Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Электрическая энергия в быту и на производстве » Устройства автоматики » Тензометрические датчики в системах автоматизации
Количество просмотров: 30479
Комментарии к статье: 6


Тензометрические датчики в системах автоматизации


Тензометрические датчики в системах автоматизацииНи одна замкнутая автоматическая система управления не мыслима без датчиков, на показаниях которых формируется обратная связь.

Датчики… Такие разные по конструкции и принципу своего действия. Цифровые и аналоговые датчики давления, датчики температуры, скорости вращения, усилия, датчики тока, напряжения, перемещения… И это еще далеко не весь список всевозможных датчиков, применяемых в самых различных системах управления.

Но датчик – это всего лишь устройство, изменяющее свой сигнал пропорционально измеряемому параметру. А поскольку самый удобный для передачи и преобразования сигнал – это электрический ток, то принцип работы большинства датчиков основан на изменении собственного электрического сопротивления под воздействием внешнего фактора. Поэтому широкое распространение получили датчики со встроенными тензометрическими элементами.

Что же такое тензометрический элемент? Это, чаще всего, защищенная пленка из металлического сплава (фольга), электрическое сопротивление которого прямо пропорционально возникающей деформации. Применяемый сплав – это обычно смесь никеля и меди в определенной пропорции.

Именно сочетание этих металлов обеспечивает наиболее сильную зависимость сопротивления от внешних механических воздействий. Получается, все достаточно просто: включили в цепь тензометрический элемент-резистор, приложили к нему постоянное небольшое напряжение (несколько вольт), а по величине тока судим о деформациях, то есть об усилии, воздействующем на датчик.

Но на практике есть еще одна проблема. Заключается она в том, что даже для сплава меди и никеля изменение сопротивления под воздействием деформации очень малозначительны. Поэтому необходимо бывает применение усилителей или аналого-цифровых преобразователей.

Поскольку производить измерения проще от нулевой точки, то в составе тензометрических датчиков часто применяется схема, получившая название «мост Уитстона». Мост Уитстона – это четырехполюсник, включающий в свою схему резисторы R1, R2, R3 и R4. Резисторы располагаются в плечах моста, то есть, в его независимых ветвях.

Очень важным является то, что при равенстве всех четырех сопротивлений моста Уитстона напряжение на его выходе будет равно нулю вне зависимости от напряжения на входе. А если сопротивление хотя бы в одном плече изменится, то на выходе моста моментально появится напряжение, которое легко отследить и которое прямо пропорционально изменению сопротивления резистора.

моста Уитстона

Вот эту зависимость выходного напряжения моста Уитстона от изменения сопротивлений в его плечах и используют в тензометрических датчиках. То есть, разместив в одном или нескольких плечах моста тензометрические резисторы, мы имеем возможность отслеживать сложные деформации, возникающие в датчике.

Конструктивно датчик представляет собой упругий элемент, содержащий тензорезисторы. Обыкновенные резисторы, входящие в состав моста, могут быть размещены в АЦП или выполнены в отдельном блоке.

Просто удивительно, насколько разнообразные измерения можно проводить с помощью подобных тензометрических датчиков. Тензорезисторы позволяют контролировать усилие, вес, давление, перемещение, деформацию саму по себе, вибрацию… Безусловно, тензометрические датчики – одно из самых полезных изобретений в сфере автоматизации.

Смотрита также: Карьера в автоматизации: перспективы и возможности для успешной профессиональной деятельности 

Александр Молоков

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Устройства автоматики

Подпишитесь на наш канал в Телеграм "Автоматика и робототехника" (современные технологиии, инновации и будущее автоматизации). Нажмите на ссылку ниже и будьте в центре событий в мире автоматики: Автоматика и робототехника 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Применение моста Уитстона для измерения неэлектрических величин
  • Датчики давления Honeywell
  • Чем отличаются аналоговые и цифровые датчики
  • Аналоговые датчики: применение, способы подключения к контроллеру
  • Промышленные датчики температуры
  • Датчики температуры. Часть вторая. Терморезисторы
  • Подключение аналоговых датчиков к Ардуино, считывание показаний датчиков
  • Герконовые датчики
  • Как изменяется сопротивление при нагреве металлов
  • Как устроены и работают электронные датчики скорости для автомобилей
  • Категория: Электрическая энергия в быту и на производстве » Устройства автоматики

    Аналоговая электроника, Измерительные мосты

      Комментарии:

    #1 написал: артем |

    Кроме всех перечисленных достоинств можно еще добавить, что при самой маленькой модернизации в конструкции тензометрического датчика (герметичность), можно обеспечить их длительную эксплуатацию практически в любых внешних условиях, включая высокую температуру, прямое попадание воды, снег, туман, высокую влажность и прямые солнечные лучи. Диапазон рабочих температур тензометрических датчиков – от -40° до 80°C, с минимальными температурными изменениями характеристик.

      Комментарии:

    #2 написал: Сергей |

    Покупал тензодатчик на замену сломавшегося. Если кто столкнется с необходимостью - рекомендую компанию Скайвес. Ребята сходу на все вопросы ответили, все разъяснили, не отфутболили - чувствуется, что профи работают. В следующем месяце планируется еще 2 покупать - уже без вариантов у них заказывать буду.
    Ссылка: http://skyves.ru/element/index/28

      Комментарии:

    #3 написал: Sergey |

    На днях возникла необходимость купить тензодатчики CAS для автомобильных весов. Решили обратиться в компанию Скайвес - они ни раз уже нас выручали по таким вопросам. Сегодня будем устанавливать.

      Комментарии:

    #4 написал: Олег |

    К конструкции прикреплен набор датчиков, которые измеряют деформацию опорных балок, вызванную изменением веса материала, и выдают электрический выходной сигнал. Эти системы быстро и легко устанавливаются и не требуют остановки технологического процесса. Производители тензодатчиков добавляют в них дополнительные функции для повышения их точности. Примером этого является активная температурная компенсация, которая предотвращает влияние условий окружающей среды и, в основном, теплового эффекта день-ночь при наружных применениях на весовую систему, минимизируя или игнорируя ее. Благодаря своим характеристикам тензодатчики идеально подходят для измерения товарных запасов в емкостях любого типа. Характеристики твердого, целлюлозного или жидкого материала, угол естественного откоса, изменение плотности или пены не влияют на точность системы. Кроме того бесконтактное измерение с помощью тензодатчиков исключает риск загрязнения.

      Комментарии:

    #5 написал: Сергей Сергеевич |

    Распространенный в настоящее время электрический тензодатчик представляет собой пассивный электрический компонент, используемый в качестве датчика для косвенного измерения механического напряжения на поверхности компонента путем измерения его деформации. Связь между деформацией материала и приложенной силой (в определенном диапазоне сил она является прямой пропорциональностью) была открыта в 1676 году Робертом Гуком и постепенно уточнена до сегодняшнего закона Гука, являющегося физической сущностью тензодатчиков. Электрический тензодатчик является одним из преобразователей, используемых для электрических измерений неэлектрических величин. Область, которая использует измерение деформации материала для изучения напряжения, называется тензометрией.

    Тензорезисторы чаще всего подключаются к мосту Уитстона. Устройства для подключения тензодатчиков содержат резисторы для заполнения перемычки. Тензорезисторы обычно изготавливаются со стандартным диапазоном значений сопротивления 120, 300 или 600 Ом. Используются источники питания постоянного и переменного тока. Преимуществом переменного тока является простое устранение влияния очень медленных возмущающих изменений (температуры и т.п.). Однако величина несущей частоты ограничивает воспринимаемый частотный диапазон измеряемого события.

    Переменное механическое напряжение распространяется в материале под тензодатчиком в виде механических волн. Если бы в частном случае длина волны этой волны была точно равна длине тензодатчика, то выходной сигнал тензорезистора был бы равен нулю (половина тензорезистора растянута, другая половина точно так же сжата). Тензорезистор в датчике приклеен к деформируемому элементу (балке, мембране и т. д.), собственная механическая частота которого должна быть достаточно высокой, чтобы элемент мог отслеживать изменение измеряемой величины. Третьим фактором, ограничивающим динамику измерения, является величина несущей частоты питающего тока.

      Комментарии:

    #6 написал: С. А. |

    Тензометрический датчик - это устройство, которое позволяет измерять силу или давление. Он состоит из металлической пластины или проволоки, которая деформируется под действием силы. Деформация приводит к изменению электрического сопротивления тензодатчика, которое можно измерить и преобразовать в значение силы или давления.

    Тензометрические датчики используются в различных областях, таких как автомобильная промышленность, авиация, строительство и медицина. Они могут быть использованы для измерения нагрузки на конструкцию, давления в шинах, силы сжатия в медицинских приборах и т.д.

    Одним из преимуществ тензометрических датчиков является их высокая точность и стабильность. Они также обладают высокой повторяемостью и могут быть легко интегрированы в системы автоматического контроля и управления.

    Тем не менее, тензометрические датчики имеют некоторые ограничения. Они могут быть подвержены воздействию температуры, влажности и других факторов, которые могут повлиять на их точность. Кроме того, они могут быть довольно дорогими в производстве, особенно если требуется высокая точность измерений.

    Тензометрические датчики являются важным компонентом систем автоматизации и контроля. Их использование позволяет получать точные и надежные данные о параметрах процесса, что является ключевым фактором для обеспечения безопасности и эффективности работы оборудования.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.