала. Это уменьшает ошибки оцифровки при флуктуациях напряжения питания устройства.

Еще одним из достоинств этой микросхемы является и то, что требуемый коэффициент усиления инструментального усилителя (масштабирующего), устанавливается всего одним резистором, на схеме – R1.

Микросхема и резистор, задающий коэффициент усиления инструментального усилителя установлены на небольшой печатной плате, рисунок 3.

     Для проверки всей схемы был использован наспех собранный цифровой вольтметр, состоящий из АЦП преобразователя и микроконтроллера с индикатором. В качестве АЦП была применена микросхема ADS1286, это 12 разрядный АЦП, позволяющий оцифровывать напряжение сигнала на выходе INA125 с точностью до 0,001В. В программу контроллера была введена подпрограмма коррекции нуля.

     И так, выяснилось, что зона чувствительности моего датчика начинается с пятидесяти граммов, примерно. Потом идет нелинейный участок до 370 граммов. Далее начинается линейный участок. Точность линеаризации проверить не удалось за неимением точных разновесов. Таким образом, в случае использования датчика в составе цифровых весов, последний должен быть преднагружен 370 граммами.

Повторяемость показаний в принципе не плохая. Дрейф показаний при длительных нагрузках особо не проверял. Но при нагрузке в 1000 граммов через 9 часов непрерывного взвешивания показания изменились на 1 грамм. Это мое первое знакомство с данными датчиками, поэтому сделать однозначный конкретный вывод не могу.

Но думаю, что существуют определенные места, где можно будет использовать эти «сверхточные» устройства.

Скачать “Скачать статью” tenzodatchiki-dlya-vesov.rar – Загружено 517 раз – 94 KB

9 128

Источник: http://www.kondratev-v.ru/datchiki/tenzodatchiki-dlya-vesov.html