Принцип работы тензодатчика веса и давления

​

    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.

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.

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.

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.

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.

​

Методы измерения веса

​

   С каждым днем появляется все больше и больше весовой техники с самыми различными опциями и пределами взвешивания. Среди постоянно нарастающего ассортимента можно выбрать весовую технику для любых нужд.

Все весы построены по принципу измерения силы воздействия на весы при нагружении.  В электронных весах сила воздействует на первичный преобразователь (датчик). Датчик состоит из упругих элементов и спирали, которая преобразовывает деформацию в электрические сигналы.

Существуют несколько типов преобразователей:

Струнный (виброчастотоный) 
Сила, воздействующая на упругий элемент при помещении предмета на весовую платформу, передается прикрепленной к элементу металлической струне, изменяя частоту её колебаний. Измеряется эта частота. Датчики такого вида применяются в весах довольно редко, т.к. точность показаний зависит от условий окружающей среды. Для обеспечения правильных показаний, необходимо поддерживать влажность воздуха, температуру, атмосферное давление, уровень внешних вибраций в узких пределах.

Пьезокварцевый
Производится измерение частоты кварцевого кристалла, прикрепленного к упругим элементам. Приложенная сила приводит кристалл в движение. Датчики такого вида так же не нашли широкого применения в современных весовых технологиях. Параметры кристалла зависимы от условий окружающей среды.

Тензометрический 
Тензометрический датчик состоит из упругого элемента и тензорезисторов, прикрепленных к нему. Когда груз помещается на весы, в зависимости от веса, упругий элемент деформируется. Эта деформация воспринимается тензорезисторами, которые в ответ на неё меняют своё сопротивление. В цепи это изменение преобразуется в изменение напряжения, пропорционально силе, приложенной к элементу.

Он широко применяется в весах благодаря ряду существенных преимуществ:

• Качественные тензорезитсторы

• Изготовление датчиков не требует использования сложного оборудования

• Длительный срок службы

• Стабильность показаний на весах

• Влияние внешних факторов компенсируется несложными технологическими средствами

• Отличные технические характеристики при низкой стоимости

По нашим наблюдениям, большинство фирм производителей весового оборудования используют тензометрические датчики.