Какво е товарна клетка и как работи

За измерване на налягането и теглото в производството и в потребителската електроника се използват сензори за тензорезистори. Това са устройства, чиято основна задача е да преобразуват механичното действие в електрически сигнал. В тази статия ще разгледаме какво е товарна клетка, какъв е нейният принцип на работа и схема на свързване.

Видове и обхват

Като начало, по принцип ще разберем работата на сензорите за деформация. Когато външна сила действа върху тяло, тя се деформира и противодейства на приложената сила. Поради деформация на корпуса на сензора се прави ефект върху измервателния елемент на тензорезиста. В резултат на това устройството генерира електрически сигнал, отчитане на който обработващата система дава резултат от измерването. Но за какво е този тип устройство?

Тестомерите се използват за:

  • Измерване на теглото Освен това, в зависимост от дизайна на измервателната единица, те могат да се използват за компресия или напрежение. Съответно целта им е да измерват теглото върху платформи (например везни в магазините) или върху окачване (кранове и др.).
  • Измервания на налягането Например в тръбопроводи от газове и течни вещества.
  • Измерване на въртящия момент (на двигатели на автомобили или на машинни инструменти).
  • Определения за ускорение.
  • Контрол на движението.

По вида на измервателния елемент и принципа на работа товарните клетки се разделят на:

  • Резистивна.
  • Пиезоелектричен.
  • Оптична поляризация.
  • Оптични влакна.
  • Пиезорезистивен.

Конструктивните характеристики на товарната клетка определят къде се използва, защото конструкцията определя наличието на отвори за монтаж и вектори на възможното прилагане на сили, съответно, и самия процес на измерване. Съществуват и различни видове тензодатчици по форма:

  1. Конзолно. Целта на такива устройства е да измерва количеството на веществата в дозаторите, транспортьора, платформата, бункера и подовата скала.
  2. Цилиндрични. Използват се за претегляне на вагони, автомобили, цистерни и контейнери - там, където трябва да измервате големи тегла.
  3. S-образна, опъната, подходяща за измерване на теглото, повдигнато от кран и други подобни конструкции.

Видове натоварващи клетки

На практика тензодатчиците могат да бъдат произведени в напълно разнообразен дизайн.

Устройството и принципът на работа

За измерване на налягане или тегло се използват тензодатчици, всички те дават електрически цифров или аналогов електрически сигнал, когато формата на чувствителния елемент се промени. Но от какво са направени те?

Основата или кутиите са от различни видове, зависи от това къде можете да инсталирате сензора. А също и в каква посока работи - за компресия, напрежение или огъване.

Уреди за измерване

В допълнение към чувствителния елемент корпусът на товарната клетка може да съдържа и допълнителни единици, например ADC, драйвери за захранване и др. Ако тензодатчикът е цифров, тогава има единица за преобразуване на аналогов сигнал (ADC).Помислете принципа на работа на сензорния елемент на тензодатчика на примера на устойчив на деформация компонент - те са намерили най-широко приложение.

Резистивен тензодатчик е гъвкав филм или субстрат, върху който се нанася резистивен слой. Ако става въпрос за филмов сензор - тънко пръскане или фолио, ако тел - върху гъвкава жица на основата. Пръскането или телта се полагат в намотка линия.

Тегломер

По време на механичното действие върху основата се огъва, в резултат на което филмът, фолиото или телта се разтягат. Съответно в напрегнато състояние площта на напречното му сечение се променя (намалява) и съпротивлението се увеличава. Когато налягането намалява, субстратът се връща в първоначалното си положение, резистивният слой също и съпротивлението му започва да намалява и се връща в нормално състояние.

Чувствителните към пиезоелектриците органи работят обратно. Когато се прилага налягане върху пиезокристала, възниква ЕМП, докато съпротивлението на пиезорезистивни сензори, изработени от тънки филми на полупроводници, също се променя.

Пиезорезистивен сензор

Можете също така да намерите капацитивни сензори - това са устройства, чийто принцип на работа е да измерват капацитета между гъвкавите плочи. Както и електромагнитни устройства, при които под въздействието върху магнитната верига характеристиките на веригата се променят.

Електрическа схема

Как работи товарната клетка, разбрахме. Сега трябва да се запознаете с диаграмата на връзката. Блок-схемата на устройството, което чете сигнала, е показана на фигурата по-долу. На него виждате една от опциите за усилване и преобразуване на сигнала от сензора.

Блок-схема

Ако разгледаме сензора за деформация, то в действителност това е мост от резистори, включен както следва. Тази комутационна верига се нарича "Уинстънски мост" или измервателния мост.

Диаграма за свързване на тензорезистор

За неговата работа не е достатъчно да свързвате само сигнални проводници, а също така имате нужда от силови проводници. В някои сложни системи могат да се свързват проводници и за термична стабилизация или други функции.

Видеото разказва подробно какво представляват сензорите за напрежение и как работят:

Съвременните сензори за тензодатчици, в зависимост от предназначението им, могат да се използват в инсталации за измерване от фракции на грам до стотици тонове. Съответно за всеки диапазон на тежести се избират тензодатчици с определен дизайн и тип чувствителен елемент. В допълнение към измерените тегла, условията, при които те ще работят, както и необходимия клас на точност, играят важна роля при избора на уредите.

Свързани материали:

(2 гласа)
Зареждане...

Добави коментар

Задължителните полета са маркирани *