Тензометрические весы – виды, принцип работы и устройство

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, М_Х, M_Y, M_Z 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 M_Z, M_Y, М_Х), 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 M_Z действуют в плоскости YX ДЭХ и, как правило, момент YL превосходит момент M_Z по величине в несколько раз. Момент ZL действует в горизонтальной плоскости ZX ДЭХ одновременно с моментом М_Y и также достигает многократной величины М_Y.

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 M_Z, YL, М_Х вызывает растяжение-сжатие вертикальных упругих шарниров и напряжение, вызванное этой деформацией, относительно невелико.

Действие силы Z, моментов M_Y, 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, M_Y, 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 M_Y, 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.

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 M_Y, 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.

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.

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).

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.

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

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.

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.

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

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]

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]

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]

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.