- •Глава 1. Общие свединья
- •1. Основные понятия и определения
- •Классификация систем
- •Элементы автоматических систем
- •Глава 2. Первичные преобразователи
- •Общие сведения и классификация
- •Потенциометрические первичные
- •Индуктивные первичные преобразователи
- •Емкостные первичные преобразователи
- •Тензометрические первичные
- •6. Фотоэлектрические первичные
- •Глава 3. Усилители и стабилизаторы
- •Электромеханические и магнитные усилители
- •Электронные усилители
- •Стабилизаторы
- •Глава 4. Переключающие устройства и распределители
- •Электрические реле
- •Реле времени
- •Глава 5. Задающие и исполнительные устройства
- •Глава 6. Общие сведения об измерении и контроле
- •Глава 7. Контроль температуры
- •Глава 8. Контроль давления и разрежения
- •Глава 9. Контроль расхода, количества и уровня
- •Глава 11. Системы автоматики
- •Глава 12. Автоматическая блокировка и защита в системах управления
- •Глава 13. Системы автоматического контроля и сигнализации
- •Глава 14. Системы автоматического
- •Глава 15. Объекты регулирования и их свойства
- •Глава 16. Типы регуляторов
- •Глава 17. Конструкции и характеристики регуляторов
- •Раздел IV
- •Глава 18. Общая характеристика
- •Глава 19. Математическое и программное обеспечение микроЭвм
- •Глава 20. Внешние устройства микроЭвм
- •Глава 21. Применение микропроцессорных систем
- •Раздел V
- •Глава 22. Общие сведения
- •Глава 23. Конструкции промышленных роботов
- •Глава 25. Роботизация промышленного производства
- •Раздел IV
- •Глава 1н, общая характеристика микропроцессорных
- •4. Гидравлические и пневматические
-
Тензометрические первичные
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
Работа тензометрического преобразователя (тензорези- стора) основана на изменении электрического сопротивления проводников при упругих деформациях растяжения или сжатия. Они применяются для преобразования деформаций, усилий и напряжений в электрический сигнал. В зависимости от конструкции и материала чувствительного элемента тензорезисторы подразделяются на проволочные, фольговые, полупроводниковые и тензолитовые.
Простейшим проволочным тензорезистором может служить отрезок тонкой проволоки. При деформации детали одновременно будет деформироваться и наклеенная проволока. Изменение электросопротивления Д/? проволоки при ее растяжении или сжатии связано с относительной деформацией е соотношением
где R — номинальное сопротивление проволоки. Ом; k — коэффициент чувствительности.
Коэффициент чувствительности k зависит от вида материала и технологии изготовления преобразователя; его значение определяют экспериментально. Наибольшее распространение получили константан и нихром, для которых K = 1,9—-2,1.
Размеры детали часто не позволяют закрепить на ней преобразователь в виде прямолинейного отрезка проволоки большой длины. Поэтому промышленностьфизготовляет тензометрические преобразователи в виде спирали (решетки) из нескольких петель проволоки (рис. 9, а). Проволоку / наклеивают на подложку 2 из тонкой бумаги или лаковой пленки и сверху наклеивают
такую же тонкую бумагу. К проволоке приваривают (или при паивают) выводы 3, выполненные из тонких полосок медном фольги. Недостатком данной конструкции решетки является чувствительность преобразователя к поперечным деформациям. Для устранения этого недостатка петли между рядами заменяют медными перемычками 4 (рис. 9, б). Основными параметрами решетки являются: длина I (3 ... 75 мм), ширина а (0,03 ... 10 мм) и радиус закругления г (0,1 ... 0,3 мм).
Проволочные тензорезисторы просты по конструкции, имеют малую массу и невысокую стоимость. Их статическая характеристика линейна и реверсивна. К недостаткам проволочных тензо- резисторов относятся низкая чувствительность и одноразовость действия. Они подвержены влиянию окружающей среды (температура и влага).
Фольговые тензорезисторы по принципу действия и основным параметрам сходны с проволочными преобразователями и отличаются только конструкцией решетки (рис. 9, в) и способом ее получения. Для фольговых тензорезисторов применяется фольга толщиной 4 ... 12 мкм из константана, нихрома, титан-алюми- ниевого или золото-серебряного сплавов. Решетку фольговых тензодатчиков получают методом фотолитографии, который позволяет изготовлять преобразователи любой конструкции (линейные, розеточные, мембранные и т. и.) с высокой повторяемостью параметров. Фольговые тензорезисторы по сравнению с проволочными имеют ряд преимуществ. Они более чувствительны и точны за счет лучшей передачи деформаиии от детали к фольге, имеют хороший механический контакт с контролируемой деталью и позволяют пропускать через фольгу большой ток.
В настоящее время начинают находить применение полупроводниковые тензопреобразователи, изготовленные из полупроводниковых материалов — кремния, германия, мышьяка, галия и др.
В отличие от проволочных и фольговых преобразователей изменение сопротивления при деформации у полупроводниковых происходит благодаря изменению удельного сопротивления.
Основным преимуществом полупроводниковых преобразователей является высокая чувствительность (почти в 100 раз выше, чем у проволочных). Они имеют большой выходной сигнал, что позволяет в некоторых случаях отказаться от применения усилителя. Однако у них большой разброс параметров и низкая механическая прочность, т. е. они хрупки.
Тензометрические преобразователи находят применение в машинах литья под давлением для определения давления металла в камере прессования, а также при контроле качества термической обработки.