24 Малюгин П.Н.Датчики, приборыи стендыдляинструментальногоконтроляавтомобилей

Промышленностью Российской федерации выпускаются малобазные датчики с прямоугольной решеткой типов ФКПА-1, 3, 5, ФК-3, 5. Для измерения деформаций мембран выпускаются датчики типов ФКНБ10, ФК-10, ФК-6. Также выпускаются датчики со специальной решеткой, предназначенные для измерения деформации кручения валов.

Для измерения деформации детали датчики соединяют в полумост или в полный мост (рис. 6.4). Два датчика соединяют в полумост, применяя дополнительные постоянные резисторы R1 и R2. Четыре датчика соединяют в полный мост.

бАДИ Рис. 6.4. Типовые схемы подключения датчиков

в полумост и полный мост

Датчики устанавливают на детали таким образом, чтобы в плече моста один датчик работал на сжатие, а второй − на растяжение (см. рис. 6.4). Датчики подключаютСк сточнику постоянного или переменного тока с напряжением Uп т. моста или полумоста снимают выходное напряжение Uвых. При применении полного моста получают полезный сигнал в два раза больше, чем при применении полумоста. В мостах дополнительно устанавливают переменные или подстроечные резисторы для балансировки (установка нуля).

6.3. Усилители

При работе датчиков на выходе моста образуется малый по величине сигнал [3]. Его величины недостаточно для работы регистрирующих приборов. Поэтому применяют электронные усилители постоянного или переменного тока.

В 60 – 80-х гг. прошлого столетия в распоряжении испытателей имелись только приборы, построенные на электронных лампах. Усилители постоянного тока на электронных лампах имели большой дрейф нуля: в течении времени полезный сигнал самопроизвольно отклонялся от на-

Малюгин П.Н.Датчики, приборыи стендыдляинструментальногоконтроляавтомобилей 25

чального значения. Для уменьшения дрейфа были разработаны специальные многоканальные усилители переменного тока, и к тензодатчикам подводился переменный ток. Восстановление постоянной составляющей выполнялось с помощью фазовых детекторов. Такие усилители имели низкую надежность и требовали прогрева аппаратуры не менее 2 часов.

Врезультате развития электронной базы и разработки надежных транзисторов появились транзисторные усилители. Усилители постоянного тока на транзисторах также имели значительный дрейф нуля. Поэтому для тензодатчиков применяли усилители переменного тока. Такие усилители (например, ТДА-6, 6 каналов) до сих пор можно встретить на производстве и в лабораториях. Усилители оснащены грубой и точной балансировкой мостов, предусмотрена балансировка мостов по перемен-

ному току, предусмотрена дискретная и плавная регулировка коэффициента усиления по каждому каналу. И

Внастоящее время от усилителей переменного тока снова перешли

кусилителям постоянного тока. ПереходДудалось осуществить тогда, когда промышленность освоила производство микросхем, содержащих

операционные усилители. Такие усилители еще называют дифференциальными усилителями. А

Промышленность сейчас выпускает несколько типов операционных усилителей, параметры которыхблегко найти в справочниках по микросхемам. Питание усилителей осуществляется от источника постоянного тока напряжением от и6 до 15 В. Современные операционные усилители, например К1401УД1, выпускаются с ольшим коэффициентом усиления.

На базе операцСонных ус лителей конструкторы создают самые разнообразные электронные блоки: избирательные усилители, генераторы напряжений разной формы, дифференцирующие и интегрирующие блоки, сумматоры и др. Промышленность выпускала даже аналоговые вычислительные машины на базе операционных усилителей, собранных на электронных лампах.

Операционный усилитель имеет коэффициент усиления несколько десятков и сотен тысяч. На схемах он обозначается треугольником (рис. 6.5). Он имеет два входа − прямой UВХ1 и инверсный UВХ2, один выход, а также выводы для подключения источника питания.

Операционный усилитель обычно подключается к схеме с ведением отрицательной, обратной связи. Для этого выход усилителя соединяется с инверсным входом через сопротивление RО (см. рис. 6.5). Напряжение на выходе усилителя выражается уравнением

UВЫХ = (UВХ2 – UВХ1) КУ,

где КУ – коэффициент усиления.

26 Малюгин П.Н.Датчики, приборыи стендыдляинструментальногоконтроляавтомобилей

То есть усилитель замеряет разницу напряжений между его входами и умножает ее на коэффициент усиления.

Коэффициент усиления задается величинами резисторов в цепи обратной связи RО и резистора R (см. рис. 6.5) и примерно равен отношению RО/R.

исхема его подключенияДИ

Внастоящее время промышленностьАвыпускает разные типы многоканальных усилителей постоянного тока для тензодатчиков. Напряже-

ние на выходах усилителей достаточно для его регистрации на самописцы или ввода в память компьютерабс помощью аналого-цифрового пре-Rи

С6.4. овременные датчики силы

Фирма Сибтензоприбор выпускает силоизмерительные тензорезисторные датчики (ДСТ). Датчики универсальные, они применяются в различных весах и устройствах (рис. 6.6). Корпусом датчика является прочное стальное кольцо, внутри которого вмонтирован упругий элемент с наклеенными тензодатчиками, образующими полный мост. Датчики предназначены для измерения статических или медленно изменяющихся сил растяжения.

Датчики типа 9035 ДСТ выпускаются на номинальное (максимальное) усилие 0,5, 2, 5, 10, 20, 50 и 100 кн. Они имеют класс точности 0,1 или 0,25. Мост подключается к источнику напряжением 12 В. Входное сопротивление мостовой схемы 380 Ом. Выходное сопротивление 400 Ом. Датчики предназначены для работы при температурах от минус 30 до +50 C. Масса датчиков составляет от 3,6 до 6,5 кг. В маркировке датчика

Малюгин П.Н.Датчики, приборыи стендыдляинструментальногоконтроляавтомобилей 27

указываются: номинальное усилие, кН; категория класса точности; группа исполнения. Датчики имеют диаметр 145 мм и толщину 46 мм. Для крепления датчика в его корпусе просверлены 4 отверстия диаметром 13 мм. Для датчиков, рассчитанных на силы 50 и 100 кН, диаметр отверстий равен 28 мм, а диаметр датчика увеличен до 165 мм.

Рис. 6.6. Современные датчики СТ растяженияИи сжатия

па 1909 ДСТ на номинальное усилие отД0,1 до 6,0 кн. Они имеют класс точности 0,1. Мост подключается к источнику напряжением 12 B. В мар-

и группа исполнения. Датчики имеютАдиаметр 99 мм и толщину 42 мм. Сокращенная схема подключения датчика показана на рис. 6.7. На

Для измерения меньших по величине сил выпускаются датчики ти-

схеме отражена нумерац ябвыводов разъема. Обычно мост дополнен ше-

кировке указывается номинальное усилие, кН, категория класса точности

преобразователиСсигналов типа ПА–1 (рис. 6.8). Они обеспечивают усиление разности напряжений на выводах моста до 1 B. Погрешность работы преобразователя равна 1%. Потребляемая мощность не превышает 4 Вт. Питание преобразователя осуществляется от источника постоянного тока

напряжением 24 B или от источника переменного тока такого же напряжения. Преобразователь требует прогрева в течение 30 мин.

Рис. 6.7. Схема подключения датчика ДСТ