Датчики измерения усилия
Д
ля
подключения датчиков используют мостовые
схемы.
сжимается (уменьшение
сопротивления),
(чувствительность
схемы) равна 4.
Для питания мостовых схем и регистрации выходного сигнала используют стандартные тензоусилители. Например, УТ-4 (4 канала) и 8АНЧ-2М (8 каналов). В тензоусилителях встроен свой полумост и для подключения тензорезисторов требуется внешний полумост.
При создании тензорезисторных датчиков используют упругие элементы виде стальных колец, балочек, диафрагм и др., которые изготовляют из закаливаемых сталей (Сталь 40, 45X). Эти элементы подбираются методом расчета на основе теории сопротивления материалов.
Пример расчета силового кольца тензодатчика
;
;
;
Материал сталь
45Х;
;
;
;
Датчики четвертого типа (индуктивные) преобразуют перемещения от изменения индуктивности и представляют собой дроссель с изменяющимся воздушным зазором или изменяющейся площадью поперечного сечения магнитопровода.
;
Датчики пятого типа (трансформаторные) - представляют собой магнитопровод с двумя обмотками и ферромагнитный сердечник. При перемещении сердечника изменяется взаимная индуктивность обмоток (погрешность меньше, чем у предыдущих датчиков).
Датчики шестого типа (магнитоупругие) представляют собой ферромагнитный сердечник с обмоткой при деформации которого отжимающими, растягивающими или скручивающими усилиями происходит изменение магнитной проницаемости сердечника и изменение его магнитного сопротивления.
Датчики седьмого типа (индукционные) относятся к разряду генераторных, т.к. при воздействии входной величины они генерируют электрическую энергию и представляют собой электрические микромашины вращательного типа, в катушке которых наводится ЭДС в зависимости от скорости изменения магнитного потока. Конструктивно эти датчики представляют собой якорь с обмоткой и статор с постоянными магнитами. При вращении якоря пропорционально скорости вращения на выходе появляется напряжение. Применяют их для измерения скоростей угловых или линейных перемещений (тахогенераторы).
Датчики восьмого типа (пьезоэлектрические) основаны на использовании пьезоэлектрического эффекта, суть которого заключается в том, что некоторые материалы (кварц, турмалин, сегментовая соль) при механическом нагружении образуют электрические заряды. Их используют для измерения давлений, сил, виброускорений. К достоинствам можно отнести: малые габариты, простота конструкции, возможность измерения быстропротекающих процессов или параметров.
Выходная мощность их очень мала, поэтому их включают в измерительной схеме на вход усилителя с возможно большим входным сопротивлением (для этих датчиков используют специальные усилители).
Датчики девятого типа (термоэлектрические) используют для измерения различных температур. Принцип действия основан на явлении возникновения в разнородных спаянных или сварных проводниках термозависимой ЭДС. В качестве измерительного прибора для них используются потенциометры типа КСП.
Возможные термопары:
Т
ПП
– материал: один провод платиноодий,
второй провод платина (температура
измерения 1800
);ТХА – материал: один провод хромель, второй провод алюмень (температура измерения 1600 );
ТХК – хромель, колель (
и
),
(температура
измерения 900
).
Датчики десятого типа (термосопротивления) основаны на зависимости электрического сопротивления металлов от температуры. Выполняются в виде тонкой металлической проволоки, намотанной на токонепроводящий стойкий каркас и помещенный в плотный каркас. Применяются медные и платиновые термометры. Медные работают до 180 , платиновые до 600 .
Датчики десятого типа (мехатронные) – это электро преобразователь механических величин в электрический сигнал, представляющий собой электрическую лампу, анод которой под влиянием внешнего воздействия смещается относительно катода. Используются для измерения малых линейных перемещений, сил и давления.