Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Электронное тензометрическое оборудование

Что такое тензометрия


Тензометрия (от латинского tensus — напряжённый и греческого μετρέω — измеряю) — это отрасль деятельности, которая изучает механическое напряжение и деформации материала, детали, а также изменение его физических свойств под влиянием нагрузки.


Среди методов, которые использует тензометрия для определения степени деформации объекта, можно выделить:


  • Пневматический. Основан на измерении давления газа, подающегося к поверхности деформируемого материала.


  • Акустический. Измеряет изменение физических параметров звуковых волн, а также частоту собственных колебаний тела.


  • Оптический. Основан на измерении малых смещений поверхностей.


  • Рентгеновский. Регистрирует изменение атомной решетки.


  • Электрический. Измеряет физические параметры объекта при изменении механического напряжения или возникающие при деформации.


Тензометрию нельзя назвать наукой в чистом виде, скорее это сфера деятельности человека и отрасль, основные принципы которой базируются на физических свойствах материала и объекта, а именно — на изменении физических свойств материального тела при его деформации.

Практическое применение тензометрии


Из всех вышеперечисленных, в практической деятельности наибольшее распространение получил принцип изучения электротехнических параметров объекта, в частности измерение изменения сопротивления при упругой деформации тела.


На свойстве материалов изменять свое электрическое сопротивление в зависимости от конфигурации или размеров, был сделан целый класс метрологического оборудования — электронные тензометрические весы.

Тензометрия в деталях:




Тензорезистор

Тензодатчик

Тензометрические весы



Тензометрическое оборудование


Тензометрическое оборудование — это класс метрологической техники, которая производит измерение деформации чувствительного элемента в зависимости от внешней силы, приложенной к нему. Результатом измерения является определение величины этой внешней силы.


Тензометрическое измерение может базироваться на любых свойствах материала, которые изменяются под воздействием приложенной силы:


  • Геометрическая форма


  • Скорость акустических волн


  • Изменение давления воздуха к приложенной поверхности


  • Мощность рентгеновского излучения, прошедшего сквозь тело элемента


Но самое большое распространение в промышленности и научных исследованиях получил способ, измеряющий изменение сопротивления датчика в зависимости от приложенной нагрузки. Этот датчик называется тензорезистивный.


Тензорезистивное устройство (датчик) представляет собой чувствительный элемент (тензорезистор), расположенный в корпусе из упругого материала, способный изменять электрическое сопротивление в зависимости от своей формы.


Справочная информация


В подавляющем большинстве случаев, когда речь идет о тензометрическом оборудовании, имеется в виду именно тензорезистивная техника. Поэтому ниже речь пойдет о тензорезистивных устройствах, которые по привычке будут называться тензометрическими. Все остальные типы тензометрического оборудования получили небольшое распространение и не являются массовыми образцами.

Виды тензометрического оборудования


Тензометрическое оборудование получило очень широкое распространение в метрологии. Так как силу нельзя измерить напрямую, тензорезистивные датчики стали основным способом измерения приложенной нагрузки, составив конкуренцию пружинным и торсионным весам и динамометрам. Тензометрическое оборудование можно поделить на следующие сферы использования:







Электронные весы. Предназначены для измерения массы груза. Тензометрические весы — это основное направление тензометрии. В 9 случаев из 10 под тензометрическим оборудованием подразумеваются электронные весы. Тензорезистивный датчик измеряет вес и преобразует его в числовое значение. Зная вес неподвижного объекта, очень легко вычислить его массу.


Динамометры. Предназначены для измерения усилия сжатия/растяжения. Все современные динамометры базируются на тензодатчиках, вытеснив устаревшие пружинные модели.


Силовоспроизводящие машины. Это промышленный аналог динамометра, который способен развивать усилие до 50 кН и более. В отличие от динамометров, которым нужны специальные крепежи на объекте (узлы встройки), разрывные машины имеют личные зажимы для испытуемого материала, соответствующие его физическим характеристикам.

Кроме того, современные силовые машины измеряют усилие на разрыв и способны составлять график усилия/растяжения материала в режиме реального времени.


Прессы. Очень часто снабжаются тензометрическим оборудованием, чтобы дозировать усилие. При этом тензооборудование может не только измерять, но и управлять давлением в системе, регулируя основные параметры пресса.

Классификация тензометрического оборудования


Все тензооборудование можно поделить на классы, характеризующие сложность и уровень вложенности технического устройства:








Тензорезистор. Является базовой единицей тензометрического оборудования. Именно на основании его измерений строится весь последующий цикл работ. При этом сам тензорезистор в большинстве случаев не является полноценным измерительным прибором и для того, чтобы он начал работать, требуется тензодатчик.


Тензодатчик. Это первичный прибор измерения. Представляет собой тензорезистор в специальном корпусе, который изменяет свою форму в соответствии с требованиями к его работе. Корпус сделан из специальной стали, которая обеспечивает достаточную пружинистость, возвращаемость тензорезистора в исходное положение и линейность показаний. Качество корпуса тензодатчика — это один из самых главных критериев работоспособности тензометрического оборудования. Достаточно сказать, что  именно состав и марку стали корпуса держат в секрете все производители тензометрических датчиков, а не его устройство.


Терминал. Вторичный прибор учета, преобразующий выходной сигнал с тензодатчиков в результат измерения и выводящий его на цифровое табло. Терминал может работать в ограниченном диапазоне точности, как и тензодатчики, поэтому необходимо подбирать модель, которая будет правильно интерпретировать показания измерительного устройства.

Цифровые терминалы вообще привязаны к нескольким видам датчиков через протокол передачи данных и не могут быть использованы в других измерительных системах. Равно как и наоборот.


Измерительное устройство. Это комплекс промышленного оборудования, состоящий из тензодатчиков, грузоприемной платформы и терминала, установленный на конкретном объекте — весах, дозаторе, динамометре, машине, прессе. При этом измерительное устройство является единственным видом измерительной техники, которая сертифицируется на измерение массы груза. Нельзя группу тензодатчиков назвать весами, если она не прошла поверку и калибровку даже в том случае, если сертифицированы датчики и терминал.


Периферийное оборудование. Сюда относятся выносные табло, видеокамеры фиксации результатов взвешивания, программное обеспечение. Они расширяют возможности тензометрического оборудования, но напрямую в процессе измерения не участвуют.

Преимущества тензометрического оборудования


Тензорезистивное оборудование имеет ряд неоспоримых преимуществ, которые сделали его чуть ли не единственным видом тензометрического оборудования:


  • Низкая стоимость + высокое качество измерения. По сравнению со всеми остальными видами тензометрической аппаратуры, тензорезистивные устройства обеспечивают очень качественное измерение усилия, при этом имея простое устройство и низкую себестоимость. Лазерные или пневматические датчики, которые способны обеспечить такой же уровень точности, стоят в несколько раз дороже.


  • Высокая надежность. Все остальные типы тензометрического оборудования не выдерживают никакой конкуренции с тензорезистивными датчиками по прочности и ресурсу. Тензодатчик может работать на протяжении 3…15 лет, в полной мере сохраняя свою работоспособность.


  • Точность. Несмотря на то, что некоторые образцы тензометрического оборудования способны проводить более точные замеры, точность тензорезистивных датчиков вполне достаточна не только для каждодневных измерений в торговых, например, операциях, но и для весов I и II классов точности. Можно сказать, что оборудование на основе тензодатчиков перекрывает своими возможностями все потребности в метрологических измерениях.


Компания Модуль – Ваш персональный инженер в мире измерительного оборудования!
Сделать запрос на тензометрическое оборудование по электронной почте

modul-ves.ru

Тензометрические весы

Изобретение относится к области аэромеханических измерений и может быть использовано для измерения составляющих векторов аэродинамической силы и момента, действующих на модели летательных аппаратов в потоке аэродинамической трубы. Устройство содержит динамометрический элемент измерения продольной составляющей вектора аэродинамической силы, состоящий из подвижного и неподвижного оснований, разделенных косым разрезом и двумя боковыми вертикальными пазами, соединенных между собой четырьмя пакетами вертикально расположенных упругих шарниров, двумя чувствительными элементами. В боковые вертикальные пазы дополнительно введены два горизонтально расположенных упругих шарнира, один конец каждого из которых соединен с подвижным основанием, другой с неподвижным основанием. Поперечное сечение одного или нескольких вертикальных упругих шарниров в каждом пакете выполнено переменным по его длине таким образом, что отношение суженной к корневой части вертикального упругого шарнира находится в пределах 0,5÷1, а длина горизонтальных упругих шарниров выбирается большей, чем длина вертикальных упругих шарниров. Технический результат заключается в снижении напряжений в элементах конструкции весов, обеспечении необходимого запаса прочности и расширении диапазона моделирования условий полета при проведении испытаний. 2 ил., 3 табл.

 

Тензометрические весы относятся к измерительной технике и предназначены для измерения составляющих векторов аэродинамической силы и момента, действующих на модели летательных аппаратов при испытаниях их в аэродинамических трубах.

Весы могут также использоваться при гидродинамических испытаниях моделей судов в опытных бассейнах и каналах.

Тензометрические весы представляют собой монолитную конструкцию, выполненную из цельной заготовки, в которой при помощи специальных технологий сформированы динамометрические элементы, деформации которых преобразуются в электрические сигналы тензорезисторами, наклеенными на определенных площадках элементов. Выходные электрические сигналы весов измеряются электронной аппаратурой.

Весы могут располагаться как внутри испытываемой модели, так и за ее пределами.

По этому признаку принято классифицировать весы на внутримодельные и внешние.

К внешним весам прибегают в тех случаях, когда внутренний объем моделей недостаточен для размещения весов.

Например, модели современных истребителей имеют интегральную компоновку с малым внутренним объемом.

Во всех случаях весы представляют собой стержневую конструкцию, на одном конце которой закрепляется испытываемая модель, а другой конец соединен с державкой, а через нее с механизмом изменения углового положения модели в процессе испытаний.

В настоящее время существует большое разнообразие конструкций динамометрических элементов. Среди них наиболее определенной является конструкция динамометрического элемента для измерения продольной составляющей Х вектора аэродинамической силы — в дальнейшем ДЭХ.

Более того, можно говорить о типовой конструкции ДЭХ, которая используется как у нас, так и за рубежом (см. «Измерительная техника», №11 за 1979 г., рис.2, стр.53).

Конструкция состоит из двух оснований: подвижного и неподвижного. Оба основания разделены косым разрезом и соединены между собой четырьмя пакетами плоских вертикально расположенных упругих шарниров с постоянным по длине поперечным сечением. Кроме того, основания соединяют два чувствительных элемента, на которые наклеены тензорезисторы.

Наиболее близким к предложенному изобретению являются тензометрические весы, описанные в журнале «Датчики и системы», №3, 2004 г. (стр.4, рис.4).

Конструкция их содержит динамометрический элемент измерения продольной составляющей Х вектора аэродинамической силы, состоящий из подвижного и неподвижного оснований, разделенных косым разрезом и двумя боковыми вертикальными пазами, соединенных между собой четырьмя пакетами вертикально расположенных упругих шарниров с постоянным по длине поперечным сечением и двумя чувствительными элементами, расположенными посередине динамометрического элемента X.

Продольная составляющая Х действует на подвижное основание и через вертикальные упругие шарниры в определенной пропорции передается на чувствительные элементы.

Чувствительность ДЭХ к измеряемой силе тем выше, чем меньше жесткость вертикальных упругих шарниров в направлении продольной оси и, как следствие, меньше размеры их поперечного сечения при большей длине.

Вместе с тем вертикальные упругие шарниры должны без потери прочности держать все составляющие векторов аэродинамической силы и момента, действующих на модель.

В результате, в определенных точках шарниров возникают большие напряжения.

Обычно расчет весов и, в частности, ДЭХ производится на ЭВМ методом конечного элемента — МКЭ. На рис.4 (стр.4) журнала «Датчики и системы», №3, 2004 г. приведен ДЭХ весов, на котором показано расположение опасных точек и численные значения напряжений в них.

Как следует из рисунка, опасные точки появляются в местах сопряжения пакетов плоских шарниров с подвижным и неподвижным основаниями. Причем максимальные напряжения имеют место в крайних наружных шарнирах пакета (60,7 кгс/мм2), а минимальные в крайних внутренних шарнирах (42,3 кгс/мм2).

Таким образом, наблюдается значительная неравномерность распределения напряжений в шарнирах пакета, характерная как для аналога, так и прототипа.

Величина максимально допустимых напряжений определяется материалом весов и коэффициентом запаса прочности. Последний в свою очередь зависит от режимов испытаний и условий запуска конкретной аэродинамической трубы.

При испытании современных самолетов с высокими несущими свойствами и улучшенными маневренными характеристиками напряжения в опасных точках существенно превосходят допустимые. Кроме того, в случае использования внешних весов возникают дополнительные моменты в результате удаления ДЭХ за пределы модели. Указанное обстоятельство также приводит к увеличению напряжения в опасных точках.

Для снижения напряжений приходится ограничивать максимальный диапазон измеряемых векторов нагрузок, что приводит к сужению диапазона моделирования условий полета, либо приходится существенно увеличивать сечения вертикальных упругих шарниров, что ведет к потере чувствительности ДЭХ, а следовательно, к снижению точности измерений составляющей Х аэродинамической силы.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение диапазона измерения векторов нагрузок и повышение точности измерений.

Техническим результатом является снижение максимальных суммарных напряжений в опасных точках вертикальных упругих шарниров до приемлемой (допустимой) величины при действии заданных максимальных векторов измеряемой нагрузки и обеспечения необходимого запаса прочности конструкции.

Снижение уровня напряжений в конструкции тензовесов позволяет расширить диапазон и повысить точность измерений.

Технический результат достигается тем, что тензометрические весы, содержащие динамометрический элемент измерения продольной составляющей Х вектора аэродинамической силы, состоящий из подвижного и неподвижного оснований, разделенных косым разрезом и двумя боковыми вертикальными пазами, соединенных между собой четырьмя пакетами вертикально расположенных упругих шарниров, двумя чувствительными элементами, и в боковые вертикальные пазы динамометрического элемента продольной силы Х введены два дополнительных горизонтально расположенных упругих шарнира, один конец каждого из которых соединен с подвижным, а другой с неподвижным основанием, причем поперечное сечение одного или нескольких вертикальных упругих шарниров в каждом пакете выполнено переменным по его длине таким образом, что отношение суженной к корневой части вертикального упругого шарнира находится в пределах 0,5÷1, а длина горизонтальных упругих шарниров выбирается большей, чем длина вертикальных упругих шарниров.

На фиг.1 и 2 приведена схема внешних шестикомпонентных тензометрических весов для испытания моделей самолетов с высокими несущими свойствами.

Тензовесы состоят из динамометрических элементов 1 и 2 для измерения составляющих Y, Z, МХ, MY, MZ векторов аэродинамической нагрузки, динамометрического элемента 3 для измерения продольной составляющей Х вектора силы (ДЭХ).

Посадочные конуса 4 и 5 служат для крепления к весам испытываемой модели и соединения их с державкой.

ДЭХ состоит из подвижного 6 и неподвижного 7 оснований, разделенных косым разрезом 8 и двумя боковыми вертикальными пазами 9. Оба основания соединены четырьмя пакетами вертикально расположенных упругих шарниров 10 по пять шарниров в каждом пакете, двумя чувствительными элементами 11 и двумя дополнительными горизонтально расположенными упругими шарнирами 12, находящимися в пазах 9. Один конец горизонтального упругого шарнира 12 соединен с подвижным основанием 6, другой конец с неподвижным основанием 7 ДЭХ.

Отличительной особенностью конструкции ДЭХ является переменное по длине сечение двух наружных упругих шарниров v и w в каждом пакете и наличие дополнительных упругих шарниров 12, расположенных горизонтально в боковых вертикальных пазах 9.

Устройство работает следующим образом.

При действии аэродинамической нагрузки продольная составляющая Х действует на подвижное основание ДЭХ и через упругие шарниры 10, 12 в определенной пропорции передается на чувствительные элементы 11.

Часть продольной составляющей Х воспринимается вертикальными 10 и горизонтальными 12 упругими шарнирами, вызывая в них S-образную деформацию, причем вертикальные упругие шарниры деформируются в плоскости YX, горизонтальные шарниры в плоскости ZX динамометрического элемента X.

Оставшаяся часть силы Х воздействует на два чувствительных элемента 11, вызывая их деформирование. На чувствительные элементы в зоне максимальных изгибных деформаций от действия силы Х наклеены тензорезисторы 13 (см. фиг.1).

Динамометрический элемент Х (ДЭХ) подвергается воздействию не только силы X, но и действию всех остальных составляющих векторов аэродинамической силы и момента (силы Y, Z, моменты MZ, MY, МХ), а также действию дополнительных моментов YL и ZL, вызванных тем, что ДЭХ расположен на плече L (см. фиг.1) от точки приложения аэродинамических нагрузок.

Моменты YL и MZ действуют в плоскости YX ДЭХ и, как правило, момент YL превосходит момент MZ по величине в несколько раз. Момент ZL действует в горизонтальной плоскости ZX ДЭХ одновременно с моментом МY и также достигает многократной величины МY.

Чувствительные элементы 11 действию неизмеряемых сил и моментов практически не подвергаются.

Наиболее нагруженными элементами ДЭХ являются вертикально расположенные упругие шарниры, собранные в 4 пакета, так как именно через них происходит перетекание силового потока с подвижного основания 6 ДЭХ (соединенного с аэродинамической моделью) на неподвижное основание 7 ДЭХ (соединенного с державкой, с «землей»).

Действие всех вышеперечисленных нагрузок вызывает в вертикальных упругих шарнирах опасные суммарные напряжения, которые могут превышать допустимый уровень напряжений.

Действие силы Y и моментов MZ, YL, МХ вызывает растяжение-сжатие вертикальных упругих шарниров и напряжение, вызванное этой деформацией, относительно невелико.

Действие силы Z, моментов MY, ZL вызывает S-образную деформацию вертикальных упругих шарниров в плоскости YZ и напряжение, вызванное этой деформацией, достигает большой величины.

Для снижения напряжений в опасных точках вертикальных упругих шарниров, в том числе за счет выравнивания напряжений между упругими шарнирами одного пакета, предложены вышеупомянутые решения.

При введении горизонтальных упругих шарниров в пазы 9 ДЭХ происходит перераспределение нагрузок Z, MY, ZL между вертикальными и горизонтальными упругими шарнирами, тем самым уменьшается доля нагрузок, приходящая на вертикальные упругие шарниры, и, как следствие, уменьшение напряжений в них.

Горизонтальные упругие шарниры оттягивают на себя значительную часть силы Z, моментов MY, ZL, вызывая в них деформацию растяжения-сжатия.

Продемонстрируем на числовом примере, что дает применение упругих шарниров, расположенных в пазах 9 ДЭХ, и применение переменных по длине сечений двух наружных вертикальных упругих шарниров в каждом пакете.

В таблице 1 приведено распределение максимальных суммарных напряжений между упругими шарнирами одного пакета при условии выполнения всех упругих шарниров в виде призматических балок прямоугольной формы постоянного сечения по всей длине и отсутствия горизонтальных упругих шарниров в пазах 9 ДЭХ.

Таблица 1
Обозначение шарнира h j s v w
60,99 62,05 65,12 70,5 78,14

Из таблицы 1 видно, что по мере удаления от середины ДЭХ, напряжения в упругих шарнирах каждого пакета растут, достигают максимальной величины в крайних, наиболее удаленных от середины ДЭХ упругих шарнирах (v и w), причем напряжения во всех шарнирах превышают допустимый уровень.

При введении упругих шарниров в пазы ДЭХ, напряжения в вертикально расположенных упругих шарнирах каждого пакета уменьшились из-за восприятия горизонтальными упругими шарнирами силы Z и моментов MY, ZL.

Распределение напряжений в вертикальных упругих шарнирах каждого пакета при введении горизонтальных упругих шарниров показано в таблице 2, причем длина горизонтального упругого шарнира больше длины вертикального.

Таблица 2
Обозначение шарнира h j s v w
49,38 49,35 51,04 54,67 60,76

Как видно из сравнения таблиц 1 и 2, напряжения уменьшились во всех упругих шарнирах каждого пакета, причем в крайнем шарнире w напряжения уменьшились на 18 кгс/мм2, в шарнире v на 16 кгс/мм2, в шарнире s на 14 кгс/мм2, в шарнире j на 12,5 кгс/мм2, в шарнире h на 11,5 кгс/мм2, но максимальные напряжения в шарнирах v и w превышают допустимый уровень напряжений.

Для перераспределения напряжения между упругими шарнирами одного пакета было предложено выполнить шарниры v и w каждого пакета в виде балок переменного по длине сечения, причем отношение суженной к корневой части вертикального упругого шарнира находится в пределах 0,5÷1. Упругие шарниры h, j и s оставлены призматическими балками постоянного сечения по всей длине.

В таблице 3 показано распределение суммарных максимальных напряжений в упругих шарнирах одного пакета от одновременного действия всех компонентов, имеющих вертикальные упругие шарниры в виде балок постоянного и переменного по длине сечений и при наличии горизонтальных упругих шарниров в пазах 9 ДЭХ.

Таблица 3
Обозначение шарнира h j s v w
51,1 51,34 53,4 53,2 51,1

Анализ таблицы 3 показывает, что в вертикальных упругих шарнирах одного пакета достигнут примерно одинаковый уровень величины максимального суммарного напряжения, не превышающий уровня допустимого напряжения для выбранного материала тензовесов.

Итак, применение новых технических решений при проектировании динамометрического элемента Х позволили обеспечить приемлемую величину максимальных суммарных напряжений и необходимый для решения данной задачи коэффициент запаса прочности в наиболее нагруженных элементах конструкции ДЭХ.

Снижение уровня напряжений в конструкции тензовесов позволяет расширить максимальный диапазон измеряемых векторов нагрузок и, следовательно, диапазон моделирования условий полета.

Применение переменных по длине поперечных сечений одного или нескольких вертикальных упругих шарниров 10 в каждом пакете позволяет снизить напряжения в них без снижения чувствительности ДЭХ, что приводит к увеличению точности измерений составляющей Х аэродинамической силы.

Тензометрические весы, содержащие динамометрический элемент измерения продольной составляющей Х вектора аэродинамической силы, состоящий из подвижного и неподвижного оснований, разделенных косым разрезом и двумя боковыми вертикальными пазами, соединенных между собой четырьмя пакетами вертикально расположенных упругих шарниров, двумя чувствительными элементами, отличающиеся тем, что в боковые вертикальные пазы динамометрического элемента продольной силы Х введены два дополнительных горизонтально расположенных упругих шарнира, один конец каждого из которых соединен с подвижным, а другой с неподвижным основанием, причем поперечное сечение одного или нескольких вертикальных упругих шарниров в каждом пакете выполнено переменным по его длине таким образом, что отношение суженной части к корневой части вертикального упругого шарнира находится в пределах 0,5÷1, а длина горизонтальных упругих шарниров выбирается большей, чем длина вертикальных упругих шарниров.

findpatent.ru

принцип работы и подключение тензометрического датчика

«Точность – вежливость королей!» В наше время актуальность этого средневекового французского афоризма только растет. Для проведения точных измерительных вычислений на производстве и в быту все шире используются приборы на основе тензометрических датчиков.

Что такое тензометрия и для чего нужны тензодатчики

Тензометрия (от лат. tensus — напряжённый) – это способ и методика измерения напряжённо-деформированного состояния измеряемого объекта или конструкции. Дело в том, что нельзя напрямую измерить механическое напряжение, поэтому задача состоит в измерении деформации объекта и вычислении напряжения при помощи специальных методик, учитывающих физические свойства материала.

В основе работы тензодатчиков лежит тензоэффект — это свойство твёрдых материалов изменять своё сопротивление при различных деформациях. Тензометрические датчики представляют собой устройства, которые измеряют упругую деформацию твердого тела и преобразуют её величину в электрический сигнал. Этот процесс происходит при изменении сопротивления проводника датчика при его растяжении и сжатии. Они являются основным элементом в приборах по измерению деформации твёрдых тел (например, деталей машин, конструкций, зданий).

Устройство и принцип работы

Основу тензодатчика составляет тензорезистор, оснащенный специальными контактами, закрепленными на передней части измерительной панели. В процессе измерения чувствительные контакты панели соприкасаются с объектом. Происходит их деформация, которая измеряется и преобразуется в электрический сигнал, передаваемый на элементы обработки и отображения измеряемой величины тензометрического датчика.

В зависимости от сферы функционального использования датчики различаются как по типам, так и по видам измеряемых величин. Важным фактором является требуемая точность измерения. Например, тензодатчик грузовых весов на выезде с хлебозавода совершенно не подойдет к электронным аптекарским весам, где важна каждая сотая часть грамма.

Рассмотрим более предметно виды и типы современных тензометрических датчиков.

Датчики крутящего момента

Датчики крутящего момента предназначены для измерения крутящего момента на вращающихся частях таких систем, как коленвал двигателя или рулевой колонки. Тензодатчики крутящего момента могут определять как статический, так и динамический момент контактным либо бесконтакным (телеметрическим) способом.

Тензодатчики балочного, консольного и кромочного типов

Эти типы датчиков изготавливают обычно на основе параллелограммной конструкции со встроенным элементом изгиба для высокой чувствительности и линейности измерений. Тензорезисторы в них закрепляются на чувствительных участках упругого элемента датчика и соединяются по схеме полного моста.

Конструктивно балочный тензодатчик имеет специальные отверстия для неравномерного распределения нагрузки и выявления деформаций сжатия и растяжения. Для получения максимального эффекта тензорезисторы по специальным меткам строго ориентируют на поверхности балки в ее самом тонком месте. Высокоточные и надежные датчики этого типа используют для создания многодатчиковых измерительных систем в платформенных или бункерных весах. Нашли они свое применение и в весовых дозаторах, фасовщиках сыпучих и жидких продуктов, измерителях натяжения тросов и других измерителях силовых нагрузок.

Тензодатчики силы растяжения и сжатия

Тензодатчики силы растяжения и сжатия, как правило, имеют S-образную форму, изготавливаются из алюминия и легированной нержавеющей стали. Предназначены для бункерных весов и дозаторов с пределом измерения от 0,2 до 20 тонн. S-образные тензодатчики силы растяжения и сжатия могут использоваться в станках по производству кабелей, тканей и волокон для контроля силы натяжения этих материалов.

Тензорезисторы проволочные и фольговые

Проволочные тензорезисторы делают в виде спирали из проволоки малого диаметра и крепят на упругом элементе или исследуемой детали с помощью клея. Их отличает:

  • простота изготовления;
  • линейная зависимость от деформации;
  • малые размеры и цена.

Из недостатков отмечают низкую чувствительность, влияние температуры и влажности среды на погрешность измерения, возможность применения только в сфере упругих деформаций.

Фольговые тензорезисторы в настоящее время являются наиболее распространенным типом тензорезисторов из-за их высоких метрологических качеств и технологичности производства. Это стало доступным благодаря фотолитографической технологии их изготовления. Передовая технология позволяет получать одиночные тензорезисторы с базой от 0,3 мм, специализированные тензометрические розетки и цепочки тензорезисторов с широким рабочим температурным диапазоном от –240 до +1100 ºС в зависимости от свойств материалов измерительной решетки.

Преимущества и недостатки тензодатчиков

Широкое применение тензодатчики получили благодаря своим свойствам:

  • возможности монолитного соединения датчика деформации с исследуемой деталью;
  • малой толщине измерительного элемента, что обеспечивает высокую точность измерения с погрешностью 1-3 %;
  • удобстве крепления, как на плоских, так и на криволинейных поверхностях;
  • возможности измерения динамических деформаций, меняющихся с частотой до 50000 Гц;
  • возможности проведения измерений в сложных условиях окружающей среды в температурном интервале от -240 до +1100˚С;
  • возможности измерений параметров одновременно во многих точках деталей;
  • возможности измерения деформации объектов, расположенных на больших расстояниях от тензометрических систем;
  • возможностью измерения деформаций в движущихся (крутящихся) деталях.

Из недостатков следует отметить:

  • влияние метеоусловий (температуры и влажности) на чувствительность датчиков;
  • незначительные изменения сопротивления измерительных элементов (около 1%) требует применение усилителей сигналов.
  • при работе тензодатчиков в условиях высокотемпературной или агрессивной среды необходимы специальные меры их защиты.

Основные схемы подключения

Рассмотрим это на примере подключения тензометрических датчиков к бытовым или промышленным весам. Стандартный тензодатчик для весов имеет четыре разноцветных провода: два входа – питание (+Ex, -Ex), два других – измерительные выходы (+Sig, -Sig). Встречаются также варианты с пятью проводами, где дополнительный провод служит в качестве экрана для всех остальных. Суть работы весового измерительного датчика балочного типа довольно проста. На входы подается питание, а с выходов снимается напряжение. Величина напряжения зависит от приложенной нагрузки на измерительный датчик.

Если длина проводов от весового тензодатчика до блока АЦП значительна, то сопротивление самих проводов будет влиять на показание весов. В этом случае целесообразно добавить цепь обратной связи, которая компенсирует падение напряжения путем корректировки погрешности от сопротивления проводов, вносимую в измерительную цепь. В этом случае схема подключения будет иметь три пары проводов: питания, измерения и компенсации потерь.

Примеры использования тензометрических датчиков

  • элемент конструкции весов.
  • измерение усилий деформации при обработке металлов давлением на штамповочных прессах и прокатных станах.
  • мониторинг напряженно-деформационных состояний строительных конструкций и сооружений при их возведении и эксплуатации.
  • высокотемпературные датчики из жаропрочной легированной стали для металлургических предприятий.
  • с упругим элементом из нержавеющей стали для измерений в химически агрессивной среде.
  • для измерения давления в нефте и газопроводах.

Простота, удобство и технологичность тензодатчиков – основные факторы для дальнейшего активного их внедрения, как в метрологические процессы, так и использования в повседневной жизни в качестве измерительных элементов бытовой техники.

odinelectric.ru

Тензодатчики – устройство, классические схемы подключения, маркировка, полезная информация для ремонта

Весовой измерительный датчик для весов

Занимаясь ремонтом весоизмерительной техники приходится сталкиваться с некоторым непониманием со стороны механиков такого важного понятия, как принцип работы весового измерительного датчика. Постепенно собралась небольшая коллекция частозадавемых вопросов и ответов на них. В принципе в интернете и на книжной полке есть достаточно материалов, но, как правило, это в основном информация для инженеров проектировщиков, вызывающая зевоту у инженеров ремонтников. Ответы на вопросы делались на основе практических умозаключений и на основании полученных знаний на лекциях по метрологии, но вполне допускаются ошибки в оконечных выводах, фактически все ответы подкреплены практическими данными. Вопросы будем рассматривать от простого к сложному.

 

 

  1. Как правильно называть весовой измерительный датчик для весов.
  2. Устройство весового измерительного датчика для весов.
  3. Основное отличие 6-проводного весового измерительного датчика от 4-проводного.
  4. Зачем в балке весового измерительного датчика для весов сделаны отверстия?
  5. Устройство тензорезистора
  6. Определяем маркировку проводов для измерительного датчика  весов.
  7. Определение полярности контактов для измерительного датчика весов (в разработке).

 

  Как правильно называть весовой измерительный датчик для весов.

Работая с весами уже более 20 лет, ответ на этот вопрос так и не был найден, поэтому просто перечислим встречавшиеся термины.

Датчик ХХХХ (где ХХХХ маркировка датчика), чувствительный элемент — Масса-К

Тензометрический датчик (тензодатчик) – CAS

Балка – жаргон

Мы же будем дипломатично называть — весовой измерительный датчик для весов.

 


Устройство весового измерительного датчика для весов.

Вопрос довольно глобальный, постараемся упростить материал как можно больше, и не вдаться в теоретические выкладки. В самом конце подборки мы все-таки рассмотрим весовой измерительный датчик для весов в более расширенном варианте. А пока, максимально упрощенный вариант.

Классический весовой измерительный датчик для весов на выходе имеет четыре разноцветных провода два — питание (+Ex, -Ex), два — измерительные концы (+Sig, -Sig).




Для справки. Встречаются несколько вариантов обозначения выводов весового измерительного датчика для весов

Питание

+Ex, Ex+, Exc+, Excitation+, +Питания, +Питания датчика

Ex, Ex-, Exc-, Excitation-, — Питания, -Питания датчика

Выход

Sig+, LC-Sig+, +Signal, +Сигнал, +Сигнал датчика

Sig-, LC-Sig-, —Signal, -Сигнал, -Сигнал датчика

Цепи компенсации (только для 6-проводного варианта)

+Sense, +Sen, Sen+, Обратная связь+

-Sense, -Sen, Sen-, Обратная связь

Иногда встречается вариант с пятью проводами, где пятый провод служит экраном для остальных четырех. Суть работы весовой измерительный датчик для весов проста, на вход подается питание, с выхода снимается напряжение. Выходное напряжение меняется в зависимости от приложенной нагрузки на весовой измерительный датчик для весов (балку).

Упрощенная электрическая схема весового измерительного датчика для весов

 


   

Основное отличие 6-проводного весового измерительного датчика от 4-проводного.

При большой длине проводов от весового измерительного датчика до блока АЦП, сопротивление самих проводов начинает влиять на показания весов.

Существует два решения этой проблемы:

1. Делать длину проводов одной и той же длины,  тогда погрешность от сопротивления проводов вносимая в цепь измерения будет заранее известна, и будет скомпенсирована на уровне АЦП.



Для справки. На весах Масса-К серии ВТ было использовано оригинальное решение, АЦП был установлен прямо на весовом измерительном датчике, что позволяло решить проблему сопротивления проводов. Но был допущен серьезный инженерный просчет – переключатель калибровки не был вынесен за переделы весового измерительного датчика, и как результат усложненная процедура калибровки.

2. Добавить измерительную цепь, с помощью которой можно измерить сопротивление провода (а точнее падение напряжения) и в динамике подкорректировать погрешность от сопротивления проводов вносимую в цепь измерения.

Измерительная цепь +Sen, -Sen позволяет измерить падение напряжения на соединительных проводах

 Для этих целей добавляют два провода +Sen, -Sen которые и позволяют измерить падение напряжения на проводах, теперь достаточно вычесть это значение  из общих измерений и мы получим показания только с тензорезисторов.

Упрощенный алгоритм работы обратной связи для компенсации падения напряжения на проводах



Вывод: Из вышесказанного следует, для 4-проводной схемы подключения весового измерительного датчика категорически не рекомендуется изменять (удлинять или укорачивать) длину кабеля от датчика до АЦП. В принципе при изменении длины соединительного кабеля можно сделать повторную калибровку, но вот калибровку термокомпенсации, вряд ли удастся, если это не предусмотрено конструкцией весов

  


  

Зачем в балке весового измерительного датчика для весов сделаны отверстия?

Если бы в балке не было отверстий, то вся нагрузка была бы распределена по всей поверхности в равной степени, и выявить деформацию было бы очень трудно. Так как тензорезисторы должны размещаться в местах наибольшего напряжения, то место установки последних делают специально тонким, нагрузка приложенная на конец балки, была максимально выражена в этих самых местах. Для максимального эффекта тензорезисторы строго ориентируют на поверхности балки, строго под самым тонким местом.

Тензорезистор установлен строго по меткам на поверхности балки и в соответствии с метками на подложке.

Двумя отверстиями расположенными рядом достигается эффект – на одной плоскости один датчик работает на сжатие другой на растяжение.

Работа тензорезисторов под нагрузкой

 


  

Устройство тензорезистора.

Как правило, тензорезистор весового измерительного датчика для весов представляет собой длинный проводник выполненный в виде змейки. При сжатии длина проводника уменьшается и сопротивление уменьшается, при растяжении длина увеличивается и сопротивление увеличивается.

Основной тензорезистор, его положение строго позиционировано, в примере 265 Ом

Измерительный тензорезистор устанавливается строго по меткам, позиционные метки расположены по трем сторонам.

  

Компенсационный тензорезистор, требования к позиционированию менее жесткие, в примере 20 Ом  

  


  

Китайский тензодатчик.

Несмотря на привычный образ для китайской продукции – товар плохого качества. Китайские тензодатчики обладают довольно хорошими измерительными параметрами, и это не просто цифра на бумажке, а реальная цифра снимаемая с тензодатчика при измерениях. Но без ложки дегтя не обойтись, именно на китайских  датчиках первый раз довелось увидеть деформацию балки, видимую даже невооруженным взглядом.

Тензодатчик 6кг (Китай) деформация видна без линейки

 

Тензодатчик 150кг (Китай) и снова деформация видна без измерительных приспособлений

Не то что бы тензодатчики других производителей (не Китай) работают безотказно, например при наезде на тензодатчик машиной, тензодатчик конечно выходит из строя, но на нем просто срезает резьбу, нарезаем новую резьбу и датчик снова исправен. 


 

Определяем маркировку проводов для измерительного датчика  весов.

Применяем  теорию на практике.  В качестве образца рассмотрим датчик с весов CAS DB H, у которого нам надо определить  назначения контактов с датчика, а именно входные/выходные цепи.



Для справки.  Весы CAS DB H со старым АЦП, дисплей люминесцентный с накалом. Напряжение питания может отличаться от весов с черным АЦП.

Провода имеют  цветовую маркировку и их 5 – черный, синий, зеленый, красный, белый. Черный откидываем сразу, он ни с чем не звонится – это экран. Будем отталкиваться от того факта, что большинство  датчиков имеют выходное сопротивление измерительного моста кратным 350 Ом, а сами датчики подключены по мостовой схеме.  Измеряем сопротивления между всеми выводами, получаем 6 значений:

  1. красный-белый 422 Ом
  2. синий-зеленый 350 Ом
  3. синий-красный 335 Ом
  4. зеленый-красный 335 Ом
  5. синий-белый 261 Ом
  6. зеленый-белый 261 Ом

Способ №1 классический.

Более быстрый, но дающий результат, в случае если датчик имеет выходное сопротивление измерительного моста кратное 350 Ом.

Как можно увидеть синий и зеленый провод  являются контактами  выходного сопротивления измерительного моста, так как сопротивление между ними кратно 350 Ом. Соответственно  оставшиеся два контакта красный и белый  — это контакты питания датчика.

Рис. Определяем входные и выходные цепи датчика с весов CAS DB H.



Для справки. Остальные данные по сопротивлению проводов весового датчика весов CAS DB H можно посмотреть здесь. Допускается отклонение сопротивления от указанных +-1 Ом. Стандартное напряжение питания датчика – это  +5В, но датчики обычно рассчитываются на 12В.  


Способ №2 альтернативный.

Проверялся только на мостовой схеме, для других схем подключения может не подойти.

Находим контакты с максимальным  сопротивлением, красный и белый провод имеют сопротивление больше всех , 422 Ом – это контакты для входного напряжения. Соответственно оставшиеся два синий и зеленый, есть контакты выходного сопротивления измерительного моста.

 Мы намеренно опустили определение полярности входных и выходных групп контактов, что бы не перегружать материал информацией.


 

Определение полярности контактов для измерительного датчика весов (в разработке).

Тут все несколько неоднозначно, по крайней мере,  для нас. Поэтому выкладываем только данные практических экспериментов. В качестве объекта измерения выбраны весы CAS DB 1H с тензодатчиком BC-150DB.  Зная паспортные данные тензодатчика,  имея 4 варианта   подключения и зная правильную ориентацию на станине – снимем показания с выходного датчика. Правильное подключение по паспорту.
 

Вариант 1. (паспортное подключение)

Рис.   Подключение тензодатчика по заводским параметрам.

Питание от 5В

  • 0кг, на выходе  0мВ
  • 20кг, на выходе 1мВ
  • 40кг, на выходе 1,9мВ

 

Показания родного АЦП с весов

  • 0 кг, показания АЦП, канал неизвестен  1,160
  • 20 кг, показания АЦП, канал неизвестен  5,956
  • 40 кг, показания АЦП, канал неизвестен  10,751

Давление на датчик снизу вверх — дает на выходе отрицательное напряжение.

 

Вариант 2. (перевернутое подключение)

Рис.   Подключение тензодатчика наоборот, на входе плюс подключаем к минусу, на выходе плюс соединяем к минусу.

Питание от 5В

  • 0кг, на выходе  0мВ
  • 20кг, на выходе 1мВ
  • 40кг, на выходе 1,9мВ

 

Показания родного АЦП с весов

  • 0 кг, показания АЦП, канал неизвестен  1,150
  • 20 кг, показания АЦП, канал неизвестен  5,916
  • 40 кг, показания АЦП, канал неизвестен  10,679

Давление на датчик снизу вверх — дает на выходе отрицательное напряжение.

Как видно из показаний, данные АЦП несколько отличаются. В рабочем режиме  весы начинают «врать», то есть показывать меньший вес, но если весы откалибровать — показания становятся правильными и весы становятся полностью работоспособными.

 

Вывод.

Фактически подключение не влияет на работоспособность весов в целом, но показания при разных подключениях имеют небольшое отличие. Тензодатчик можно заставить работать в обоих подключениях.  Два других варианта подключения рассматривать не будем, так как показания вольтметра на выходе получаются отрицательными, а соответственно нас не интересуют.

zipstore.ru

Весы тензометрические — Энциклопедия по машиностроению XXL







Это либо обычные рычажные (сотенные или тысячные) весы, либо электро-тензометрические.  [c.77]

Некоторой модификацией тензометрического метода является метод, основанный на определении объема жидкости, вылившейся после снятия давления опрессовки. В качестве прогностических параметров используют такие характеристики, как скорость слива, его объем, вес и толщина трубы. Для определения прочности трубы проводят статистическую обработку. Данная обработка позволяет получить многопараметровое уравнение корреляции при помощи ЭВМ.  [c.76]










Применение тензометрического ролика для измерения давлений в опорно-поворотных устройствах экскаваторов и кранов известно давно и является общепринятым. В процессе поворота платформы относительно нижней рамы происходит обкатывание измерительного ролика. Если направление максимальной чувствительности ролика совпадает с вертикалью, то амплитуда записи становится максимальной. Линия, огибающая амплитуды показаний ролика, представляет собой в некотором масштабе эпюру давлений в опорно-поворотном устройстве. Масштаб эпюры определяется из условия соответствия ее площади весу поворотной части экскаватора.  [c.138]

Ко второй группе отнесем те работы, которые проводились с целью исследования рациональности конструкции редуктора в целом и его отдельных узлов. На стендах испытывались червячные редукторы самых различных типов и назначений серийные модернизированные редукторы типа РЧН и РЧП с межосевым расстоянием от 80 до 300 мм редуктор тарельчатого питателя с вертикальным валом колеса редуктор лифтовой лебедки и редукторы, предназначенные для сельского хозяйства двухступенчатые редукторы, а также одноступенчатые редукторы универсального типа. Проводилось тензометрическое исследование корпуса редуктора с целью улучшения конструкции и снижения его веса. На основании результатов испытаний редукторов были даны соответствующие рекомендации по дальнейшему совершенствованию их конструкции и улучшению качества.  [c.57]

Изменение веса влажного тела регистрировалось рычажными, а при интенсивном испарении влаги — тензометрическими весами высокого класса точности [2].  [c.76]

Весовой механизм представляет собой самоуравновешивающиеся весы с электромагнитной силовой компенсацией и тензометрическими индикаторами равновесия. Он состоит из следующих основных частей  [c.61]

Существенное влияние геометрических и режимных параметров на погрешность измерения давления полного торможения, иллюстрируемое рис. 4-1, выдвигает необходимость создания иных методов измерения. В этой связи несомненный интерес представляет применение аэродинамических весов для исследований характеристик двухфазных потоков. Ниже приводится описание трехкомпонентных тензометрических весов,  [c.78]

Измерения аэродинамических (тяговых) характеристик исходного сопла и сопла с элементами шумоглушения проводились с помощью тензометрических весов, устанавливаемых на державке перед испытуемой моделью. Для акустических исследований использовалась модель сопла с площадью критического сечения = 60.44 а для аэродинамических — модель с = 35.78 Модель с уменьшенной площадью критического сечения соответствовала размерам державки с тензометрическими весами. Ниже приводятся результаты исследования трех вариантов механического шумоглушителя.  [c.484]










Маятниковые весы [15]. Принципиальная схема маятниковых весов приведена на рис. 17.56. Образец 2, закрепленный на пластинке 4 в сосуде Дьюара 5, при включении поля втягивается или выталкивается из полюсов 1 магнита в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа. На пластину, которая при этом изгибается, наклеены тензометрические датчики А к В. Изгиб пластины вызывает изменение сопротивления тензодатчиков, включенных в мостовую схему. Возникает ее рас-  [c.310]

При включении вибропитателя материал из расходного бункера поступает в бункер дозатора. По мере накопления бункера деформация силоизмерительных элементов меняет сопротивление тензометрических датчиков, включенных в мост вторичного прибора, который фиксирует изменение нагрузки по весовой шкале. Позиционное контактное устройство срабатывает по достижении веса заданной величины и останавливает вибропитатель. Взвешенная порция по получении команды выдается из дозатора при помощи пневмоцилиндра и затвора.  [c.17]

Крановые весы предназначены для взвешивания грузов, перерабатываемых грузоподъемными кранами. Применяются крановые весы пружинного типа и электронно-тензометрические весы.  [c.110]

Увеличение мощности при сохранении габаритных размеров вызывает резкое увеличение нагрузки на детали и необходимость соответствующего повышения статической и динамической прочности. С этой целью необходимо широкое применение экспериментальных методов определения фактических напряжений и деформаций. В качестве примера может быть приведена втулка рабочего колеса Куйбышевской ГЭС весом 82 т, которая имеет сложную форму и подвергается действию сложной системы сил. Для ее расчета с помощью экспериментальных методов на моделях из пластмассы были уточнены распределение напряжений, деформации, влияние присоединенных деталей. Для расчета лопасти рабочего колеса был создан уточненный метод, проверенный на модели оптическим методом, а также тензометрическими датчиками кроме того, были исследованы вибрационные свойства лопасти. Это дало конструкторам большой материал для правильного конструирования турбин и снижения их конструктивной металлоемкости.  [c.7]

Тензометрические методы определения напряжений и деформаций с целью выбора наиболее рациональных параметров проектируемых машин обусловили не только снижение их веса, но и повышение производительности машин с исключением возможности поломок и быстрого износа.  [c.31]

Суммарная погрешность весов в диапазоне температур от —40 до -ь50°С составляет 0,1—0,2 %. А исходная погрешность измерительного канала (тензометрический датчик — усилитель — АЦП) в этом же температурном диапазоне равна 10 %. Образцовыми мерами здесь служат образцовые грузы, подвешиваемые с помощью электромагнитов.  [c.127]

На склада.х применяют весы настольные, товарные, платформенные, технические, автомобильные, вагонные и др. По конструкции различают весы шкальные, циферблатные, автоматические (для ленточных транспортеров), тензометрические (для взвешивания грузов, транспортируемых кранами), счетные и др.  [c.510]

Весы крановые тензометрические предназначены лля взвешивания грузов, транспортируемых краном. Указательный прибор устанавливают в кабине крановщика.  [c.514]

Для весов общего назначения принята буквенно-цифровая индикация. В условных обозначениях типоразмеров весов первая буква указывает на конструкцию грузоприемного устройства весов Р — рычажно-механические Т — электронно-тензометрические.  [c.8]

В системе применен электронно-тензометрический метод измерения массы груза. Преобразователем массы груза в пропорциональный электрический сигнал является силоизмерительный элемент — тензодатчик. Сигналы тензодатчиков поступают в указательные приборы. Каждые весы содержат два прибора. Один пз них показывает массу материала, выгружаемого из бункера при дозировании, другой — массу материала, находящегося в бункере. Приборы содержат устройства выдачи информации в схемы дозирования и управления.  [c.204]

Весы агломерата, кокса и добавок по принципу действия являются электронно-тензометрическими с помощью тензодатчиков масса дозируемого материала преобразуется в электрический сигнал. Датчики содержат измерительные элементы, включенные в мостовую схему.  [c.210]

Под весами кокса и весами агломерата в скиповой яме установлены приспособления для проверки весов кокса и приспособления для проверки весов агломерата. Под весами руды по обеим сторонам конвейера расположено приспособление для проверки весов руды. С помощью этих приспособлений можно подвесить к весам контрольный груз и проверить правильность показаний тензометрических измерительных датчиков. Для проверки отдельных тензодатчиков бункерных весов система комплектуется образцовой силоизмерительной машиной. Комплекты тензодатчиков, идущих на определенные весы, проверяются на специальном приспособлении с помощью грузоприемной платформы и гирь.  [c.216]

Электровесовая тележка работает в комплексе механизмов загрузки вагранок и представляет собой самодвижущийся агрегат с электроприводом передвижения, бункером для приема материала, гидросистемой и электронно-тензометрическими весами. Последние являются прибором, основанным на электрическом измерении массы груза.  [c.218]

Примечания 1. Тип весов — электронно-тензометрические.  [c.225]

Крановые весы. Электронно-тензометрические крановые весы предназначены для взвешивания материалов в процессе их переработки грузоподъемными кранами. Весы состоят из грузоприемного устройства и указательного прибора. Грузоприемное устройство (рис. 82) имеет тензодатчик 4, кабель 3, соединяющий датчик с указательным прибором, опорную траверсу 1, верхнюю траверсу 2, грузозахватный крюк 5.  [c.129]

На электронно-тензометрических весах производят взвешивание на ходу. В настоящее время по паспортным данным эти весы обеспечивают погрешность взвешивания до  [c.88]

Электронно-тензометрические весы применяют на пунктах массовой погрузки и выгрузки насыпных грузов (при плотности груза менее единицы).  [c.88]

Рычажные весы на станциях устанавливают на пути, укладываемом параллельно вытяжному пути, а электронно-тензометрические весы — на соединительных путях, по которым переставляются составы на грузовые фронты.  [c.88]

Подъезды к вагонным весам должны быть сквозными, прямыми и горизонтальными для рычажных весов — на расстояние не менее 20 м с каждой стороны, для электронно-тензометрических—не менее 60 м. С обеих сторон  [c.88]

При оценке значений напряжений в поворотной платформе, надстройке и других элементах металлоконструкций роторных экскаваторов необходимо учитывать, что при тензометрическом исследовании регистрируются только деформации, а следовательно, и напряжения, возникающие после наклейки датчиков. Поэтому напряжения от собственного веса и веса вышерасположенных элементов должны учитываться отдель-  [c.400]

Схема двухступенчатого дозатора непрерывного действия с тензометрическими весами представлена на рис. 247, б. Здесь сила тяжести весового транспортера распределяется между опорной призмой 7 и призмой тензометрического датчика 8. Материал из воронки 2 подается на транспортер шнековым устройством У/, которое приводится в действие электродвигателем постоянного тока 10. Лента транспортера движется с постоянной скоростью. При изменении веса материала меняются и обороты шнекового устройства. Для этого тензодатчиком регулируется сила тока в обмотке возбуждения электродвигателя.  [c.399]

Олбум [51] измерил силы и моменты на трехкомпонентных — 4%. г/[c.259]










Все поступающее на электростанцию топливо подлежит строгому учету. Для взвешивания топлива на алектростанциях применяются вагонные весы (порожняк не взвешивается). При взвешивании на рычажных железнодорожных весах, которые до недавнего времени устанавливались на ТЭС, вагон должен быть неподвижен, поэтому пропускная способность таких весов невелика. Более совершенны автоматические элек-тронно-тензометрические весы, взвешивающие каждый вагон в два приема (потележно) на ходу без расцепки с точностью 1% при скорости движения вагонов до 6 км/ч.  [c.244]

Поплавок взвешивается погруженным либо в насыщенную жидкость, либо в сухой насыщенный пар, заполняющий сосуд. Тензометры весов (сопротивления R1—R4) соединены в мостовую схему и включены так, что при изменении веса поплавка два сопротивления возрастают, а два других уменьшаются, вызывая разбаланс моста, пропорциональный изменению плотности исследуемой жидкости. Согласно уравнению тензометрического взвещивания напряжение разбаланса моста  [c.409]

На рис. 2 приведена схема модели для измерения силы, действу-югцей на ее дно. Кормовая часть модели соединена с основной частью корпуса через однокомпонентные тензометрические весы. Зазор между элементами 2 и 4 допускает деформацию силового элемента в продольном направлении. Выбранная схема позволяет измерить силу, действуюгцую только на донную часть как при горении, так и без него. В модели использовались насадки для вдува перпендикулярно потоку  [c.508]

Маятниковые весы [9.27]. Принципиальная схема маятниковых весов приведена на рис. 9.52. Образец 2, закрепленный на пластинке 4, при включении поля втягивается или выталкивается из полюсов 1 магнита в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа. На пластину, которая при этом изгибается, наклеены тензометрические датчики Л и В. Изгиб пластины вызывает изменение сопротивления тензодатчиков, включенных в мостовую схему. Возникает раскомпенса-ция моста. Регулируя силу тока в компенсационной катушке 3, возвращают образец в исходное положение, что отмечается отсутствием тока в диагонали моста. Метод позволяет исследовать магнитную восприимчивость при любых температурах.  [c.101]

Перед испытанием буровая вышка должна быть отцентрована. Смещение талевой системы относительно центра ротора свыше 50 мм не допускается. На кронблочной площадке вышки должны быть установлены в двух плоскостях и закреплены нивелирные рейки. Показывающий и контрольный индикаторы веса, оттарирован-ные с учетом диаметра талевого каната и величины испытательной нафузки, должны располагаться в удобном для наблюдения месте на вышке или основании. При проведении испытаний допускается использование тензометрических и других способов измерений, дающих достоверные результаты.  [c.228]

Еще один пример измерения неэлектрических величин на основе тестовых алгоритмов функционирования дают нам автокорректирующиеся тензометрические массоизмерительные системы для движущихся объектов, применяемые в карьероуправлениях, на железньвх дорогах. В их состав входят автоматические автомобильные весы, производящие измерение массы нагруженного транспорта прямо на ходу, в течение двух — трех секунд. Автомобилю или цистерне не нужно останавливаться, ждать успокоения весов — достаточно по ним проехать. Но главное не в этом.  [c.127]

Наконец, по инициативе метрологов и у поставщика, и у потребителя были установлены новейшие тензометрические весы, взвешивающие цистерны с большой точностью прямо на ходу, при движении со скоростью 5-10 км/ч. О таких весах мы рассказывали выше. Прямые измерения сняли все конфликтные ситуации. К тому же освободились измерители уровня» с архаичными метрштоками в руках…  [c.151]

Характеристика крановых тензометрических весов типа 191ТК5 с предельной нагрузкой 5 т  [c.514]

Весы электронно-тензометрические для взвешивания железнодорожных вагонов на ходу типа 100Х2ТВД5. Предназначены для потележечного взвешивания нагруженных 4-, 6-, 8-осных вагонов в составе поезда, без расцепки, в движении, кроме вагонов типа ХОППЕР и четырехосных крытых вагонов (рис. 27).  [c.34]

Весы агломерата, кокса и добавок предназначены для набора по массе дозы шихты, кратковременного хранения и выдачи их по команде через промежуточные механизмы в скипы. Набор дозы по массе осуществляется с помощью тензометри-ческой системы на датчике, который установлен в бункере. Весы агломерата, кокса и добавок по принципу действия являются электронно-тензометрическими с помощью тензодатчиков преобразуется масса дозируемого материала в электрический сигнал.  [c.208]

В табл. 7.11 и 7.12 приведены параметры весоизмерительных и весодозирующих устройств дискретного и непрерывного действия, используемых при погрузочно-разгрузочных операциях. В принятой их буквенно-цифровой индикации первая буква указывает на конструкцию грузоприемного устройства весов Р — рычажно-механические Т — электронно-тензометрические. Вторая определяет способ установки весов П — передвижные Н — настольные, С — стационарные. Далее указывается цифрой наибольший предел взвешивания (до 1000 кг) в килограммах, а свыше 1000 кг — в тоннах. Буква после цифр соответствует виду указательного устройства весов Ш — коромысловое, шкальное Ц — циферблатное. Следующая цифра обозначает вид отчета и снятия показаний весов 1 — визуальный отсчет 2 — документальная регистрация 3 — отсчет на месте установки весов 4 — отсчет дистанционный. Последняя цифра указывает, что весы В — вагонные А— автомобильные. Для весовых дозаторов первые цифры указывают номер проекта, далее АД — автоматический дозатор, цифрой обозначен наибольший предел взвешивания (НПВ — в килограммах и первые буквы перегружаемого груза ДС — древесная стружка, КЗ — картофель загрязненный и т. п.).  [c.240]

Взвешивающая воронка (рис. 1.1.17) предназначена для взвешивания и выдачи в скип скипового подъемника порции кокса. Она сосггоит из воронки-весов и затвора с электроприводом. Воронку устанавливают на механических рычажных весах. Применяют также тензометрическое взвешивание.  [c.35]

Двухстадийный помольный агрегат представляет собой комплекс оборудования, связанного в единое целое, и предусматривает две стадии помола- Первая стадия — само-измельчение с одновременной сушкой — состоит из мельницы 9,7×3.2 м, системы автоматического дозирования загружаемых материалов, системы пылеосаждения. склада промежуточного продукта и резервной топки-Система автоматического дозирования загружаемых Материалов состоит из бункеров и пластинчатых питателей с плавным регулированием производительности для известняка и глины, двухвалковой зубчатой дробилки 1500Х 1200 и ленточного конвейера, который снабжен двумя тензометрическими весами для контроля количества материала, поступающего в мельницу. Материал в мельницу поступает через шлюзовой затвор.  [c.75]

Автоматизация действующих рычажных весов может осуществляться заменой коромыслового или циферблатного указателя весоизмерительным шкафом типа 4326Пр или двухканальной головкой типа 4260Пр, содержащей тензометрический канал, а также установкой ряда датчиков, необходимых для управления весами. Для взвешивания железнодорожных составов управление весами осуществляется по сигналам путевых датчиков, которые устанавливают на рельсах весовой платформы и подъездных путях.  [c.12]

В доменных печах объемом свыше 3000 м загрузка шихтой осуществляется конвейерными системами шихтоподачи. В системе шихтоподачи применены электронно-тензометрические весо дозирующие устройства с корректорами, обеспечивающими повышение точности и стабильности дозирования. Работа механизмов системы осуществляется автоматически по заданной программе.  [c.13]


mash-xxl.info

Схема подключения тензодатчиков к индикатору веса

Подключение тензодатчика к индикатору веса, на первый взгляд кажется простой задачей, но неправильное соединение может вызвать уменьшение точности измерения или некорректную работу весовой системы. Тензодатчики различных производителей имеют либо 4-х проводный, либо 6-ти проводный кабель для подключения к весовому индикатору.

Ниже приведены схемы подключения для этих двух типов тензодатчиков:

Большинство промышленных весовых систем используют несколько тензодатчиков, в этом случае они должны быть подключены параллельно. Обычно эту связь делают не простой скруткой, а с применением специализированных соединительных коробок. Дополнительно, некоторые модели таких коробок позволяют «подогнать» сопротивление датчиков друг под друга, т.е. сбалансировать систему из множества датчиков.

Тензодатчики поставляются с кабелем определенной длины. При удлинении соединительного кабеля следует учитывать, что это может привести к падению точности измерения. Также при изменении длины кабеля следует производить перекалибровку весового индикатора, к которому подключен тензодатчик.

Как подключить тензодатчик к весовому терминалу

Большинство тензодатчиков поставляется с документацией, в которой указывается цветовая маркировка идущих от него проводов и их назначение.
4-х проводные тензодатчики, судя по названию, имею 4 соединительных линии:

   +EXC — +Питание

   -EXC — -Питание

   +SIG — +Сигнал

   -SIG — -Сигнал

Т.е. две линии это цепи питания и две это выходной сигнал датчика. Для корректной работы необходимо подать питающее напряжение на линии +EXC и –EXC, в соответствии с техническими характеристиками датчика, обычно оно составляет от 5 до 12 вольт.
После подачи питания на сигнальных линиях SIG меняется напряжение, и это изменение необходимо фиксировать весоизмерительным прибором.


На рисунке приведена схема подключения тензодатчика четырёхпроводного типа, на примере датчика фирмы Zemic и весоизмерительного прибора КВ-001.

Некоторые тензодатчики могут иметь не четыре, а шесть соединительных проводов. Две дополнительные линии называются – линиями обратной связи, и имеют маркировку SENSE. Эти две дополнительные линии позволяют осуществлять компенсацию потерь на длинных проводах.
Как видно из рисунка выше, в случае подключения четырехпроводного тензометрического датчика, функция компенсации потерь не используется, и необходимо использовать перемычки для подключения тензодатчика к прибору.

Четырехпроводные тензодатчики датчики лучше использовать на короткие расстояния передачи сигнала. Шестипроводные датчики, благодаря линиям обратной связи, обладают большей точность и их можно использовать для больших расстояний, т.к. эти две дополнительные линии позволяют осуществлять компенсацию потерь на длинных проводах.


На рисунке приведена схема подключения тензодатчика шестипроводного типа, на примере датчика фирмы Zemic и весоизмерительного прибора КВ-001.

Определение маркировки проводов тензодатчика без документации

Если у вас отсутствует описание тензодатчика, для определения маркировки проводов можно использовать обыкновенный мультиметр, при условии, что датчик аналоговый, а не цифровой.

  • Измерьте сопротивление между всеми проводами.
    В 4-проводном тензодатчике имеется шесть комбинаций проводов, следовательно, вы получите 6 значений сопротивлений, одна пара проводов будет иметь сопротивление больше, чем все остальные.
  • Пара с самым большим сопротивлением – это линия питания, оставшаяся пара проводов – линия сигнала.
  • Подключите линию питания к весоизмерительному прибору, или подайте напряжение.
  • Измерьте напряжение на линии сигнала, определив тем самым полярность подключения.

Подключение нескольких тензодатчиков при помощи соединительной (балансировочной) коробки

Как подключать несколько тензодатчиков при помощи балансировочной коробки можно посмотреть на видео

Заземление и экранирование при подключении тензодатчика.

Организация заземления и экранирования важный вопрос успешного создания весовой системы с использованием тензодатчиков. Надёжное решение данной задачи — ключ к правильной работе тензометрического датчика, генерирующего слаботочные сигналы. Кабели тензодатчиков должны иметь экранирующую оплетку, которая, при правильном подключении, обеспечивает защиту от электростатических и других помех.

Основное правило, которое нельзя нарушать: необходимо избегать «земляных» петель, т. е. заземлять устройства нужно в ОДНОЙ общей точке. Петли могут возникать если экран кабеля подключать к заземляющему контуру с двух концов. Поэтому, если корпус датчика надёжно заземлён и одновременно соединён с экраном — этого достаточно, в противном случае — соединить экран с заземлением только с любого ОДНОГО конца, например, в электрощите, где установлен прибор отдельным жёлто-зелёным проводом. Под «заземлением» мы понимаем защитное заземление, желто-зелёный провод. Использовать «нейтраль» в качестве «земли» очень нежелательно.

Если датчики соединяются параллельно, то необходимо не забывать соединять друг с другом и экранные оплётки кабелей через соответствующий контакт клеммы в соединительной коробке, и тут же их заземлять вместе с корпусом коробки. Общий кабель, идущий от соединительной коробки к прибору, соединять с заземлением также с ОДНОЙ стороны, как описано выше, не допуская образования «земляной» петли, желательно возле входа в измерительный прибор, то есть заземлять со стороны приёмника.

На кабель датчика, прямо поверх изоляции, на расстоянии 4-5 см от клеммы измерительного прибора, желательно защёлкнуть ферритовый фильтр для блокировки возникающих в цеху разнообразных помех по «земле». Такие фильтры производятся под кабели разных диаметров. Фильтры желательно защёлкнуть и на других длинных линиях, например RS-485, на приёмном и передающем устройстве. Если индуктивности одного фильтра недостаточно для надёжного уменьшения уровня помехи, такие фильтры можно защёлкивать последовательно на небольшом расстоянии друг от друга, наращивая тем самым индуктивность до необходимого уровня.

interel.ru

назначение устройства, разновидности, принцип работы

Ни одно промышленное предприятие не обходится без устройства для измерения точного веса и силы растяжения различных деталей и металлоконструкций. Тензометрические датчики веса и давления преобразовывают величину деформации в наиболее подходящий для замера сигнал. В основном сигнал бывает электрический. Поэтому производители, изготовив металлические изделия, проверяют их максимальную степень сжатия и растяжения.

Назначение устройства

Приборы для вычисления деформации изготавливаются из тензорезисторов и тензоматериалов, которые имеют наивысшую чувствительность. Основная деталь устройства — алюминиевый провод мелкого диаметра. Иногда производители датчиков делают проволоку из фольги. Принцип действия всех весовых аппаратов практически одинаковый: в процессе работы резисторы начинают реагировать на колебания сжатия и растяжения, вследствие чего сигнал передается на контакты.

Существуют датчики, предназначающиеся для разных отраслей: металлургических, фармацевтических и атомных.

Разновидности тензодатчиков:

  • измеряющие нагрузки;
  • модели, контролирующие перемещение;
  • динамометры — устройства для замера силы и веса;
  • приборы для точной фиксации скорости;
  • тензометрические датчики, используемые для станочных и автомобильных моторов.

Среди всех аппаратов чаще всего применяется датчик для замера веса. Существуют такие типы устройств: консольные, S-образные, шайбовые и бочковые. Балочными моделями пользуются довольно редко. Выбор типа приспособления зависит от сферы применения.

Конструктивные особенности

Устройства разделяются как по типу формы, так и по типу конструкции. Для вычисления точной деформации тензометрический датчик должен иметь предельно чувствительные элементы. Их контакты делятся на следующие типы:

  • проволочные;
  • фольговые;
  • пленочные.

Тензодатчик с фольговыми элементами применяется путем наклеивания. Система представляет собой полосу из фольги толщиной 12 мкм, но бывает и тоньше. Один участок ленты имеет решетчатую форму, а второй — плотную пленку. Это позволяет разместить на материале дополнительные контакты, что делает систему очень удобной в эксплуатации. Устройство способно переносить экстремально низкие температуры.

Аналогом фольговых являются пленочные модели. Единственное отличие между ними — материал для изготовления. Пленочные датчики производят из тензочувствительной пленки, поверхность которой имеет особое напыление, увеличивающее чувствительность устройства. С их помощью измеряют точные динамические нагрузки. Пленки делаются из германия, титана и висмута.

Для измерения нагрузок от 100 грамм до тонн применяются проволочные приспособления. Пленочные и фольговые модели способны измерять нагрузки по всей площади, а проволочные датчики вычисляют давление только в одной точке. Одноточечные тензодатчики часто используют для замера деформации на растяжение и сжатие.

Прибор в действии

Основу устройства составляет тензорезистор, оснащенный контактами, прикрепленными на верхнюю часть панели. В процессе измерения происходит соприкосновение контактов с объектом. Все тензометрические датчики основываются на единой технологии измерения деформации путем взаимодействия чувствительных элементов с определенной деталью.

Датчик подключается к сети за счет электрических отводов, которые также прикрепляются к чувствительной пластинке, после чего контактные детали начинают действовать под постоянным напряжением. Принцип работы тензодатчика простой: измеряемая конструкция укладывается на специальную подложку, вес которой начинает разрываться цепью и происходит механическая деформация, а контрольные контакты преобразовывают полученное растяжение или сжатие в электрический сигнал.

Предназначение измерительного моста

Тензодатчик оснащен измерительным мостом, позволяющим сделать замер наименьшей нагрузки. Таким образом прибор способен вычислить любой вес и силу. Мостовая система сделана на основе закона Ома: если сопротивление имеет одно значение, то проходящее напряжение через резисторы покажет точно такое же значение. То есть в процессе задействованы 2 фактора: внешний и внутренний. Первый фактор воздействует на тело предмета, а внутренний преобразовывает значение в сигнал.

Бытовыми тензодатчиками являются цифровые и электронные устройства для измерения веса. Они имеют контакты, которые подсоединены к металлическому листу. При укладке предметов на рабочую поверхность весов начинают действовать контакты, передающие значение на тензорезисторы, а затем на циферблат. Устройства могут подключаться к сети или работать за счет батареек.

Например, преобразователь сигналов Z-SG анализирует информацию с высокой точностью. Отклонение от нормы полученных данных составляет 0,02%. Это довольно высокий показатель точности, но есть приборы, показывающие более точную информацию. Такие тензорезисторные датчики оснащены контактами, которые тоже являются передатчиком преобразованного электронного сигнала, полученного путем измерения силы и веса детали.

Преимущества и недостатки

Есть один недостаток — это незначительная потеря чувствительности датчика в процессе работы при очень колеблющихся экстремальных температурах. Желательно, чтобы температура была устойчивой, а влажность не превышала 30%. Тогда прибор покажет более точные данные. Из плюсов можно выделить следующее:

  • приспособления имеют компактные габариты, а это позволяет их эксплуатировать в любых местах;
  • датчики способны измерять динамические и статические напряжения, что делает систему удобной для работы в разных условиях;
  • тензодатчики могут измерять деформацию детали с минимальной погрешностью.

Устройства просто незаменимы во всех отраслях. Они помогают получить данные быстро и с высокой точностью.

Схема подключения

Грамотно подключить датчик не составит труда, если воспользоваться схемой. Перед покупкой приспособления нужно определиться с длиной провода, потому что правильно удлинить кабель будет сложно. Зачастую после этого точность данных сбивается. Решить эту проблему можно контролером se 01 тензодатчика, являющимся модулем-усилителем. Его надо вмонтировать в само устройство.

В весах могут быть 2 и более индикатора. Они должны подключаться соединительными коробками параллельно. Если аппарат работает от сети, то его нужно заземлить. Провода заземляются в общую точку при помощи разветвлительной коробки. После подключения производится визуальный осмотр на правильность соединения элементов датчика. Также проверяется заземление и все контакты.

Если преобразователь чрезмерно перегрузить работой, то он может выйти из строя. В таком случае не рекомендуется проводить самостоятельные ремонтные работы. Придется нести приспособление в специализированную мастерскую.

Среди всех моделей большим спросом пользуются: ДСТ, НСК К-Б-12А, Кели, Utilcell, Zemic, Ацп и НВМ. Они отличаются друг от друга техническими характеристиками, следовательно, покупая датчик, нужно внимательно изучить все параметры.


220v.guru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о