Устройство тензометрического датчика: Что такое тензодатчик и есть ли разница между ним и тензорезисторным датчиком

Содержание

Что такое тензодатчик и есть ли разница между ним и тензорезисторным датчиком

Тензодатчик веса – это основной и, пожалуй, главный элемент весового оборудования. Именно от того, каким типом тензодатчика оснащены Ваши весы, напрямую зависит точность и скорость измерений.

Общие сведения

В первую очередь заметим, что понятие «тензодатчик» включает в себя и тензорезисторные и тензометрические датчики. 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.

Устройство и принцип действия тензометрических датчиков

Тензометрический датчик (тензодатчик) – 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.

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.

Особенности тензодатчиков

Тензодатчики используются практически во всех современных электронных весоизмерительных системах и системах дозирования – бункерных и крановых весах, весовых дозаторах и т.д. Они 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 следующие возможности и преимущества тензорезисторных весоизмерительных датчиков:

  • 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. Выпускаются тензодатчики следующих типов: S-образный, балочного (консольного) типа, колонные датчики, датчики платформенного типа, одноточечные, торсионные, цилиндрические и прочие. 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.
  • В условиях неисправности одного из датчиков, весы с несколькими тензодатчиками сохраняют работоспособность и точность измерений.

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

Как выбрать тензодатчик?

При покупке 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 следует обратить 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.

Виды тензорезисторных датчиков

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.


Тензодатчики балочного (консольного) типа (консольная балка сдвига). Используются как чувствительные элементы в весах и весоизмерительных системах с общим НПВ в 5-7 тонн.


S-образные тензодатчики (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.


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.


Колонные датчики. Силоизмеряющий элемент выполнен в виде колонны. Применяются в автомобильных весах, железнодорожных весах и т.д.


Датчики платформенного типа. Используются в производстве автомобильных, вагонных, бункерных и емкостных весов.


Торсионные тензодатчики. Также называются тензодатчиками мембранного типа, шайбами, «таблетками», круглыми датчиками. Используются для производства автомобильных, железнодорожных и емкостных весов, а также в конвейерном весовом оборудовании.


Прочие. Включают в себя специализированные узкопрофильные модели.


Вывод

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.

Чтобы правильно подобрать тензодатчики, узнать стоимость тензометрических датчиков весов или купить тензорезисторные датчики, вам достаточно позвонить по телефону +7 (4812) 209-311 или написать по электронной почте [email protected]

Тензометрические датчики (Тензодатчики). Виды и работа. Устройство

На многих предприятиях существует необходимость для измерения различных параметров, изменения состояния деталей, различных конструкций. Для решения этих задач используются тензометрические датчики. Они преобразовывают величину деформации в электрический сигнал. Это получается за счет уменьшения или увеличения сопротивления датчика во время деформации, нарушения геометрии формы датчика от сжатия или растяжения. В результате определяется значение деформации.

Резистивный преобразователь, является главной составной частью высокоточных устройств и приборов. Изготавливают датчик из чувствительного тензорезистора, представляющего собой тонкую алюминиевую проволоку или фольгу. Резистор в результате деформации изменяет свое сопротивление, подает сигнал на индикатор.

Виды

В разных отраслях промышленности используется множество видов тензометрических датчиков:

  • Приборы, измеряющие силу и нагрузку.
  • Контроль давления.
  • Измерители ускорения.
  • Измерители перемещения.
  • Датчики контроля момента для станков, моторов автомобилей.

Модели датчиков разнообразны, но чаще всего используется датчик определения веса, который изготавливается в различных вариантах: шайбовый, бочковой, S-образный. Исходя из назначения подбирается необходимое исполнение.

Тензометрические датчики имеют классификацию, как по форме, так и по особенностям конструкции, которая зависит от вида чувствительного элемента.

Применяются следующие виды датчиков:

  • Из фольги.
  • Пленочные.
  • Из проволоки.
Датчик из фольги

Применяется в виде наклеивания на поверхность. Конструкция датчика состоит из фольговой ленты 12 мкм. Частично пленка плотная, остальная часть решетчатая. Эта конструкция отличительна тем, что к ней можно припаять вспомогательные контакты. Такие датчики легко используются при низких температурах.

Пленочные датчики

изготовлены по аналогии с фольговыми, кроме материала. Такие виды производятся из тензочувствительных пленок, имеющих специальное напыление, повышающее чувствительность датчика. Эти измерители удобно применять для контроля динамической нагрузки. Пленки изготавливаются из германия, висмута, титана.

Проволочный вариант

датчика может измерить точную нагрузку от сотых частей грамма до тонн. Они называются одноточечные, так как измерение происходит не на площади, а в одной точке, в отличие от датчиков из фольги и пленки. Проволочными датчиками можно контролировать растяжение и сжатие.

Принцип действия тензодатчиков

Тензометрические датчики представляет собой конструкцию из тензорезистора, имеющего контакт на панели. Она соприкасается с телом для измерения. Принципиальная схема действия датчика заключается в действии на чувствительный элемент исследуемой детали. Для подключения датчика к питанию используются электроотводы, соединенные с чувствительной пластиной.

В контактах существует постоянное напряжение. На тензодатчик кладется деталь через подложку. Вес детали разрывает цепь путем деформации. Деформация видоизменяется в сигнал тока.

Мост измерения тензодатчика дает возможность измерить минимальные нагрузки, расширяя этим применяемость прибора. Схема подключения мостом датчика основывается на законе Ома. Если сопротивления равны, то проходящий ток будет одинаковым. Действие снаружи обрело название «внешний фактор», изменение сигнала – «внутренний фактор». Тогда можно сказать, что принцип работы датчика заключается в определении внешнего фактора с помощью внутреннего.

В быту тензометрические датчики работают в весах. Тензорезисторы подключены с поверхностью работы весов. Подключение к питанию весов осуществляется через батареи.

Этот контрольный прибор имеет высокую точность. Погрешность чувствительных элементов составляет менее 0,02%, это высокий показатель. Существуют приборы с чувствительностью гораздо выше этого. Их работа основана на контроле действия силы. Значение силы давления прямопропорционально преобразованному сигналу тензодатчика.

Принцип действия датчиков силы

Датчики силы, другими словами динамометры входят в состав приборов, измеряющих вес. Их отсутствие делает невозможным работу системы по автоматизированию техпроцессов на производстве. Они используются в сельском хозяйстве, строительстве, металлургии.

Работа основывается на изменении деформации в сигнал. В действии происходит много разных явлений, которые обусловили несколько типов тензодатчиков:
  • Тактильные.
  • Резистивные.
  • Пьезорезонансные.
  • Пьезоэлектрические.
  • Магнитные.
  • Емкостные.
Тактильные датчики

Этот тип датчиков самый новый, появился после возникновения робототехники. Тактильные датчики делятся на: датчики усилия, касания, проскальзывания. Первые два определяют силу и отличаются сигналом. От других они отличаются небольшой толщиной из-за применения специальных материалов, обладающих прочностью, эластичностью, гибкостью.

Конструкция состоит из 2-х пластин(1 и 2). Между ними находится прокладка (3) с ячейками из изоляционного материала. Один провод соединен с верхней, второй с нижней пластиной. При воздействии силы на верхнюю пластину она прогибается и замыкается с нижней. Падение напряжения на резисторе является сигналом выхода.

Резистивный тензодатчик

Это широко применяемый вид датчиков, так как интервал усилий работы составляет от 5 Н до 5 МН, используются для разных нагрузок. Преимуществом его стала линейность сигнала выхода. Рабочий элемент – тензорезистор, состоящий из проволоки на гибкой подложке.


1 — Подложка
2 — Чувствительный элемент
3 — Контакты

Датчик приклеивают к измеряемому предмету. Под действием деформации изменяется сопротивление резистора, а соответственно подающего сигнала.

Пьезорезонансный тензодатчик

В этом типе датчиков применяются два эффекта: обратный и прямой. Элемент чувствительности датчика – резонатор. Пьезоэффект обратный обуславливается напряжением, которое вызывает заряды, это называется прямым пьезоэффектом.

Колебания резонатора вызывают резонансные колебания. Пьезорезонансные датчики подключаются по разным схемам. На рисунке изображена схема с генератором частоты и фильтра резонанса. Сила действует на резонатор, изменяет настройки частоты фильтра, от которых зависит напряжение выхода.

Пьезоэлектрические тензометрические датчики

Работа заключается на основе прямого пьезоэффекта. Им обладают такие материалы: кристаллы титаната бария, турмалина, кварца. Они химически устойчивы, имеют высокую прочность, их свойства мало зависят от окружающей температуры.

Суть эффекта состоит в действии силы на материал. Возникают заряды разной полярности, величина которых зависит от силы. Датчик состоит из корпуса, двух пьезопластин, выводов. При воздействии силы пластины сжимаются, возникает напряжение, поступающее на усилитель сигнала.

Такие тензометрические датчики используются для контроля динамических сил.

Магнитные тензометрические датчики

Магнитострикция является основным явлением для работы датчиков этого типа. Такой эффект меняет геометрию размеров в магнитном поле. Изменение геометрии изменяет магнитные свойства, что называется магнитоупругого эффекта. При снятии усилия свойства тела возвращаются.

Это определяется изменением расположения атомов в решетке кристаллов в магнитном поле или под действием силы. В нашем варианте катушка индуктивности расположена на ферромагнитном сердечнике. От силы сердечник деформируется, получая состояние напряженности.

Изменение сердечника дает изменение его проницаемости, а, следовательно, изменяется магнитное сопротивление и индуктивность катушки.

Широко применяемыми стали датчики с двумя катушками. Первичная – запитана генератором, во вторичной образуется ЭДС. Во время деформации магнитная проницаемость меняется. В результате меняется ЭДС 2-й обмотки.

Емкостные датчики

Это параметрический тип датчиков, представляющий собой конденсатор. Чем больше площадь пластин, тем больше емкость. А чем больше промежуток между пластинами, тем меньше емкость.

Это свойство применяют для конструкции емкостных датчиков. Чтобы было удобно пользоваться измерениями, емкость преобразуют в ток. Для этого пользуются разными схемами подключения.

Обычно применяют вариант со сжатием диэлектрика между пластинами.

Преимущества тензометрических датчиков
  • Повышенная точность измерения.
  • Сочетаются с измерениями напряжений, не имеют искажений данных измерения. Это удобство незаменимо при применении датчиков на транспорте или в критических ситуациях и условиях.
  • Малые размеры дают возможность применять их в любых измерениях.

К недостаткам тензометрических датчиковможно отнести снижение чувствительности при резких изменениях температуры. Для получения точных результатов рекомендуется делать контроль измерения при комнатной температуре.

Подключение тензодатчиков

Подключить тензометрические датчики можно легко самому, используя схему. Перед приобретением тензодатчиков определите длину кабеля подключения. Если короткий кабель наращивать в длину, то точность измерения индикатором будет значительно меньше. Оптимизацию этого параметра можно произвести контроллером SE 01, который действует вместо усилителя.

Если в конструкции весов применяются разные индикаторы, то их соединяют по параллельной схеме с помощью специальных коробок. Проводники датчиков обязательно заземляются, независимо от вида питания. Установка заземления производится в общей одной точке. Для этих целей применяется коробка для разветвления.

Далее проверяется правильность подключения по схеме датчиков, надежность контактов и заземления. Монтаж прибора осуществляется экранированным кабелем. Он заглушает помехи, вспомогательные модули при его использовании не нужны. По подобию подсоединяется преобразователь в дозатор.

Похожие темы:

Тензодатчики, схема подключения, принцип работы

Автор Светозар Тюменский На чтение 3 мин. Просмотров 12k. Опубликовано Обновлено

Тензодатчик (он же – тенезометрический преобразователь) – достаточно простой электромеханический прибор, преобразующий деформацию регистрирующего механического устройства в электрический сигнал. Физические основы работы датчиков давления сформулированы давно, а вот широкое распространение в быту и незаменимость в различных промышленных отраслях – заслуга современных инженеров.

Принцип работы тензодатчика

Принцип работы тензометрического устройства основан на изменении сопротивления проводника при механическом воздействии на него. В наиболее простом конструкционном исполнении датчик представляет собой мелкоячеистую проводниковую сетку, закрепленную на токопроводящую основу, например, металлическую фольгу. Принцип работы тензодатчика в человеческом виде – если где-то надавить или стукнуть, умный прибор определит место, силу и даже время удара. Правда, во всех случаях сам тензор является только источником сигнала о произошедшем событии , а его преобразование в цифровой формат – задача совсем других устройств.

Схема исполнения решеток тензорного регистрирующего прибора может выполняться в проволочном варианте: с перемычками, петлевые, витковые, а в более сложных приборах – возможны комбинированные фольгированные схемы, позволяющие оценивать однокомпонентные, трехмерные и даже кольцевые деформации.

Тензорезистивный эффект, позволяющий фиксировать изменения электрического сопротивления в твердых проводниках или полупроводниковых пластинах при их сжатии или расширении, связан с деформационными воздействиями на атомарную структуру материала. Свое практическое воплощение он нашел при создании целого конструктивного ряда тензорезисторов, без использования которых уже трудно представить жизнь современного человека.

Тензодатчики веса

Прежде всего, это тензодатчики веса. Будь то напольные весы в спальне посадивших себя на диету женщин, неизменные электронные атрибуты современных магазинов, промышленные установки взвешивания автомобилей на стройплощадках или балочные платформенные весы, без тензорезисторов не обойтись. В настоящее время ассортимент тензодатчиков веса настолько велик, что любой заинтересованный потребитель сможет без особого труда выбрать требуемую именно для его случая комплектацию. Остановимся на нескольких конструктивных типах промышленных тензодатчиков веса.


Консольные устройства в алюминиевом или стальном исполнении. Диапазон весовых нагрузок этих приборов достаточно широк, а разнообразие вариантов корпусного решения позволяет использовать их во многих хозяйственных и бытовых сферах.

Стальные тензодатчики типа «бочка» или «шайба». Обладают хорошими показателями по герметичности и защите устройства от внешних воздействий. Это касается и материала оболочки и изоляции электропровода.

Балочные весовые регистраторы. Область применения – измерение весовых нагрузок на мостовые и платформенные конструкции. Регистрируют деформации изгиба и сдвига. Фиксировать натяжение крепежных элементов помогут тензодатчики на растяжке, а допустимость подвесного груза на стройке S-образные.

Схема подключения тензодатчика

Рассмотрим схему подключения тензодатчика.

Принцип работы S-образных тензометрических датчиков УРАЛВЕС


Тензодатчики ( как правильно наклеить тензодатчики)


Как работает тензодатчик — Строительный журнал Palitrabazar.ru

Для справки. Остальные данные по сопротивлению проводов весового датчика весов CAS DB H можно посмотреть здесь. Допускается отклонение сопротивления от указанных +-1 Ом. Стандартное напряжение питания датчика – это +5В, но датчики обычно рассчитываются на 12В.

Способ №2 альтернативный.

Проверялся только на мостовой схеме, для других схем подключения может не подойти.

Находим контакты с максимальным сопротивлением, красный и белый провод имеют сопротивление больше всех , 422 Ом – это контакты для входного напряжения. Соответственно оставшиеся два синий и зеленый, есть контакты выходного сопротивления измерительного моста.

Мы намеренно опустили определение полярности входных и выходных групп контактов, что бы не перегружать материал информацией.

Определение полярности контактов для измерительного датчика весов (в разработке).

Тут все несколько неоднозначно, по крайней мере, для нас. Поэтому выкладываем только данные практических экспериментов. В качестве объекта измерения выбраны весы CAS DB 1H с тензодатчиком BC-150DB. Зная паспортные данные тензодатчика, имея 4 варианта подключения и зная правильную ориентацию на станине – снимем показания с выходного датчика. Правильное подключение по паспорту.

Вариант 1. (паспортное подключение)

Рис. Подключение тензодатчика по заводским параметрам.

  • 0кг, на выходе 0мВ
  • 20кг, на выходе 1мВ
  • 40кг, на выходе 1,9мВ

Показания родного АЦП с весов

  • 0 кг, показания АЦП, канал неизвестен 1,160
  • 20 кг, показания АЦП, канал неизвестен 5,956
  • 40 кг, показания АЦП, канал неизвестен 10,751

Давление на датчик снизу вверх — дает на выходе отрицательное напряжение.

Вариант 2. (перевернутое подключение)

Рис. Подключение тензодатчика наоборот, на входе плюс подключаем к минусу, на выходе плюс соединяем к минусу.

  • 0кг, на выходе 0мВ
  • 20кг, на выходе 1мВ
  • 40кг, на выходе 1,9мВ

Показания родного АЦП с весов

  • 0 кг, показания АЦП, канал неизвестен 1,150
  • 20 кг, показания АЦП, канал неизвестен 5,916
  • 40 кг, показания АЦП, канал неизвестен 10,679

Давление на датчик снизу вверх — дает на выходе отрицательное напряжение.

Как видно из показаний, данные АЦП несколько отличаются. В рабочем режиме весы начинают «врать», то есть показывать меньший вес, но если весы откалибровать — показания становятся правильными и весы становятся полностью работоспособными.

Вывод.

Фактически подключение не влияет на работоспособность весов в целом, но показания при разных подключениях имеют небольшое отличие. Тензодатчик можно заставить работать в обоих подключениях. Два других варианта подключения рассматривать не будем, так как показания вольтметра на выходе получаются отрицательными, а соответственно нас не интересуют.

Особенности и принцип действия тензометрических датчиков

Измерение напряжений и усилий в действующих узлах и конструкциях оборудования считается одной из наиболее сложных задач. Между тем в процессе эксплуатации техника подвергается разным видам нагрузок, которые определяют долговечность и надежность оборудования. Решение поставленных задач возможно с помощью тензометрических датчиков. Установка подобных устройств целесообразна тогда, когда в дополнение к производственным факторам добавляются остаточные напряжения, постепенно накапливаемые в ходе работы.

Описание и назначение

При измерении деформаций, напряжений и усилий при помощи тензометрических датчиков используют изменение значений омического сопротивления материала, которое вызывается упругими деформациями металлической проволоки или полупроводников стержневого исполнения. Изменение сопротивления датчика передаётся при помощи кабеля или бесконтактным путем на измерительный мост. Там оно преобразуется в усиленные электрические сигналы, которые и фиксируются прибором.

Все типы тензометрических датчиков (или, иначе – тензорезисторов) используют зависимость между напряжениями и деформациями – закон Гука – который справедлив в области упругих деформаций. Согласно закону Гука изменение электросопротивления, отнесённое к исходному значению данного параметра до деформации, пропорционально изменению удлинения, отнесённому к первоначальной длине измерительного элемента. Применяя коэффициент пропорциональности, который зависит от диапазона измеряемых параметров и материала устройства, устанавливают зависимость между нагрузкой на датчик и его удлинением:

R – исходное значение электрического сопротивления;

ΔR – изменение значения электрического сопротивления в процессе деформации;

k – коэффициент пропорциональности;

Δl – изменение длины при деформировании;

l – исходная длина измерительного элемента до приложения к нему эксплуатационной нагрузки.

Указанный тип устройств используется в весоизмерительной технике, поскольку относится к тензорным, определяющим усилия и внешние нагрузки.

Применяемость рассматриваемых измерительных элементов определяется материалом, из которого выполнен датчик. Чаще всего исходным материалом служит сплав константан, состоящий из 40% никеля и 60% меди. Для константана k ≈ 2; таким же порядком значений (1.5…3,5) обладают и другие сплавы постоянного электросопротивления.

Датчики полупроводникового типа имеют более высокие значения коэффициента пропорциональности. В зависимости от материала полупроводника (кремний или германий), а также состава легирующих добавок значения коэффициента достигают 50…70. В связи с этим полупроводниковые тензометрические датчики более чувствительны, и их применяют для оценки малых удлинений. Вместе с тем полупроводниковые датчики характеризуются повышенными отклонениями своего удлинения в диапазонах 1,5…9 % относительного удлинения. Для проволочных датчиков этот показатель не превышает 0,5%.

Конструкции тензометрических датчиков проволочного типа разрабатываются с учетом следующих ограничений:

  • С целью получения достаточной точности измерений величина сопротивления проволочного элемента должна находиться в пределах 100…1000 Ом;
  • Диаметр проволоки целесообразно иметь в диапазоне 0,01…0,03 мм;
  • Длина проволочного элемента не должна превышать 250…300 мм.

В некоторых случаях приведенные ограничения не позволяют устанавливать тензометрические датчики в виде проволок, поэтому измерительные устройства изготавливают из фольги или плоских измерительных решеток. Для предохранения от повреждений, которые могут возникнуть при транспортировке или сборке таких датчиков, для их крепления в напольном исполнении применяют подложку из бумаги или тонкого пластика.

Чтобы обеспечить электрический контакт с измерительной решеткой, на подложке размещают проволочные выводы, которые затем присоединяются к датчику при помощи пайки.

Виды тензодатчиков, включающих в себя активный измерительный элемент, контактные выводы и подложку:

  1. Плоский проволочный.
  2. Фольговый.
  3. Полупроводниковый, с одним или двумя стержнями.
  4. Трубчатый.

Краткая характеристика наиболее распространённых исполнений тензодатчиков приводится далее.

  • Консольные. Предназначены для измерения крутящих и изгибающих моментов, устанавливаются в метах наибольшего прогиба конструкций.
  • Цилиндрические. Наименее компактны, зато позволяют определять значительные напряжения, приближающиеся по своим значениям к пределу текучести лимитирующего материала.
  • S-образные. Дают возможность оценивать трехмерные деформации при объемном напряженно-деформированном состоянии. Чаще других нуждаются в поверке.

Устройство и принцип работы

По типу воздействия на исполнительные элементы конструкции различают тактильные, резистивные, пьезорезонансные, пьезоэлектрические, магнитные и емкостные датчики.

Тактильные

Срабатывают в результате механического действия на чувствительную поверхность. Позволяют устанавливать минимальные деформации, но при неточных настойках могут подавать и ложный сигнал.

Резистивные

Наиболее распространенный тип датчиков. Требуют подключения к слаботочной управляющей цепи, поскольку включают в себя тензорезисторный контур. Надежны при любом состоянии окружающей среды.

Пьезорезонансные

Относятся к устройствам полупроводникового типа, нуждаются в надежном обслуживании и тонкой настройке. Работают по принципу сравнения эталонного сигнала с фактическим.

Пьезоэлектрические

По своему действию подобны измерителям предыдущего типа, но подают сигнал при изменении значений контактных деформаций, прикладываемых к чувствительному элементу.

Магнитные

Изготавливаются из сплавов с переменным значением коэрцитивной силы, используются при измерении усилий в узлах оборудования, работающих в сильных электромагнитных полях.

Емкостные

Предназначены для измерения малых механических напряжений в деталях со сложной конфигурацией, когда изменение длины токопроводящей проволоки изменяет ее электрическую емкость.

Характеристика

Для изготовления тензометрических датчиков необходимо использовать материалы проволок, относительное изменение сопротивления которых пропорционально удлинению в максимальном диапазоне деформаций. При этом коэффициент пропорциональности k должен иметь большие значения. Для компактных устройств со значительной чувствительностью приходится применять материалы, обладающие высоким удельным сопротивлением. При этом температурная зависимость удельного сопротивления при изменении внешних условий должна быть незначительной, а лучше и вовсе отсутствовать.

Условия оптимального использования тензорезисторов:

  • Малое различие между коэффициентами теплового расширения материала конструкции (или узла) и измерительной проволоки устройства.
  • Нечувствительность к термическим напряжениям, которые возникают при соединении измерительного элемента с контролируемой частью оборудования или конструкции (для такого присоединения чаще всего используют пайку).
  • Хорошая обрабатываемость паяных соединений, которая не изменяет эксплуатационные параметры оборудования.
  • Надежность соединения, учитывающая возможные динамические удары и перемещения.

На параметр пропорциональности k влияют коэффициент Пуассона ε (представляющий собой условную меру изменения поперечного сечения детали при приложении к ней растягивающих напряжений) и теплофизические параметры материала, из которого изготовлен тензометрический прибор.

Схемы подключения

Конструкции тензометрических датчиков, в частности, их малая жесткость, вынуждают применять особые способы подключения рассматриваемых элементов. Например, участки проволочной решетки в местах возможного изгиба при деформации часто располагаются поперечно к направлению измерений. Они воспринимают составляющие удлинения, действующие именно в этом направлении, и поэтому недостаточно точно реагируют на силы и деформации продольного направления. Отношение чувствительности измерения удлинений в продольном и поперечном направлениях для датчиков проволочного исполнения находятся в пределах от -0,01 до +0,04.

Влияние описанного фактора уменьшается, если для измерения напряжений, крутящих моментов или усилий использовать фольговые силоизмерительные датчики. По аналогии с печатными схемами, измерительная фольговая решетка, которая расположена на пластмассовой подложке, может быть получена в результате травления тонкой металлической фольги. Кроме того, токовая нагрузка на тензометрические датчики фольгового типа больше, чем на проволочные, вследствие чего тепло от фольговых тензометров отводится лучше.

Тензорезисторы часто приклеиваются к исследуемому конструктивному элементу. Клеевое соединение обеспечивает постоянную передачу деформации через подложку на измерительную решетку. Поэтому к клеям предъявляется также и ряд особых требований:

  • Высокое сопротивление ползучести.
  • Отсутствие гистерезиса.
  • Влагостойкость.
  • Адгезионная способность.
  • Температуростойкость.

Наибольшую эксплуатационную надежность проявляют эпоксидные смолы холодного твердения. Для экспериментального определения многосторонней деформации используют розеточную систему данных устройств, которые образуют измерительный мост. При этом образованная схема состоит из не менее, чем четырех закрепленных на подложке датчиков, которые размещаются крестообразно, треугольником, т-образно, в виде звезды. Благодаря многолучевому размещению тензорезисторов их удлинения измеряются в двух, трех или четырех направлениях.

Сферы применения

Кроме определения удлинений, которые вызываются действием внешних нагрузок на конструктивные части оборудования, тензометрические датчики могут применяться для измерения собственных (остаточных) напряжений в момент их релаксации, это явление происходит при высверливании или разрезке некоторых конструктивных деталей и узлов.

Тонкопленочные датчики давления, которые изготавливаются путем осаждения из паровой фазы или распыления, используются для определения усилий, напряжений, крутящих моментов и деформаций в изоляционных элементах, которые размещаются непосредственно на полированных мембранах. Для калибровки резистивных элементов используется лазерная подгонка, повышающая точность замеров. Диффузионные полупроводниковые датчики давления могут проникать в кремниевую чувствительную к давлению диафрагму, и не связаны со свойствами поверхности. Это позволяет использовать их в технологиях миниатюрного тензометрирования.

Основным преимуществом тонкопленочных преобразователей является устранение нестабильности, вызванной клеем.

Технология тонких пленок считается более современной и обеспечивает превосходную стабильность при нулевом температурном режиме и полной чувствительности, а также высокую долговечность.

Часто применяемые условия для использования тензодатчиков перечислены далее.

Измерение веса

Необходимо в системах напольного типа, при помощи которых определяют массу груза. Характеризуются минимальными требованиями к точности монтажа и наладки.

Измерение давления

Используется в технологических линиях обработки металлов давлением. Одновременно производится также измерение рабочих сил и упругих деформаций. Датчики снабжаются силоизмерительным устройством с цифровой индикацией.

Измерение крутящего момента

Применяется для испытательного оборудования станций технического обслуживания автомобильного транспорта.

Определение ускорения

Иногда используется в экспериментальных лабораториях, где занимаются проектированием и испытаниями высокоскоростной рельсовой и безрельсовой техники.

Контроль перемещения

Самые распространенные отрасли применения – сейсмологические станции и фундаменты высокоточного массивного оборудования, преимущественно энергетического.

Плюсы и минусы

Тензорные датчики компактны, удобны при установке, практически не ограничивают работоспособность конструкции, где они установлены. Вместе с тем они часто подвержены эффекту старения, чувствительны к температурным напряжениям и иногда характеризуются повышенным разбросом получаемых данных. Тонкоплёночные тензорезисторы, кроме того, характеризуются низким уровнем выходного сигнала, ограниченными частотными характеристиками и влиянием высокого напряжения на точность получаемых результатов. Чаще других типов применяются в качестве весовых, а также для определения комплекса силовых факторов, постоянно изменяющихся в процессе работы оборудования или конструкции.

Преимущества тензометрических технологий:

  • Быстрое время отклика;
  • Простота компенсации температурных эффектов;
  • Малая чувствительность к динамическим воздействиям.
  • Невозможность обеспечить более низкие диапазоны измерений;
  • Снижение точности показаний при вибрациях;
  • Необходимость точного совмещения с окружающей средой;
  • Сложность первоначальной настройки.

Выпуск современных тензометрических датчиков регламентируется требованиями ГОСТ 21616-91.

Тензометрические датчики (Тензодатчики). Виды и работа. Устройство

На многих предприятиях существует необходимость для измерения различных параметров, изменения состояния деталей, различных конструкций. Для решения этих задач используются тензометрические датчики. Они преобразовывают величину деформации в электрический сигнал. Это получается за счет уменьшения или увеличения сопротивления датчика во время деформации, нарушения геометрии формы датчика от сжатия или растяжения. В результате определяется значение деформации.

Резистивный преобразователь, является главной составной частью высокоточных устройств и приборов. Изготавливают датчик из чувствительного тензорезистора, представляющего собой тонкую алюминиевую проволоку или фольгу. Резистор в результате деформации изменяет свое сопротивление, подает сигнал на индикатор.

Виды
В разных отраслях промышленности используется множество видов тензометрических датчиков:
  • Приборы, измеряющие силу и нагрузку.
  • Контроль давления.
  • Измерители ускорения.
  • Измерители перемещения.
  • Датчики контроля момента для станков, моторов автомобилей.

Модели датчиков разнообразны, но чаще всего используется датчик определения веса, который изготавливается в различных вариантах: шайбовый, бочковой, S-образный . Исходя из назначения подбирается необходимое исполнение.

Тензометрические датчики имеют классификацию, как по форме, так и по особенностям конструкции, которая зависит от вида чувствительного элемента.

Применяются следующие виды датчиков:
  • Из фольги.
  • Пленочные.
  • Из проволоки.
Датчик из фольги

Применяется в виде наклеивания на поверхность. Конструкция датчика состоит из фольговой ленты 12 мкм. Частично пленка плотная, остальная часть решетчатая. Эта конструкция отличительна тем, что к ней можно припаять вспомогательные контакты. Такие датчики легко используются при низких температурах.

Пленочные датчики

изготовлены по аналогии с фольговыми, кроме материала. Такие виды производятся из тензочувствительных пленок, имеющих специальное напыление, повышающее чувствительность датчика. Эти измерители удобно применять для контроля динамической нагрузки. Пленки изготавливаются из германия, висмута, титана.

Проволочный вариант

датчика может измерить точную нагрузку от сотых частей грамма до тонн. Они называются одноточечные, так как измерение происходит не на площади, а в одной точке, в отличие от датчиков из фольги и пленки. Проволочными датчиками можно контролировать растяжение и сжатие.

Принцип действия тензодатчиков

Тензометрические датчики представляет собой конструкцию из тензорезистора, имеющего контакт на панели. Она соприкасается с телом для измерения. Принципиальная схема действия датчика заключается в действии на чувствительный элемент исследуемой детали. Для подключения датчика к питанию используются электроотводы, соединенные с чувствительной пластиной.

В контактах существует постоянное напряжение. На тензодатчик кладется деталь через подложку. Вес детали разрывает цепь путем деформации. Деформация видоизменяется в сигнал тока.

Мост измерения тензодатчика дает возможность измерить минимальные нагрузки, расширяя этим применяемость прибора. Схема подключения мостом датчика основывается на законе Ома. Если сопротивления равны, то проходящий ток будет одинаковым. Действие снаружи обрело название «внешний фактор», изменение сигнала – «внутренний фактор». Тогда можно сказать, что принцип работы датчика заключается в определении внешнего фактора с помощью внутреннего.

В быту тензометрические датчики работают в весах. Тензорезисторы подключены с поверхностью работы весов. Подключение к питанию весов осуществляется через батареи.

Этот контрольный прибор имеет высокую точность. Погрешность чувствительных элементов составляет менее 0,02%, это высокий показатель. Существуют приборы с чувствительностью гораздо выше этого. Их работа основана на контроле действия силы. Значение силы давления прямопропорционально преобразованному сигналу тензодатчика.

Принцип действия датчиков силы

Датчики силы, другими словами динамометры входят в состав приборов, измеряющих вес. Их отсутствие делает невозможным работу системы по автоматизированию техпроцессов на производстве. Они используются в сельском хозяйстве, строительстве, металлургии.

Работа основывается на изменении деформации в сигнал. В действии происходит много разных явлений, которые обусловили несколько типов тензодатчиков:
  • Тактильные.
  • Резистивные.
  • Пьезорезонансные.
  • Пьезоэлектрические.
  • Магнитные.
  • Емкостные.
Тактильные датчики

Этот тип датчиков самый новый, появился после возникновения робототехники. Тактильные датчики делятся на: датчики усилия, касания, проскальзывания. Первые два определяют силу и отличаются сигналом. От других они отличаются небольшой толщиной из-за применения специальных материалов, обладающих прочностью, эластичностью, гибкостью.

Конструкция состоит из 2-х пластин(1 и 2). Между ними находится прокладка (3) с ячейками из изоляционного материала. Один провод соединен с верхней, второй с нижней пластиной. При воздействии силы на верхнюю пластину она прогибается и замыкается с нижней. Падение напряжения на резисторе является сигналом выхода.

Резистивный тензодатчик

Это широко применяемый вид датчиков, так как интервал усилий работы составляет от 5 Н до 5 МН, используются для разных нагрузок. Преимуществом его стала линейность сигнала выхода. Рабочий элемент – тензорезистор, состоящий из проволоки на гибкой подложке.


1 — Подложка
2 — Чувствительный элемент
3 — Контакты

Датчик приклеивают к измеряемому предмету. Под действием деформации изменяется сопротивление резистора, а соответственно подающего сигнала.

Пьезорезонансный тензодатчик

В этом типе датчиков применяются два эффекта: обратный и прямой. Элемент чувствительности датчика – резонатор. Пьезоэффект обратный обуславливается напряжением, которое вызывает заряды, это называется прямым пьезоэффектом.

Колебания резонатора вызывают резонансные колебания. Пьезорезонансные датчики подключаются по разным схемам. На рисунке изображена схема с генератором частоты и фильтра резонанса. Сила действует на резонатор, изменяет настройки частоты фильтра, от которых зависит напряжение выхода.

Пьезоэлектрические тензометрические датчики

Работа заключается на основе прямого пьезоэффекта. Им обладают такие материалы: кристаллы титаната бария, турмалина, кварца. Они химически устойчивы, имеют высокую прочность, их свойства мало зависят от окружающей температуры.

Суть эффекта состоит в действии силы на материал. Возникают заряды разной полярности, величина которых зависит от силы. Датчик состоит из корпуса, двух пьезопластин, выводов. При воздействии силы пластины сжимаются, возникает напряжение, поступающее на усилитель сигнала.

Такие тензометрические датчики используются для контроля динамических сил.

Магнитные тензометрические датчики

Магнитострикция является основным явлением для работы датчиков этого типа. Такой эффект меняет геометрию размеров в магнитном поле. Изменение геометрии изменяет магнитные свойства, что называется магнитоупругого эффекта. При снятии усилия свойства тела возвращаются.

Это определяется изменением расположения атомов в решетке кристаллов в магнитном поле или под действием силы. В нашем варианте катушка индуктивности расположена на ферромагнитном сердечнике. От силы сердечник деформируется, получая состояние напряженности.

Изменение сердечника дает изменение его проницаемости, а, следовательно, изменяется магнитное сопротивление и индуктивность катушки.

Широко применяемыми стали датчики с двумя катушками. Первичная – запитана генератором, во вторичной образуется ЭДС. Во время деформации магнитная проницаемость меняется. В результате меняется ЭДС 2-й обмотки.

Емкостные датчики

Это параметрический тип датчиков, представляющий собой конденсатор. Чем больше площадь пластин, тем больше емкость. А чем больше промежуток между пластинами, тем меньше емкость.

Это свойство применяют для конструкции емкостных датчиков. Чтобы было удобно пользоваться измерениями, емкость преобразуют в ток. Для этого пользуются разными схемами подключения.

Обычно применяют вариант со сжатием диэлектрика между пластинами.

Преимущества тензометрических датчиков
  • Повышенная точность измерения.
  • Сочетаются с измерениями напряжений, не имеют искажений данных измерения. Это удобство незаменимо при применении датчиков на транспорте или в критических ситуациях и условиях.
  • Малые размеры дают возможность применять их в любых измерениях.

К недостаткам тензометрических датчиков, можно отнести снижение чувствительности при резких изменениях температуры. Для получения точных результатов рекомендуется делать контроль измерения при комнатной температуре.

Подключение тензодатчиков

Подключить тензометрические датчики можно легко самому, используя схему. Перед приобретением тензодатчиков определите длину кабеля подключения. Если короткий кабель наращивать в длину, то точность измерения индикатором будет значительно меньше. Оптимизацию этого параметра можно произвести контроллером SE 01, который действует вместо усилителя.

Если в конструкции весов применяются разные индикаторы, то их соединяют по параллельной схеме с помощью специальных коробок. Проводники датчиков обязательно заземляются, независимо от вида питания. Установка заземления производится в общей одной точке. Для этих целей применяется коробка для разветвления.

Далее проверяется правильность подключения по схеме датчиков, надежность контактов и заземления. Монтаж прибора осуществляется экранированным кабелем. Он заглушает помехи, вспомогательные модули при его использовании не нужны. По подобию подсоединяется преобразователь в дозатор.

Оценка статьи:

Загрузка…Как работает тензодатчик Ссылка на основную публикацию wpDiscuzAdblock
detector

METTLER TOLEDO Весы для лаборатории, производства и торговли

Измерительные приборы — это оборудование, используемое для точного определения различных параметров исследуемых объектов. Наша компания занимается …

Измерительные приборы — это оборудование, используемое для точного определения различных параметров исследуемых объектов. Наша компания занимается производством и обслуживанием контрольно-измерительных приборов и весового оборудования для различных отраслей промышленности.

Предлагаем купить измерительные приборы для оптимизации технологических процессов, повышения производительности и снижения затрат. Точные инструменты позволят установить соответствие нормативным требованиям.

Мы осуществляем продажу измерительных приборов, предназначенных для исследовательской деятельности и научных разработок, производства продукции и контроля качества, логистики и розничной торговли. МЕТТЛЕР ТОЛЕДО предлагает следующие измерительные приборы для различных областей применения:

Лабораторное оборудование

Для научных и лабораторных исследований требуются высокоточные измерительные и аналитические приборы и системы. Они используются для взвешивания, анализа, дозирования, автоматизации химических процессов, измерения физических и химических свойств, концентрации газов, плотности, спектрального анализа веществ и рефрактометрии, химического синтеза, подготовки проб, реакционной калориметрии, анализа размеров и формы частиц. Специализированное программное обеспечение позволяет управлять процессами и получать наглядное отображение данных.

Лабораторное оборудование включают следующие системы:

Промышленное оборудование

Если вас интересуют промышленное измерительное оборудование, предлагаем купить подходящие системы для взвешивания, контроля продукции, решения логистических задач и транспортировки грузов. Используйте точные приборы для стандартного и сложного дозирования, взвешивания в сложных условиях и взрывоопасной среде. Обеспечьте точность результатов с помощью поверочных гирь и тестовых образцов. Подключение периферийных устройств к приборам позволит регистрировать результаты и параметры взвешивания. Программное обеспечение с понятным интерфейсом оптимизирует процессы посредством управления оборудованием с ПК.

Ассортимент промышленных контрольно-измерительных приборов и инструментов включает:

Весы для магазинов и оборудование для розничной торговли

В сфере розничной торговли продовольственными товарами необходимы измерительные приборы и оборудование для взвешивания и маркировки товаров. Используйте весы для решения типовых задач, печати чеков и быстрого взвешивания, разгружающего поток покупателей. В сложных ситуациях пригодятся специализированные весовые системы с нетребовательным обслуживанием и уходом. ПО и документация упростят настройку системы и обучение персонала.

Вниманию покупателей предлагаются следующее оборудование для торговли:

Как купить весы МЕТТЛЕР ТОЛЕДО?

Чтобы купить оборудование на нашем сайте, оформите запрос в режиме онлайн в соответствующем разделе. Уточните задачу, которая должна быть решена с помощью требуемого прибора. Укажите контактные данные: страну, город, адрес, телефон, e-mail, название предприятия. Заполненная форма направляется специалисту компании, который свяжется с вами для уточнения ключевых моментов.

Сеть представительств METTLER TOLEDO для обслуживания и сервисной поддержки распространена по всему миру. В России отдел продаж и сервиса расположен в Москве. Региональные представительства по продажам находятся также в Казани, Ростове-на-Дону, Самаре, Екатеринбурге, Красноярске, Уфе, Хабаровске, Новосибирске.

Отправьте отзыв, задайте вопрос специалисту, свяжитесь с конкретным отделом. Воспользуйтесь онлайн-формой обратной связи или позвоните по указанному телефону офиса в выбранном регионе. Консультанты ответят на каждое обращение и вышлют коммерческое предложение по индивидуальному запросу.


принцип действия, описание, виды, схемы

Измерение напряжений и усилий в действующих узлах и конструкциях оборудования считается одной из наиболее сложных задач. Между тем в процессе эксплуатации техника подвергается разным видам нагрузок, которые определяют долговечность и надежность оборудования. Решение поставленных задач возможно с помощью тензометрических датчиков. Установка подобных устройств целесообразна тогда, когда в дополнение к производственным факторам добавляются остаточные напряжения, постепенно накапливаемые в ходе работы.

Описание и назначение

При измерении деформаций, напряжений и усилий при помощи тензометрических датчиков используют изменение значений омического сопротивления материала, которое вызывается упругими деформациями металлической проволоки или полупроводников стержневого исполнения. Изменение сопротивления датчика передаётся при помощи кабеля или бесконтактным путем на измерительный мост. Там оно преобразуется в усиленные электрические сигналы, которые и фиксируются прибором.

Все типы тензометрических датчиков (или, иначе – тензорезисторов) используют зависимость между напряжениями и деформациями – закон Гука – который справедлив в области упругих деформаций. Согласно закону Гука изменение электросопротивления, отнесённое к исходному значению данного параметра до деформации, пропорционально изменению удлинения, отнесённому к первоначальной длине измерительного элемента. Применяя коэффициент пропорциональности, который зависит от диапазона измеряемых параметров и материала устройства, устанавливают зависимость между нагрузкой на датчик и его удлинением:

ΔR/R = k×Δl/l,

где:

R – исходное значение электрического сопротивления;

ΔR – изменение значения электрического сопротивления в процессе деформации;

k – коэффициент пропорциональности;

Δl – изменение длины при деформировании;

l – исходная длина измерительного элемента до приложения к нему эксплуатационной нагрузки.

Указанный тип устройств используется в весоизмерительной технике, поскольку относится к тензорным, определяющим усилия и внешние нагрузки.

Виды

Применяемость рассматриваемых измерительных элементов определяется материалом, из которого выполнен датчик. Чаще всего исходным материалом служит сплав константан, состоящий из 40% никеля и 60% меди. Для константана k ≈ 2; таким же порядком значений (1.5…3,5) обладают и другие сплавы постоянного электросопротивления.

Датчики полупроводникового типа имеют более высокие значения коэффициента пропорциональности. В зависимости от материала полупроводника (кремний или германий), а также состава легирующих добавок значения коэффициента достигают 50…70. В связи с этим полупроводниковые тензометрические датчики более чувствительны, и их применяют для оценки малых удлинений. Вместе с тем полупроводниковые датчики характеризуются повышенными отклонениями своего удлинения в диапазонах 1,5…9 % относительного удлинения. Для проволочных датчиков этот показатель не превышает 0,5%.

Конструкции тензометрических датчиков проволочного типа разрабатываются с учетом следующих ограничений:

  • С целью получения достаточной точности измерений величина сопротивления проволочного элемента должна находиться в пределах 100…1000 Ом;
  • Диаметр проволоки целесообразно иметь в диапазоне 0,01…0,03 мм;
  • Длина проволочного элемента не должна превышать 250…300 мм.

В некоторых случаях приведенные ограничения не позволяют устанавливать тензометрические датчики в виде проволок, поэтому измерительные устройства изготавливают из фольги или плоских измерительных решеток. Для предохранения от повреждений, которые могут возникнуть при транспортировке или сборке таких датчиков, для их крепления в напольном исполнении применяют подложку из бумаги или тонкого пластика.

Чтобы обеспечить электрический контакт с измерительной решеткой, на подложке размещают проволочные выводы, которые затем присоединяются к датчику при помощи пайки.

Виды тензодатчиков, включающих в себя активный измерительный элемент, контактные выводы и подложку:

  1. Плоский проволочный.
  2. Фольговый.
  3. Полупроводниковый, с одним или двумя стержнями.
  4. Трубчатый.

Краткая характеристика наиболее распространённых исполнений тензодатчиков приводится далее.

  • Консольные. Предназначены для измерения крутящих и изгибающих моментов, устанавливаются в метах наибольшего прогиба конструкций.
  • Цилиндрические. Наименее компактны, зато позволяют определять значительные напряжения, приближающиеся по своим значениям к пределу текучести лимитирующего материала.
  • S-образные. Дают возможность оценивать трехмерные деформации при объемном напряженно-деформированном состоянии. Чаще других нуждаются в поверке.

Устройство и принцип работы

По типу воздействия на исполнительные элементы конструкции различают тактильные, резистивные, пьезорезонансные, пьезоэлектрические, магнитные и емкостные датчики.

Тактильные

Срабатывают в результате механического действия на чувствительную поверхность. Позволяют устанавливать минимальные деформации, но при неточных настойках могут подавать и ложный сигнал.

Резистивные

Наиболее распространенный тип датчиков. Требуют подключения к слаботочной управляющей цепи, поскольку включают в себя тензорезисторный контур. Надежны при любом состоянии окружающей среды.

Пьезорезонансные

Относятся к устройствам полупроводникового типа, нуждаются в надежном обслуживании и тонкой настройке. Работают по принципу сравнения эталонного сигнала с фактическим.

Пьезоэлектрические

По своему действию подобны измерителям предыдущего типа, но подают сигнал при изменении значений контактных деформаций, прикладываемых к чувствительному элементу.

Магнитные

Изготавливаются из сплавов с переменным значением коэрцитивной силы, используются при измерении усилий в узлах оборудования, работающих в сильных электромагнитных полях.

Емкостные

Предназначены для измерения малых механических напряжений в деталях со сложной конфигурацией, когда изменение длины токопроводящей проволоки изменяет ее электрическую емкость.

Характеристика

Для изготовления тензометрических датчиков необходимо использовать материалы проволок, относительное изменение сопротивления которых пропорционально удлинению в максимальном диапазоне деформаций. При этом коэффициент пропорциональности k должен иметь большие значения. Для компактных устройств со значительной чувствительностью приходится применять материалы, обладающие высоким удельным сопротивлением. При этом температурная зависимость удельного сопротивления при изменении внешних условий должна быть незначительной, а лучше и вовсе отсутствовать.

Условия оптимального использования тензорезисторов:

  • Малое различие между коэффициентами теплового расширения материала конструкции (или узла) и измерительной проволоки устройства.
  • Нечувствительность к термическим напряжениям, которые возникают при соединении измерительного элемента с контролируемой частью оборудования или конструкции (для такого присоединения чаще всего используют пайку).
  • Хорошая обрабатываемость паяных соединений, которая не изменяет эксплуатационные параметры оборудования.
  • Надежность соединения, учитывающая возможные динамические удары и перемещения.

На параметр пропорциональности k влияют коэффициент Пуассона ε (представляющий собой условную меру изменения поперечного сечения детали при приложении к ней растягивающих напряжений) и теплофизические параметры материала, из которого изготовлен тензометрический прибор.

Схемы подключения

Конструкции тензометрических датчиков, в частности, их малая жесткость, вынуждают применять особые способы подключения рассматриваемых элементов. Например, участки проволочной решетки в местах возможного изгиба при деформации часто располагаются поперечно к направлению измерений. Они воспринимают составляющие удлинения, действующие именно в этом направлении, и поэтому недостаточно точно реагируют на силы и деформации продольного направления. Отношение чувствительности измерения удлинений в продольном и поперечном направлениях для датчиков проволочного исполнения находятся в пределах от -0,01 до +0,04.

Влияние описанного фактора уменьшается, если для измерения напряжений, крутящих моментов или усилий использовать фольговые силоизмерительные датчики. По аналогии с печатными схемами, измерительная фольговая решетка, которая расположена на пластмассовой подложке, может быть получена в результате травления тонкой металлической фольги.  Кроме того, токовая нагрузка на тензометрические датчики фольгового типа больше, чем на проволочные, вследствие чего тепло от фольговых тензометров отводится лучше.

Тензорезисторы часто приклеиваются к исследуемому конструктивному элементу. Клеевое соединение обеспечивает постоянную передачу деформации через подложку на измерительную решетку. Поэтому к клеям предъявляется также и ряд особых требований:

  • Высокое сопротивление ползучести.
  • Отсутствие гистерезиса.
  • Влагостойкость.
  • Адгезионная способность.
  • Температуростойкость.

Наибольшую эксплуатационную надежность проявляют эпоксидные смолы холодного твердения. Для экспериментального определения многосторонней деформации используют розеточную систему данных устройств, которые образуют измерительный мост. При этом образованная схема состоит из не менее, чем четырех закрепленных на подложке датчиков, которые размещаются крестообразно, треугольником, т-образно, в виде звезды. Благодаря многолучевому размещению тензорезисторов их удлинения измеряются в двух, трех или четырех направлениях.

Сферы применения

Кроме определения удлинений, которые вызываются действием внешних нагрузок на конструктивные части оборудования, тензометрические датчики могут применяться для измерения собственных (остаточных) напряжений в момент их релаксации, это явление происходит при высверливании или разрезке некоторых конструктивных деталей и узлов.

Тонкопленочные датчики давления, которые изготавливаются путем осаждения из паровой фазы или распыления, используются для определения усилий, напряжений, крутящих моментов и деформаций в изоляционных элементах, которые размещаются непосредственно на полированных мембранах. Для калибровки резистивных элементов используется лазерная подгонка, повышающая точность замеров. Диффузионные полупроводниковые датчики давления могут проникать в кремниевую чувствительную к давлению диафрагму, и не связаны со свойствами поверхности. Это позволяет использовать их в технологиях миниатюрного тензометрирования.

Основным преимуществом тонкопленочных преобразователей является устранение нестабильности, вызванной клеем.

Технология тонких пленок считается более современной и обеспечивает превосходную стабильность при нулевом температурном режиме и полной чувствительности, а также высокую долговечность.

Часто применяемые условия для использования тензодатчиков перечислены далее.

Измерение веса

Необходимо в системах напольного типа, при помощи которых определяют массу груза. Характеризуются минимальными требованиями к точности монтажа и наладки.

Измерение давления

Используется в технологических линиях обработки металлов давлением. Одновременно производится также измерение рабочих сил и упругих деформаций. Датчики снабжаются силоизмерительным устройством с цифровой    индикацией.

Измерение крутящего момента

Применяется для испытательного оборудования станций технического обслуживания автомобильного транспорта.

Определение ускорения

Иногда используется в экспериментальных лабораториях, где занимаются проектированием и испытаниями высокоскоростной рельсовой и безрельсовой техники.

Контроль перемещения

Самые распространенные отрасли применения – сейсмологические станции и фундаменты высокоточного массивного оборудования, преимущественно энергетического.

Плюсы и минусы

Тензорные датчики компактны, удобны при установке, практически не ограничивают работоспособность конструкции, где они установлены. Вместе с тем они часто подвержены эффекту старения, чувствительны к температурным напряжениям и иногда характеризуются повышенным разбросом получаемых данных. Тонкоплёночные тензорезисторы, кроме того, характеризуются низким уровнем выходного сигнала, ограниченными частотными характеристиками и влиянием высокого напряжения на точность получаемых результатов. Чаще других типов применяются в качестве весовых, а также для определения комплекса силовых факторов, постоянно изменяющихся в процессе работы оборудования или конструкции.

Преимущества тензометрических технологий:

  • Быстрое время отклика;
  • Простота компенсации температурных эффектов;
  • Малая чувствительность к динамическим воздействиям.

Недостатки:

  • Невозможность обеспечить более низкие диапазоны измерений;
  • Снижение точности показаний при вибрациях;
  • Необходимость точного совмещения с окружающей средой;
  • Сложность первоначальной настройки.

Выпуск современных тензометрических датчиков регламентируется требованиями ГОСТ 21616-91.

виды, принцип работы и устройство

В различных современных сферах жизнедеятельности человека существует необходимость контроля разных конструкций путем замера параметров и текущего состояния данного элемента. Незаменимыми помощниками в таком деле выступают тензометрические датчики.

Ведущие технологии все чаще используют электронные тензодатчики, среди которых наибольшее распространение получили тензорезистивные модели устройства. Тензометрические элементы могут измерять вес, силу, давление, передвижение и т.п.

Широкое применение нашли тензодатчики для весов, промышленных станков, различных двигателей, используются в строительной области и многих других направлениях.

Виды датчиков

В различных промышленных отраслях применяется огромное множество тензометрических преобразователей. Различают следующие типы устройств:

  • средства измерения силы – датчики сканируют изменения параметров усилия и нагрузки;
  • приборы для измерения проекции ускорения – акселерометры;
  • измерительные средства перемещения испытуемых материалов;
  • тензометрические устройства давления – характеризуются контролем параметров давления различных элементов в разных средах;
  • тензометрические преобразователи крутящего момента.

Для весов тензодатчики являются наиболее типичным конструктивным элементом. В зависимости от применения структуры грузовой принимающей поверхности используются датчики следующих видов:

  • приборы консольного типа;
  • средства измерения в виде латинской литеры S;
  • тензодатчики в форме шайбы;
  • приборы измерения, отдаленно напоминающие форму бочки.

Существует классификация измерительных тензодатчиков, зависящая от конструктивной особенности – элемента чувствительности. Исходным материалом определены такие модели:

  • проволочные – создаются в форме проволоки, материалом служит двухкомпонентный нихром, элементальное соединение фехраль, термостабильный сплав константан;
  • тензометрические датчики из фольги – используются тонкие полоски фольги;
  • полупроводниковые датчики – изготавливаются из таких химических элементов, как кремний, галий, германий.

Принцип функционирования

В основе принципа устройства использован тензоэффект. Его суть заключается в изменении рабочего противодействия полу- и проводниковых элементов во время их растяжения или сжатия – механической деформации.

Тензодатчики представляют собой конструктивный набор из тензорезистора, который имеет коммуникативную точку на панели. Последняя соединяется с материалом для измерения. Функциональная схема срабатывания тензометрического датчика заключается в том, что происходит воздействие на элемент чувствительности. Подсоединение прибора к источнику питания проводится при помощи электроотводов, которые имеют контакт с чувствительной пластиной.

Контактные места характеризуются наличием постоянного напряжения. Тензодатчик принимает на себя деталь через специальную подложку. Масса материала прерывает цепь за счет деформационных искажений. Полученный процесс трансформируется в электрический сигнал тока.

Тензометрический датчик давления зачастую используется с тензоусилителями переменного тока. В данной системе совершается амплитудная модуляция напряжения, которая подается непосредственно на преобразовательные датчики.

Устройство тензодатчика

Тензометрическое средство измерения состоит из:

  • упругого элемента;
  • тензорезистора;
  • корпуса прибора;
  • герметичного разъема.

Под упругим элементом подразумевается тело, принимающее на себя нагрузку. В основном производится из специальных марок стали, которые заранее прошли термическую обработку. Это оказывает влияние на получение стабильных показаний. Форма изготовления представлена в виде стержня, кольца или консоли. Стержневая конструкция более востребована и широко распространена.

Тензорезистор – это проволочный или фольговый резисторный узел, который приклеивается к стержню. Данная деталь тензометрического датчика меняет свое сопротивление относительно деформации стержня, а деформационное искажение, в свою очередь, пропорционально нагрузке.

Корпус измерительного прибора предохраняет внутреннюю конструкцию от всевозможных механических повреждений, в том числе и от негативных воздействий окружающей обстановки. Корпус соответствует нормам международного стандарта и имеет различные формы.

Герметичный разъем необходим для коммуникации датчика с дополнительным оборудованием (весы, усилители и т.п.) посредством кабеля. Существуют вариативные схемы соединения. Конструктивные особенности некоторых тензодатчиков предусматривают замену кабеля.

Датчики измерения силы

Тензометрические датчики силы имеют другое распространенное название – динамометры. Данные средства измерения являются составной частью весового оборудования. Их необходимость трудно переоценить, так как они функционируют во всех автоматизированных технологических системах любого производства. Они нашли применение в сфере сельского хозяйства, медицине, металлургии, автомобилестроении и т.д.

В данном методе измерений происходит множество манипуляций, и в соответствии с этим различают несколько типов тензодатчиков:

  • тактильные – подразделяются на преобразователи усилия, проскальзывания и касания;
  • резистивные – используют тензорезистор и имеют линейный сигнал выхода;
  • пьезорезонансные – характеризуются прямым и обратным эффектом, который обеспечивает специальный датчик – резонатор;
  • пьезоэлектрические – устойчивы к окружающей температуре, высокопрочные, используется непосредственный пьезоэффект;
  • магнитные – функционируют на явлении магнитострикции, изменяющей геометрию размеров в магнитной области;
  • емкостные – средства измерения параметрического типа, являющиеся конденсатором.

Датчики измерения веса

Тензометрические датчики веса состоят из трех элементов:

  1. Тензорезистор.
  2. Балка изгиба.
  3. Кабель.

Датчики используются в весовом оборудовании промышленного назначения и личного пользования. Более популярны данные средства измерения в производственных сферах и имеют такие типы:

  • консольные устройства – алюминиевые или стальные заготовки. Стальные могут быть исполнены в форме бочки или шайбы, обладают высокой герметичностью;
  • балочные устройства – измеряют нагрузки на платформенных и мостовых конструкциях.

Преимущества тензодатчиков

Они следующие:

  • Высокоточные замеры параметров.
  • Не допускают искажения информации.
  • Совместимость с замерами напряжений.
  • Компактные габаритные размеры.

Недостатком можно считать потерю чувствительности функционирующих элементов при критических перепадах температуры.

Тензодатчики

| датчики и зондирование

Аксессуары для тензодатчиков

Продукты для помощи в применении и тестировании тензодатчиков, включая модули для заканчивания мостов, клеи, резисторы и комплекты для нанесения.

Просмотреть все аксессуары для тензометрических датчиков Мембранные тензодатчики

Мембранные тензодатчики представляют собой полноценный мост для удобной установки, доступны различные диаметры для соответствия предполагаемому размеру диафрагмы.

Просмотреть все мембранные тензодатчики Двойные параллельные тензодатчики

Двойные параллельные тензодатчики тензодатчики имеют две измерительные сетки, расположенные параллельно друг другу. Типичные области применения включают измерения изгибаемых балок

Посмотреть все двойные параллельные тензодатчики Тензодатчики кручения и сдвига

Тензорезисторы сдвига / крутящего момента предназначены для измерения деформации сдвига и крутящего момента, типичные применения — измерения торсионных стержней и определение касательных напряжений в тензодатчиках поперечной балки.

Просмотреть все тензодатчики кручения и сдвига Тензодатчики с Т-образной розеткой

Тензодатчики с тройниковой розеткой предназначены для измерения ортогональных деформаций, когда известны основные направления напряжения. Все шаблоны имеют две сетки, ориентированные под углами 0 ° и 90 °.

Просмотреть все тензодатчики с Т-образной розеткой Линейные тензодатчики

Тензодатчики с линейной диаграммой направленности — это тензодатчики с наиболее простой геометрией, предназначенные для измерения деформации только в одном направлении.

Просмотреть все линейные тензодатчики Розеточные тензодатчики

Тензодатчики Rosette имеют три измерительные сетки, расположенные под углом 0 ° / 45 ° / 90 ° или 0 ° / 60 ° / 120 °

Просмотреть все тензодатчики Rosette Тензодатчики

— Типы

Тензодатчики — это тип датчика, используемый для измерения изменения силы посредством растяжения и сжатия.Обычно четыре тензодатчика используются в конфигурации моста Уитстона для создания тензодатчика (также известного как датчик силы). Тензодатчики — это резистивные элементы, которые изменяют свое сопротивление пропорционально величине деформации, которой они подвергаются, в то время как деформация пропорциональна силе, приложенной к материалу подложки датчика (обычно стали или алюминию).

Существуют различные типы тензодатчиков, изготовленные из разных материалов, для различных целей. Вот краткое изложение различных типов пленок и того, для чего их следует использовать.

Тензодатчики из кремния и фольги


Споры между кремнием и склеенной фольгой ведутся уже давно. Многие когда-то предполагали, что когда будет создан кремниевый вариант, он заменит все фольгированные калибры, однако этого не произошло.

С одной стороны, фольговые манометры хороши тем, что имеют относительно низкую стоимость и хорошую производительность в областях с высокими напряжениями. Однако в случаях, когда имеется более низкая деформация, сигнал датчика фольги может стать слишком слабым, и это больше не является эффективным методом измерения.

Именно здесь на помощь приходят кремниевые манометры. Это более «прочный» вариант, способный генерировать мощные сигналы, обеспечивающие широкую полосу пропускания, а также сокращенное время отклика. Во многих случаях эти преимущества являются основной причиной выбора кремниевых тензодатчиков вместо фольги.

Использование этих разных фильмов также имеет значение, почему они предпочтительнее других. У датчиков из фольги есть органическая основа, на которую нанесена эпоксидная пленка, чтобы их можно было установить на датчик.Проблема, которая может возникнуть с этой подложкой, заключается в том, что она может проявлять ползучесть и гистерезис. Чтобы решить эту проблему, силиконовые манометры крепятся к преобразователю с помощью эпоксидной смолы с использованием микропокрытия эпоксидной смолы или стекла. Это помогает уменьшить гистерезис и повторяемость.

Для приложений, где требуется что-то еще более точное или которые работают при высоких температурах и суровых условиях окружающей среды, все же требуется другой тип тензодатчика.

Тензодатчики тонкопленочные

Для приложений, требующих повышенной точности, тонкопленочные тензодатчики являются решением.Помимо надежности, они предлагают максимальную линейность и точность из всех вариантов тензодатчиков.

Одним из основных преимуществ тонкопленочных тензодатчиков является то, что в процессе производства тензодатчик становится молекулярно связанным с материалом подложки датчика (обычно сталью или алюминием) без необходимости в органическом эпоксидном слое, который может расширяться и сжиматься с изменения температуры или влажности. Кроме того, вибрация или внешние нагрузки могут со временем отслаивать этот органический слой.Отсутствие органического слоя в тонкопленочных тензодатчиках дает ряд преимуществ по сравнению с датчиками из фольги или кремния, такими как более низкие температурные коэффициенты, меньшая ползучесть, меньший гистерезис и в целом лучшая точность. Они также более прочные и лучше подходят для работы в условиях более высоких температур.

Тонкопленочные тензодатчики обычно имеют коэффициент измерения около 2, что аналогично датчикам из фольги (коэффициент измерения от 2 до 5) и намного ниже, чем у кремниевых датчиков деформации (коэффициент измерения до 200).Это означает, что величина выходного сигнала тонкопленочного тензодатчика намного ниже, чем у кремниевого тензодатчика, однако с надлежащей электроникой обработки сигналов этот более низкий выходной сигнал редко вызывает проблемы.

С другой стороны, тонкопленочные тензодатчики обычно имеют сопротивление моста между 1000–10 000 Ом, в то время как кремниевые или связанные тензодатчики обычно имеют сопротивление изоляции между 350–1000 Ом. Это означает, что тензодатчик будет потреблять меньше энергии, благодаря чему тонкопленочные тензодатчики отлично подходят для приложений с батарейным питанием.

Дополнительные соображения

Процесс напыления, используемый в тонкопленочных тензодатчиках, обычно лучше подходит для миниатюрных тензодатчиков (чем больше количество деталей, которые помещаются в камеру осаждения, тем ниже стоимость единицы датчика). Можно изготавливать и более крупные детали, однако они занимают больше места в камере, снижая производительность и увеличивая затраты.

Создание прототипа может быть немного сложнее с использованием напыляемого тонкопленочного датчика веса.В отличие от тензодатчиков других типов, вы не можете просто купить тензодатчики и приклеить их в том месте, где вы хотите измерить деформацию; Процесс распыления требует более тщательного планирования и проектных работ. Типичное время выполнения работ для специального напыляемого тонкопленочного весоизмерительного датчика может достигать 8-12 недель, однако тем временем, стандартные датчики веса могут быть подходящей заменой.

Одним из самых больших недостатков тонкопленочных тензодатчиков является то, что, поскольку распыление — это процесс осаждения, все тензодатчики, составляющие мост Уитстона, должны располагаться на одной и той же плоской поверхности детали.Однако с помощью умных инженерных и конструкторских решений это обычно можно преодолеть, чтобы получить лучшие результаты по сравнению с другими типами тензодатчиков.

У вас есть вопросы или нужна рекомендация по тензодатчикам для вашего тензодатчика? Мы здесь, чтобы помочь! SMD Sensors предоставляет первоклассные услуги по индивидуальному проектированию и проектированию тонкопленочных датчиков веса и сборок датчиков веса. Мы сертифицированы по стандартам ISO9001 и ISO13485, что делает нас хорошо подготовленными для использования в промышленных или медицинских устройствах.

Связанные

Что такое тензодатчик и как он работает? • Michigan Scientific

Что измеряют тензодатчики?

Первое, что нужно понять при обсуждении тензодатчиков, — это то, что они измеряют. Тензодатчик — это датчик, измеренное электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от деформации. Деформация — это деформация или смещение материала в результате приложенного напряжения. Напряжение — это сила, приложенная к материалу, деленная на площадь поперечного сечения материала.Тензодатчики предназначены для фокусировки напряжения через элементы балки, на которых расположены тензодатчики. Тензодатчики преобразуют приложенную силу, давление, крутящий момент и т. Д. В электрический сигнал, который можно измерить. Сила вызывает деформацию, которая затем измеряется тензодатчиком путем изменения электрического сопротивления. Затем измерения напряжения собираются с помощью сбора данных.

Как измеряется деформация?

Теперь, когда процесс измерения деформации установлен, следующим шагом при использовании тензодатчиков является получение полезных данных.Тензодатчик должен быть подключен к электрической цепи, способной точно реагировать на мельчайшие изменения сопротивления, связанные с деформацией. В схеме с разделенным мостом можно использовать несколько тензодатчиков для измерения небольших изменений электрического сопротивления. Это называется мостом Уитстона. В конфигурации моста Уитстона напряжение возбуждения прикладывается к цепи, а выходное напряжение измеряется в двух точках в середине моста. Когда на тензодатчик не действует нагрузка, мост Уитстона сбалансирован и выходное напряжение равно нулю.Любое небольшое изменение материала под тензодатчиком приводит к изменению сопротивления тензодатчика по мере того, как он деформируется вместе с материалом. Это приводит к нарушению баланса моста, что приводит к изменению выходного напряжения. Как указывалось ранее, изменение сопротивления незначительное, а это означает, что для правильного определения изменений часто требуется усиление сигнала. Процесс усиления усиливает изменения сигнала деформации; однако это также приводит к обнаружению большего количества нежелательного шума в сигнале.Обработка сигнала отфильтровывает избыточный шум, обеспечивая точные и понятные данные.

Michigan Scientific предоставляет ресурсы, необходимые для получения наилучших результатов измерения силы и крутящего момента. Мы производим одноканальные тензометрические усилители и многоканальные тензометрические усилители для наших сборок контактных колец. Эти усилители отличаются высокоточным возбуждением моста, регулируемыми извне шунтирующим сопротивлением и усилением, а также возможностью дистанционного включения / выключения возбуждения моста.Наши усилители создают сильные сигналы с минимальным шумом. Наряду с нашими продуктами, наш штат высококвалифицированных технических специалистов способен измерить различные детали и области применения. Чтобы узнать больше о наших продуктах или услугах или сделать запрос, свяжитесь с Michigan Scientific сегодня.

Представленное изображение любезно предоставлено Кристианом В. / CC BY.

Тензодатчик | инструмент | Britannica

Тензодатчик , устройство для измерения изменений расстояний между точками твердых тел, возникающих при деформации тела.Тензодатчики используются либо для получения информации, на основе которой могут быть рассчитаны напряжения (внутренние силы) в телах, либо в качестве показывающих элементов на устройствах для измерения таких величин, как сила, давление и ускорение.

До 1930-х годов в большинстве тензодатчиков использовались составные механические рычажные системы или зеркала и оптические рычаги. Обычными были увеличения от 1200 до 1, и были измерены деформации размером около 1 микрона (0,00005 дюйма). Калибровочная длина этих инструментов составляла от 1 / 2 до 1 дюйма.(1 1 / 4 до 2 1 / 2 см), а их сравнительно большой размер и вес сделали их неспособными точно реагировать на колебания деформации, возникающие в результате динамической нагрузки.

Тензорезистор — ценный инструмент в области экспериментального анализа напряжений. Он работает по принципу, обнаруженному британским физиком Уильямом Томпсоном (позже лордом Кельвином) в 1856 году, что электрическое сопротивление медной или железной проволоки изменяется, когда проволока либо растягивается, либо сжимается.

Калибр, показанный на рисунке, состоит из отрезка очень тонкой проволоки, скрученной в виде сетки и скрепленной между двумя листами очень тонкой бумаги. Он прочно приклеен (приклеен) к поверхности, на которой должна быть измерена деформация, и запитывается электрическим током. Когда деталь деформируется, датчик следует за любым растяжением или сжатием поверхности, и его сопротивление соответственно изменяется. Это изменение сопротивления усиливается и преобразуется в деформацию после надлежащей калибровки.

Тензодатчик

Encyclopædia Britannica, Inc. Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишись сейчас

Проволочные сетки были первой коммерческой формой измерителя сопротивления; теперь они производятся в виде плоской фольги с помощью печатных технологий в виде сетки на пластиковой основе.

Измерители сопротивления изготавливаются различных форм, размеров и типов, в основном размером с почтовую марку; калибровочная длина не более 0.Доступны 015 дюймов (0,038 см), и могут быть обнаружены деформации до 0,000001 дюйма на дюйм. Эти датчики можно использовать на поверхности практически любого твердого материала или врезать внутрь бетона; будучи легкими, они особенно подходят для измерения быстро меняющихся деформаций и деформаций вращающихся валов.

Измерители сопротивления

могут быть классифицированы как преобразователи, или , устройства для преобразования механического смещения в электрический сигнал.

Двумя другими методами измерения деформации объекта являются фотоупругость и голография с анализом напряжений.Фотоупругость обеспечивает визуальный метод наблюдения за деформацией объекта путем просмотра эффектов поляризованного света на материале с двойным преломлением (двойным преломлением), прикрепленном к объекту. Когда тестовый объект подвергается нагрузке, полосы в материале с двойным лучепреломлением представляют области деформации внутри объекта. Нагрузочная голография также позволяет непосредственно визуально наблюдать деформацию объекта. Голограмма объекта накладывается на объект. Пока исходный объект и голограмма совпадают, ничего не наблюдается.Однако, если объект подвергается стрессу, образуются узоры бахромы, по которым можно определить нагрузку на объект.

Понимание преимуществ технологии тензодатчиков в

Включение технологии тензодатчиков в медицинские устройства и оборудование OEM

Процесс, с помощью которого инженеры-конструкторы включают технологию тензодатчиков в конструкции медицинских устройств, может быть узкоспециализированным. Реализация часто регулируется отраслевыми или правительственными постановлениями, которые могут напрямую влиять на окончательные проектные требования.

В HBM после технического брифинга по работе технологии и обсуждения с клиентами применимых нормативных стандартов создается первоначальная концепция конструкции датчика прототипа. Этот процесс включает в себя подробный анализ применения и рекомендации по выбору наилучшего типа калибра для достижения запланированных характеристик продукта с различной геометрией, отверстиями и вырезами, сопротивлениями, резьбой и другими опциями. Используя анализ методом конечных элементов и другие передовые инструменты инженерного проектирования, определяется подходящее место на прототипе для тензодатчика.Затем датчик включается при определенных условиях эксплуатации. В рамках этого процесса проектировщик стратегически ослабит элемент конструкции, чтобы допустить определенные прогибы при приложенной нагрузке, позволяя элементу имитировать структурные поведенческие свойства в реальных условиях использования. Затем он калибруется и регулируется для выполнения идеальных, точных и повторяемых измерений. Внутренние испытания этих деталей также должны проводиться в соответствии с отраслевыми стандартами и руководящими принципами OEM.После того, как успешный прототип построен, протестирован и принят заказчиком, он отправляется в производство.

HBM обладает уникальными собственными возможностями по производству деталей с тензометрическим датчиком в течение всего 24 часов от анализа до разработки прототипа. В зависимости от сроков и требуемых объемов детали могут производиться на любом из трех полностью укомплектованных штатами производственных предприятий HBM, расположенных в США, Европе и Азии. HBM также может добавить любую необходимую деталь для ввода нагрузки с дополнительными возможностями внутреннего тестирования, чтобы гарантировать проектирование, разработку и производительность точной подсборки.

Производитель медицинского оборудования может также выбрать самостоятельное изготовление готовых датчиков из калиброванной части прототипа. Однако стратегические преимущества собственного опыта производителя тензодатчиков позволяют заказчику иметь полную уверенность в качестве и единообразии производимых датчиков. Каждый датчик тестируется в соответствии с теми же строгими внутренними стандартами, что и первоначальный прототип, и поставщик стремится обеспечить точность и надежность критически важного компонента и его своевременную доставку в соответствии с графиками производства устройства.Такое снижение риска собственного производства в конечном итоге может сэкономить производителю устройства драгоценное время, затраты и ресурсы.

Тензодатчики | Сигналы электрического оборудования

Если полоса проводящего металла растянуть, она станет тоньше и длиннее, и оба изменения приведут к увеличению электрического сопротивления от конца к концу. И наоборот, если полоса проводящего металла подвергается сжимающей силе (без коробления), она расширяется и укорачивается. Если эти напряжения поддерживаются в пределах предела упругости металлической полосы (так что полоса не деформируется постоянно), полосу можно использовать в качестве элемента измерения физической силы, величины приложенной силы, выведенной из измерения ее сопротивления.

Что такое тензодатчик?

Такое устройство называется тензодатчиком . Тензодатчики часто используются в исследованиях и разработках в области машиностроения для измерения напряжений, создаваемых оборудованием. Испытания компонентов самолета — это одна из областей применения: крошечные тензометрические полоски приклеиваются к конструктивным элементам, соединениям и любым другим важным компонентам планера для измерения напряжений. Большинство тензодатчиков меньше почтовой марки и выглядят примерно так:

Проводники тензодатчика очень тонкие: если они сделаны из круглой проволоки, то около 1/1000 дюйма в диаметре.В качестве альтернативы, проводники тензодатчиков могут быть тонкими полосками металлической пленки, нанесенной на непроводящий материал подложки, называемый несущей , . Последняя форма тензодатчика представлена ​​на предыдущем рисунке. Название «клееный датчик» дается тензодатчикам, которые приклеиваются к более крупной конструкции под нагрузкой (так называемый испытательный образец ). Задача прикрепления тензодатчиков к испытуемым образцам может показаться очень простой, но это не так. «Калибровка» — это самостоятельное ремесло, абсолютно необходимое для получения точных и стабильных измерений деформации.Также можно использовать несмонтированный калибровочный провод, натянутый между двумя механическими точками, для измерения натяжения, но этот метод имеет свои ограничения.

Тензодатчик сопротивления

Типичное сопротивление тензодатчика находится в диапазоне от 30 Ом до 3 кОм (без напряжения). Это сопротивление может изменяться только на долю процента для всего диапазона усилия датчика, учитывая ограничения, налагаемые пределами упругости материала датчика и испытуемого образца. Силы, достаточно большие, чтобы вызвать более сильные изменения сопротивления, необратимо деформируют испытательный образец и / или сами проводники датчика, тем самым разрушив датчик как измерительное устройство.Таким образом, чтобы использовать тензодатчик в качестве практического инструмента, мы должны измерять чрезвычайно малые изменения сопротивления с высокой точностью.

Схема измерения моста

Для такой высокой точности требуется мостовая измерительная схема. В отличие от моста Уитстона, показанного в предыдущей главе, с использованием детектора нулевого баланса и человека-оператора для поддержания состояния баланса, мостовая схема тензодатчика показывает измеренную деформацию по степени дисбаланса и использует прецизионный вольтметр в центре. моста, чтобы обеспечить точное измерение этого дисбаланса:

Обычно рычаг реостата моста (R 2 на схеме) устанавливается на значение, равное сопротивлению тензодатчика без приложения силы.Два передаточных рычага моста (R 1 и R 3 ) установлены равными друг другу. Таким образом, без приложения силы к тензодатчику мост будет симметрично сбалансирован, и вольтметр покажет ноль вольт, что означает нулевую силу на тензодатчике. Поскольку тензодатчик либо сжимается, либо растягивается, его сопротивление будет уменьшаться или увеличиваться соответственно, таким образом разбалансируя мост и создавая показания на вольтметре. Эта схема с одним элементом моста, изменяющим сопротивление в ответ на измеряемую величину (механическую силу), известна как четвертьмостовая схема .

Поскольку расстояние между тензодатчиком и тремя другими сопротивлениями в мостовой схеме может быть значительным, сопротивление провода оказывает значительное влияние на работу схемы. Чтобы проиллюстрировать влияние сопротивления проводов, я покажу ту же принципиальную схему, но добавлю два обозначения резисторов, последовательно с тензодатчиком, чтобы обозначить провода:

Сопротивление проводов

Сопротивление тензодатчика (R калибр ) — не единственное измеряемое сопротивление: сопротивления проводов R wire1 и R wire2 , включенные последовательно с R калибром , также влияют на сопротивление нижней половины. плеча реостата моста и, следовательно, вносят свой вклад в показания вольтметра.Это, конечно, будет ошибочно интерпретировано измерителем как физическая нагрузка на измеритель.

Хотя этот эффект нельзя полностью устранить в этой конфигурации, его можно минимизировать добавлением третьего провода, соединяющего правую часть вольтметра непосредственно с верхним проводом тензодатчика:

Поскольку третий провод практически не пропускает ток (из-за чрезвычайно высокого внутреннего сопротивления вольтметра), на его сопротивлении не будет падать какое-либо существенное напряжение.Обратите внимание на то, как сопротивление верхнего провода (R wire1 ) было «шунтировано» теперь, когда вольтметр подключается непосредственно к верхнему выводу тензодатчика, оставляя только сопротивление нижнего провода (R wire2 ), чтобы способствовать любому паразиту. сопротивление последовательно с датчиком. Не идеальное решение, конечно, но вдвое лучше, чем на прошлой схеме!

Однако есть способ уменьшить ошибку сопротивления провода, выходящую далеко за рамки только что описанного метода, а также помочь уменьшить другой вид погрешности измерения, связанной с температурой.

Изменение сопротивления при температуре

Плохая особенность тензодатчиков — изменение сопротивления при изменении температуры. Это свойство, общее для всех проводников, у одних больше, чем у других. Таким образом, наша четвертьмостовая схема, показанная на рисунке (с двумя или тремя проводами, соединяющими датчик с мостом), работает как термометр так же хорошо, как и индикатор деформации. Если все, что мы хотим сделать, это измерить напряжение, это плохо. Однако мы можем преодолеть эту проблему, используя «манекен» тензодатчика вместо R 2 , так что оба элемента плеча реостата будут изменять сопротивление в той же пропорции при изменении температуры, тем самым нейтрализуя влияние изменение температуры:

Резисторы R 1 и R 3 имеют одинаковую величину сопротивления, а тензодатчики идентичны друг другу.Без приложения силы мост должен быть в идеально сбалансированном состоянии, а вольтметр должен регистрировать 0 вольт. Оба датчика прикреплены к одному и тому же образцу для испытаний, но только один размещается в таком положении и ориентации, чтобы он мог подвергаться физическому напряжению (активный датчик ). Другой датчик изолирован от всех механических нагрузок и действует просто как устройство компенсации температуры (манекен ). Если температура изменится, сопротивление обоих датчиков изменится на один и тот же процент, и состояние баланса моста останется неизменным.Только дифференциальное сопротивление (разница сопротивлений между двумя тензодатчиками), создаваемая физической силой на испытуемом образце, может изменить баланс моста.

Сопротивление провода не влияет на точность схемы так сильно, как раньше, потому что провода, соединяющие оба тензодатчика с мостом, имеют примерно одинаковую длину. Следовательно, верхняя и нижняя секции реостатного рычага моста содержат примерно одинаковое количество паразитного сопротивления, и их эффекты имеют тенденцию нейтрализоваться:

Четверть-мостовые и полумостовые схемы

Несмотря на то, что теперь в мостовой схеме два тензодатчика, только один реагирует на механическую нагрузку, и поэтому мы все равно будем называть эту схему четвертьмостовой .Однако, если мы возьмем верхний датчик деформации и расположим его так, чтобы на него воздействовала сила, противоположная силе, противоположной нижнему датчику (то есть, когда верхний датчик сжимается, нижний датчик будет растянут, и наоборот), мы будем У оба датчика реагируют на деформацию, и мост будет более чувствителен к приложенной силе. Это использование известно как полумост . Поскольку оба тензодатчика будут увеличивать или уменьшать сопротивление в одинаковой пропорции в ответ на изменения температуры, влияние изменения температуры остается нивелированным, и схема будет иметь минимальную ошибку измерения, вызванную температурой:

Пример того, как пара тензодатчиков может быть прикреплена к испытуемому образцу для получения этого эффекта, проиллюстрирован здесь:

Без приложения силы к испытуемому образцу оба тензодатчика имеют одинаковое сопротивление, а мостовая схема сбалансирована.Однако, когда к свободному концу образца прикладывается направленная вниз сила, он изгибается вниз, одновременно растягивая датчик № 1 и сжимая датчик № 2:

Полномостовые схемы

В приложениях, где такие дополнительные пары тензодатчиков могут быть прикреплены к испытуемому образцу, может быть полезно сделать все четыре элемента моста «активными» для еще большей чувствительности. Это называется полномостовой схемой :

Как полумостовая, так и полная мостовая конфигурации обеспечивают большую чувствительность по сравнению с четвертьмостовой схемой, но часто невозможно прикрепить дополнительные пары тензодатчиков к испытуемому образцу.Таким образом, четвертьмостовая схема часто используется в системах измерения деформации.

По возможности лучше всего использовать конфигурацию с полным мостом. Это верно не только потому, что он более чувствителен, чем другие, но и потому, что он линейный, , а другие нет. Четвертьмостовые и полумостовые схемы обеспечивают выходной сигнал (дисбаланс), который только на приблизительно пропорционален приложенной силе тензодатчика. Линейность или пропорциональность этих мостовых схем является наилучшей, когда величина изменения сопротивления из-за приложенной силы очень мала по сравнению с номинальным сопротивлением датчика (ов).Однако с полным мостом выходное напряжение прямо пропорционально приложенной силе без каких-либо приближений (при условии, что изменение сопротивления, вызванное приложенной силой, одинаково для всех четырех тензодатчиков!).

В отличие от мостов Уитстона и Кельвина, которые обеспечивают измерения в состоянии идеального баланса и, следовательно, работают независимо от напряжения источника, величина напряжения источника (или «возбуждения») имеет значение в таком несбалансированном мосте. Следовательно, мосты тензодатчиков рассчитаны в милливольтах при дисбалансе, создаваемом на вольт возбуждения, на единиц измерения силы.Типичный пример тензодатчика того типа, который используется для измерения силы в промышленных условиях, составляет 15 мВ / В при 1000 фунтах. То есть при приложенной силе ровно в 1000 фунтов (сжимающей или растягивающей) мост будет разбалансирован на 15 милливольт на каждый вольт напряжения возбуждения. Опять же, такая цифра является точной, если мостовая схема полностью активна (четыре активных тензодатчика, по одному в каждом плече моста), но только приблизительно для полумостовых и четвертьмостовых схем.

Тензодатчики

могут быть приобретены в виде комплектов, с элементами тензодатчика и мостовыми резисторами в одном корпусе, герметизированными и инкапсулированными для защиты от элементов и снабженными точками механического крепления для крепления к машине или конструкции.Такой пакет обычно называется тензодатчиком .

Как и многие другие темы, рассматриваемые в этой главе, тензодатчики могут стать довольно сложными, и полная диссертация по тензодатчикам выходит за рамки этой книги.

ОБЗОР:

  • Тензодатчик — это тонкая полоска металла, предназначенная для измерения механической нагрузки путем изменения сопротивления при напряжении (растяжении или сжатии в пределах своего предела упругости).
  • Изменения сопротивления тензодатчика обычно измеряются в мостовой схеме, чтобы обеспечить точное измерение небольших изменений сопротивления и обеспечить компенсацию изменений сопротивления из-за температуры.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

В чем разница между тензодатчиками?

Кратко:

  • Производство полупроводников, станки для лазерной резки, сборка электроники и системы автоматизации лабораторий требуют прецизионных линейных модулей, которые должны работать с высокой точностью конечной точки и плавным перемещением с минимальной вибрацией.
  • Конструкция корпуса модуля и материалы конструкции являются критическими факторами, которые могут определять долгосрочную точность и воспроизводимость.
  • Независимо от того, насколько хорошо спроектированы и спроектированы, линейные модули нуждаются в надлежащей смазке на протяжении всего жизненного цикла для обеспечения точного и стабильного движения.

Готовые к установке линейные модули используются во многих различных отраслях промышленности для перемещения материалов, продуктов и производственной оснастки на самых разных станках.

У проектировщиков машин есть несколько вариантов выбора при выборе линейных модулей в зависимости от конкретных производственных и эксплуатационных требований. Но есть некоторые отрасли и системные приложения, где точное и точное движение является наиболее важным требованием.

В частности, для таких приложений, как производство полупроводников, станки для лазерной резки, сборка электроники и системы автоматизации лабораторий, требуются прецизионные линейные модули, которые должны работать с чрезвычайно высокой точностью конечной точки и плавным перемещением с минимальной вибрацией на протяжении всего цикла движения.

Понимание нескольких ключевых характеристик конструкции и производительности, которые отличают прецизионные линейные модули, может помочь разработчикам машин и систем выбрать лучшие продукты, удовлетворяющие требованиям машин, которые они создают.


Необходимость точного движения

Сверхточное и деликатное движение для лазерной резки, автоматизированных систем отбора проб в медицинском испытательном оборудовании или перемещения полупроводниковых пластин через производственный инструмент требует чрезвычайно стабильного, почти безвибрационного движения во время перемещения. Достижение целевой конечной точки с максимальной точностью — основная цель.

Стабильное движение часто имеет решающее значение для защиты чрезвычайно хрупких материалов от повреждений или деградации, вызванных линейным перемещением.Прекрасным примером являются полупроводниковые пластины: они чрезвычайно хрупкие, и готовая пластина может содержать микросхемы, потенциально стоящие миллионы долларов, в зависимости от размера.

Каждую пластину необходимо транспортировать через сотни этапов процесса, и каждый раз, когда она перемещается с одного этапа на другой, вибрация в линейном модуле рискует повредить рабочую пластину, уменьшив ее конечное значение. Чем меньше вибрация, тем меньше риск.

Точность конечной точки не менее важна для повышения производительности.Если лоток с электронными деталями перемещается через высокоскоростной автоматизированный процесс сборки, максимальная производительность достигается, когда линейный модуль подает лоток в сборочный инструмент с точностью до микронного уровня. ВНИМАНИЕ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Также важно отметить, что это стабильное движение и точность конечной точки должны воспроизводиться через тысячи циклов движения каждый день. Если для точной настройки расположения деталей требуется несколько миллисекунд, эти миллисекунды добавляют к часам дополнительного производственного времени, уменьшая пропускную способность и потенциально увеличивая затраты и влияя на графики поставок.

Для достижения этих целей обязательно учитывайте ключевой дизайн, материалы, конструкцию и функциональность, присущие высокопроизводительным прецизионным линейным модулям.


Конструкционные материалы

Конструкция корпуса модуля и материалы конструкции являются критическими факторами, которые могут определять долгосрочную точность и воспроизводимость.

В мире линейных модулей алюминий или сталь чаще всего используются для создания корпусов или «профилей». Алюминиевые кожухи обычно используются в более стандартных линейных модулях, поскольку их можно экономично экструдировать, чтобы удовлетворить более широкий диапазон размеров и длины модулей.

Однако важно учитывать прецизионные линейные модули, изготовленные со стальными механически обработанными корпусами. Эти корпуса обычно демонстрируют гораздо меньшую модульную эластичность и отклонение от желаемой траектории движения по сравнению с модулями на основе алюминия (которые также очень стабильны, но попросту не на том уровне, который могут выдержать стальные корпуса).

Модульная эластичность заставляет модуль принимать форму рамы машины, на которой он установлен. В случае экструдированного алюминиевого корпуса, если есть какое-либо отклонение — например, скручивание или изгиб в месте крепления модуля — оно может отражать это отклонение.

Поскольку прецизионные линейные модули имеют обработанные стальные корпуса, такого рода отклонения предотвращаются, обеспечивая очень высокую плоскостность или прямолинейность хода. Это способствует снижению вибрации, точности конечных точек и повторяемости местоположения. Кроме того, ищите модули с обработанной базовой кромкой со встроенными направляющими на корпусе. Некоторые компании, такие как Bosch Rexroth, даже позволяют пользователю указывать, на какой стороне находится контрольный край машины, для более быстрого монтажа и легкого выравнивания.

Правильный выбор размера для правильного применения

Если требуется очень точная работа, убедитесь, что выбрали компоненты правильного размера, чтобы выдержать нагрузку. Например, осевая или крутильная нагрузка может потребовать более широких или более тяжелых компонентов, чем простая радиальная нагрузка. Кроме того, для многих передовых приложений в станках, производстве полупроводников и электроники производственные системы относительно невелики, требуя компактных прецизионных модулей, которые легко помещаются в ограниченное машинное пространство.Многие поставщики предлагают разные размеры.

Кроме того, важно учитывать другие основные критерии проектирования линейного перемещения, такие как среда, в которой работает система, угол, под которым установлена ​​нагрузка, требуемая скорость, расстояние перемещения и требуемый рабочий цикл. В отрасли это известно как ПРОТЯЖЕННЫЕ (нагрузка, ориентация, скорость, перемещение, точность, окружающая среда и рабочий цикл).

Прецизионные модули Bosch Rexroth идеально подходят для приложений, которые должны работать с высокой точностью конечных точек и минимальной вибрацией на протяжении всего цикла движения.

Компоненты движения

Точное и стабильное движение также является продуктом компонентов движения, которые приводят в действие линейный модуль. Для прецизионных линейных модулей оптимальным решением являются шарико-винтовые передачи.

Шарико-винтовые передачи чрезвычайно эффективны при преобразовании вращательного движения в поступательное. В качестве механических приводных элементов они могут устанавливаться в положениях X-Y-Z и выполнять движения с необходимой точностью и повторяемостью.

Шарико-винтовые пары с полноконтактными уплотнениями предлагают уникальное сочетание высокой жесткости, высокой точности и респектабельной скорости, что делает их полезными в широком спектре приложений, связанных с точным перемещением.В частности, их способность выдерживать значительную осевую нагрузку часто делает их лучшим выбором, чем линейные двигатели, особенно для резки металла, дерева и камня.

Не менее важна конструкция линейных направляющих в прецизионных модулях. Точность линейных направляющих зависит от многих факторов: от правильности рельса, по которому движется каретка или подшипник, дорожек качения внутри подшипника, по которым перемещаются шарики или ролики, и от плоскостности монтажной поверхности рельса.

Одной из наиболее важных областей, которую необходимо оценить, является плавность рециркуляции шарика внутри каретки во время его движения по рельсу. На приложения с очень высоким диапазоном точности может отрицательно повлиять даже незначительное движение шариков в рециркуляционной камере или просто небольшой поворот рельсовой системы вокруг своей оси.

Любой прогиб или зазор вообще снижает точность, а любая неровность рециркуляции шариков может привести к неточности.Чтобы решить эту проблему, ведущие поставщики линейных модулей включают направляющие, которые оптимизируют рециркуляцию в ключевых точках перехода, обеспечивая чрезвычайно плавное и стабильное движение при циркуляции шариков в дорожках качения подшипников.

Прецизионные линейные модули, включающие как шариковинтовые пары, так и оптимизированные линейные направляющие в сочетании со стальным корпусом, обеспечивают многие ключевые характеристики, необходимые для высокоточных, высокоскоростных автоматизированных систем.

Смазка и уплотнение

Независимо от того, насколько хорошо спроектированы и спроектированы, линейные модули нуждаются в надлежащей смазке на протяжении всего жизненного цикла для обеспечения точного и стабильного движения.Один из способов обеспечить эффективную интеграцию смазки в общую практику обслуживания системы — это выбрать прецизионные модули, которые упрощают и упрощают смазку модулей на постоянной основе.

Большинство прецизионных модулей доступны с обычной промышленной смазкой для начальной смазки. У других модулей есть выбор для более продвинутых предложений по смазке — например, для удовлетворения требований чистой комнаты или электронной промышленности.

Компания Bosch Rexroth недавно обновила свою линейку прецизионных модулей, включив в нее более продвинутый стандарт LSS и смазочные материалы LSC для чистых помещений.Также существует возможность подключения к централизованным системам смазки с использованием жидкой смазки. Автоматическая повторная смазка повышает эксплуатационную надежность, исключая человеческий фактор при ручном смазывании.

Линейные модули требуют смазки, потому что они имеют движущиеся части, но движущиеся части могут генерировать крошечные частицы в воздухе, если модуль не герметизирован должным образом (сами смазочные материалы также могут рассеиваться в воздухе). Важно заранее оценить варианты герметизации, предоставляемые поставщиками прецизионных линейных модулей, особенно для чистых помещений или систем автоматизации лабораторий с чувствительными биологическими образцами.

Ищите прецизионную гайку шарико-винтовой передачи и узел линейной каретки, герметизированный с обеих сторон уплотнениями узла шарико-винтовой передачи. Такая конструкция значительно снижает риск утечки смазочного материала наружу.

Конфигурация и техническая поддержка

Последний элемент, который следует учитывать при выборе прецизионных линейных модулей, — это уровень технической поддержки, предоставляемой поставщиком, чтобы помочь машиностроителям выбрать, указать, настроить и заказать необходимые им модули.

Выбор поставщика линейных модулей с помощью простых в использовании, пошаговых онлайн-инструментов для определения размеров и конфигурации может помочь проектировщикам оборудования быстро настроить и заказать нужные модули при необходимости.Некоторые компании также предоставляют возможность выбора и определения размеров для комбинации механики, двигателя и привода с помощью одного инструмента.

Когда требуется прямая помощь, также имеет смысл работать с поставщиками линейных модулей, имеющими большой опыт в технологиях линейного перемещения. Эти компании предоставляют техническую поддержку экспертов по линейному перемещению по телефону, электронной почте или в онлайн-чатах в режиме реального времени. Во многих случаях, когда машиностроители не уверены в конкретных требованиях к размеру и производительности для своих приложений, эти эксперты уже решали подобные проблемы в прошлом.

В современных системах автоматизации для достижения высокого уровня производительности не нужно жертвовать качеством ради скорости.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *