Тензометрические датчики силы

Тензометрические датчики силы позволяют преобразовать механическую нагрузку в электрический сигнал. Конструктивно представляют собой гибкое тело, подвергающееся линейной деформации под воздействием какой-либо внешней силы. Для этого к нему приклеены тензометры — элементы, сопротивление которых изменяется при механической деформации. Чаще всего датчик состоит из четырех тензометров, которые подключаются по мостовой схеме.

Типы тензодатчиков силы

По приведенному выше принципу работают датчики с металлическими тензометрами, но это не единственная доступная конструкция датчика.

Полупроводниковые тензометры изготавливают из кремния или веществ со схожими свойствами. Достаточно перспективное направление развития тензодатчиков, поскольку они имеют значительно более высокую чувствительность, чем металлические. К сожалению, применение таких тензодатчиков сегодня ограничено, так как их работа сильно зависит от температурных условий.

В основе работы пьезоэлектрических датчиков лежит такое явление, как возникновение напряжения в кристалле при механическом усилии.Такие устройства подходят только для измерения динамических сил.

Существуют также электродинамические, гидравлические, магнитоупругие и другие виды тензодатчиков, однако все они имеют ограниченное применение, могут использоваться только в специальных условиях и имеют более высокую стоимость.

Традиционные датчики с металлическими тензорезисторами по сравнению с остальными более универсальны. Они имеют широкое распространение, обладают неплохой точностью и доступной ценой.

Основные параметры тензометрических датчиков силы

Чувствительность 

Отношение выходного напряжение сигнала к входному напряжению питания. Измеряется, соответственно, в мВ/В. Например, если выходное напряжение составляет 20 мВ, а датчик запитан от источника с постоянным напряжением 10 вольт, то чувствительность такого тензодатчика будет 20:10=2 мВ/В. Обычно чувствительность тензометрических датчиков с металлическим тензометром составляет 1-3 мВ/В.

Диапазон измерения

Один из важнейших параметров. Показывает в каких пределах с допуском до 30-50% возможно выполнять взвешивание. Превышение показателя ведет к необратимому повреждению тензометрического датчика.

Форма датчика

Варианты исполнения, обеспечивающие применение в весах различного типа. Например, для взвешивания сверхтяжелых грузов применяются датчики типа “шайба”, для подвесных бункерных весов S-образные тензодатчики и так далее.

Точность 

Точность тензометрического датчика силы характеризуется классом точности, который указывает процентную ошибку устройства.

Температурные характеристики

Перепады температуры так или иначе влияют на работу тензодатчика, поскольку изменяются сигналы как ненагруженного, так и нагруженного устройства. В первом случае мы говорим об ошибке нуля, во втором — об ошибке чувствительности. Обе ошибки указываются как процент от диапазона.

Диапазон температуры

Есть разные температурные диапазоны:

• Компенсированный — диапазон, при котором датчик проходил испытания. Соответственно, при этой температуре его работа гарантирована.

• Рабочий — диапазон, при котором датчик можно эксплуатировать без риска его повредить, но без гарантии сохранения его рабочих параметров.

• Диапазон температуры хранения — эксплуатация датчика нежелательна, поскольку возможно его повреждение.

Также следует обратить и на некоторые другие параметры тензодатчиков силы, в том числе входное сопротивление, изоляционное сопротивление, степень защиты.