Тензодатчики. Загальні відомості та принцип роботи.

Тензодатчики. Загальні відомості та принцип роботи.

Тензодатчики (тензометричні датчики) є основним первинними пристроєм перетворення фізичної величини ваги в нормований електричний сигнал. Сигнал з тензодатчика згодом обробляється вторинними перетворювачами (ваговий індикатор, вагопроцесор, аналого-цифровий перетворювач і т.д.).

Вагові тензодатчики (тензометричні датчики) - пристрій для вимірювання деформації різних конструкцій, заснований на визначенні зсуву (або переміщення) пружного елемента. Датчики зсуву можуть вимірювати як лінійний зсув (при поступальному русі), так і кут повороту (при обертанні). Існує безліч способів вимірювання деформацій відповідно до використовуваних принципів перетворення: тензорезистивних, оптико-поляризаційний, п'єзорезистивних, волоконно-оптичний, або простим зчитуванням показань з лінійки механічного тензодатчика. Серед електронних тензодатчиків, найбільшого поширення набули тензорезистивні датчики.

Існують різні типи датчиків залежно від сфери застосування:

  • тензодатчики силовимірювальні (вимірює зусилля і навантаження)

  • тензодатчики ваговимірювальні (вимірює вагу)

  • тензодатчики тиску (вимірювання тиску в різних середовищах)

  • акселерометри (датчики прискорення)

  • тензодатчики переміщення

  • тензодатчики крутного моменту

Найбільш типовим застосуванням тензодатчиків є ваги. В залежності від конструкції вантажоприймальної платформи застосовуються вагові тензодатчики різного типу:

  • тензодатчики консольні (балочні тензодатчики);

  • тензодатчики s-подібні;

  • тензодатчики "шайба" (тензодатчики мембранного типу);

  • тензодатчики "бочка" (тензодатчики колонного типу).

Конструкція. Тензодатчики (тензометричні датчики) представляють собою пружний елемент на якому зафіксірован тензорезістор, під дією сили (вага вантажу) відбувається деформація пружного елемента разом з тензорезисторів. По зміні опору тензорезистора можна обчислити степеньдеформаціі, яка буде пропорційна силі, яка додається до конструкції.

Принцип вимірювання ваги за допомогою тензодатчиків заснований на зрівноважуванні маси вантажу, що зважується з пружною механічною силою тензодатчиків і подальшого перетворення цієї сили в електричний сигнал для наступної обробки.

Тензодатчики є найбільш вразливим компонентом ваговимірювальної системи. В процесі експлуатації на вагові тензодатчики впливають: агресивна навколишнє середу, ударні динамічні навантаження, електростатичне вплив (зварювання), вібрації і т.д. Тому в періоди технічного обслуговування, перед установкою в обладнання, а також в аварійних випадках, існує необхідність діагностики вагових тензодатчиків.

При перевірці стану тензодатчиків для початку необхідно перевірити загальний технічний стан системи вимірювання ваги:

  • наявність заземлюючого контуру (шунта), затяжку різьбових з'єднань;
  • перевірка відсутності слідів корозії, пошкодження тензодатчиків, вузлів встройки, вантажопідйомного пристрою;
  • перевірка підсумовуючих плат; вагового індикатора на імітаторі тензодатчика;
  • тестування вагового індикатора, підключення до імітатора тензодатчика;
  • огляд стану кабельної продукції, герметичність кабельного вводу на тензодатчику.

Розглянемо послідовність виконання тестів лоя перевірки тензодатчика.

1. Перевірка нульового балансу.

Вимірювання нульового балансу необхідне для перевірки стану тензодатчика в ненавантаженому стані, для цього тензодатчик витягують з вузла встройки і прибирають з датчика ваги всю прикладену навантаження. Далі підключають джерело живлення 10 В в ланцюг порушення тензодатчика, з вихідний ланцюга знімають сигнал в мВ і порівнюють зі значенням в калібрувальному аркуші. Наприклад, при чутливості тензодатчика 2мВ / В і харчуванні 10В, напруга нульового балансу відповідає + - 0,02 мВ.

У разі якщо значення вихідного сигналу суттєво відрізняються від паспортних значень, можна судити про деформації пружного елемента тензодатчика, а також порушенні ізоляційного шару тензорезисторів.

2. Перевірка опору ізоляції.

Виробляється підключенням мегомметра до кабелю тензодатчика та перевірки на наявність струму витоку між корпусом тензодатчика і струмоведучими частинами. Низьке значення опору ізоляції менше 1кОм свідчить про коротке замикання (к.з.). Нормальним значенням є опір 5мОм. Коротке замикання може бути між корпусом тензодатчика і струмоведучими частинами, а також в кабелі. При к.з. в кабелі і появі струму витоку, кабель можна замінити, якщо це передбачає конструкція тензодатчика.

3.Проверка цілісності тензометричного моста (Міст Уитстона).

Цілісність моста перевіряється шляхом вимірювання вхідного і вихідного опору, а також опору балансу моста. Від'єднайте датчик з коробки або вимірювального приладу. Вхідні і вихідні опору вимірюється омметром, що підключається до кожної пари вхідних і вихідних проводів тензодатчика. Далі проводиться порівняння вхідного і вихідного опору зі значеннями в калібрувальному сертифікаті або до технічної специфікації оригінального тензодатчика. Опір балансу моста вимірюється почерговим підключенням омметра до кожної пари висновків кабелю. Значення опору між парами, не повинно відрізнятися більш ніж на 1-2 Ома.

Відмінність вхідного і вихідного опору тензодатчика від паспортних значень, свідчить про несправність тензометричного моста, поява опору розбалансу, означає непрацездатність тензодатчика і необхідність заміни. Подібні несправності з'являються, як правило, в слідстві електричного впливу (зварювання, статичне поле, електричний пробій), фізичного (удари, прокручування, бічні навантаження), термічного.

4. Перевірка під навантаженням.

Тензодатчик повинен бути підключений до вагового індикатора або до приладу зі стабільним джерелом живлення не менше 10В. За допомогою мілівольтметра, підключеного до виходу тензодатчика, навантажують датчик і фіксують показання вихідного сигналу, при знятті навантаження показання вихідного сигналу повинні повернутися до вихідних. Будьте гранично обережні, не перевантажте тензодатчик! У разі якщо при проведенні тесту свідчення будуть відрізнятися при постійно прикладається навантаженні і не повертатися до вихідних значень, можна судити про порушення контакту в клейовому шарі між тензорезисторами і пружним елементом. Тензодатчик вимагає заміни.

 

Може бути також цікаво

Наші проекти