Заредете клетки - Щам преобразуватели, онлайн списание електротехник
Щам преобразувател - резистивен параметри преобразувател, който преобразува твърдо тяло деформации, причинени от обхващащия механичното напрежение в електронен сигнал.
Резистивни габарит щам е база с чувствителен елемент фиксиран върху него. Принципът на измерване на щам се използва преобразувател тензодатчик е, че за щам Gage променя резистентност. Ефект конфигурация желязо съпротивление проводник под хидростатично компресия (хидростатично налягане) се намира в 1856 от Лорд Келвин и 1881 godu O.D.Hvolsonom.
В този си вид щам преобразувател е проектиран като сензорен елемент щам Gage, който е направен от материал, щам-наблюдение (тел, ленти и т.н.), фиксирана чрез залепване (лепило, цимент) в изследваните части (Sketch 1). За да прикачите сензора към електронната схема в тензодатчиците са крайни проводници. Някои дизайн за лесен монтаж на тензодатчици са субстрат, разположен между сензора и изследвана част, като защитен елемент, разположен върху чувствителния елемент.
Скица tenzopreobrazovatel Схема 1: 1 чувствителен елемент; 2- свързване; 3- субстрат; 4- изследва т; 5- защитен елемент; 6- спояване монтаж (заваряване); 7- терминални проводници
С всички изобилието на решените проблеми с помощта на преобразуватели щам габарит може да бъде разделен на две основни области на приложение:
- изследвания на физическите параметри на материали, щамове и напрежения в части и структури;
- прилагане на натоварване клетки за измерване на механични количества могат да бъдат трансформирани в деформация на еластичния елемент.
За първи вариант е обикновено значителен брой измервателни точки щам, широките конфигурация спектри характеристики на средата, невъзможността за калибриране на измервателните канали. В този случай, грешка в измерването е 2-10%.
През 2 случай сензорите са калибрирани с грешки измерени стойности и измерване лежи в границите от 0,5-0,05%.
По-ярък пример за използването на тензодатчици са люспи. Тензодатчици са оборудвани с везни и най-български на чужди производители на везни. Везни от натоварването клетки се използват в различни отрасли на промишлеността: черни и цветни метали металургията, химическата, строителни, хранителни и други индустрии.
Принцип действа тегло електрически баланс се намалява до измерване на сила, упражнявана върху динамометъра, означава трансформация конфигурации, произтичащи, например деформация, в изход пропорционален електронен сигнал.
Широко разпространени тензодатчици обяснени с редица doschtoinstv:
- малки размери и тегло;
- ниска инерция, която позволява използването на натоварване клетки, както в статични и динамични в измервания;
- притежава линейна функция;
- позволява дистанционно и в почти всички точки, за да извършат измервания;
- метод на инсталирането им на изследван елемент пита сложни устройства и не нарушава данните за полеви щам проучването.
Техният недостатък, състоящ се в температурата чувствителност, може почти винаги се компенсира.
Видове преобразуватели и техните характеристики на дизайна
При работа на базата tensoconverters щам ефект е явление се състои в промяна на съпротивлението проводници в тяхната механична деформация. Feature е материал щам ефект в сравнение Gage фактор К определя като съотношение на съпротивление на конфигурация за промяна на дължината на проводника:
където ER = р / г - относителна промяна на резистентност проводник; ел = дл / л - относителна промяна в дължината на проводника.
Когато твърдата промяната тяло деформация на техните дължини поради конфигурацията на обема на прибавяне и техните характеристики се променят, а именно стойността на съпротивление. Защото Gage фактор стойност като цяло трябва да бъде изразено като
Тук стойност (1 + 2 # 956; ) Характеризира промяната в резистентност, свързани с конфигурацията на геометричните размери (дължина и напречно сечение) проводник, и - за промяна на съпротивлението на материала, свързан с конфигурацията на физическите параметри.
Ако се прилага в полупроводникови материали производство tenzopreobrazovatel, чувствителността се определя в основната конфигурация на параметъра за решетка на материала при деформация и К »м и може да варира за различните материали от 40 до 200.
Всички налични преобразуватели могат да бъдат разделени на три основни вида:
Тел щам габарит измерване техника неелектрически величини, използвани на два фронта.
Първата посока - въвеждане на ефекта на проводник щам в състояние на голяма степен на сгъстяване, когато входната стойност на природен предавателя е налягане околната газ или вода. В този случай преобразувателят е проводник намотка (обикновено Манганови), поставен в регион на измереното налягане (вода или газ). Стойността на продукцията на конвертора е да се промени неговата устойчивост.
Втората тенденция - tenzoefffekta на въвеждане протегна тел щам наблюдение материал. С цялата тази tenzopreobrazoateli използва под формата на "свободен" и конвертори под формата на поставяне.
"Свободен" tenzopreobrazovatel произведени под формата на една или няколко от проводници фиксирани в краищата между мобилните и неподвижни части, и обикновено се изпълнява само част на еластичния елемент. Natural вход количество такива конвертори е много малко движение на подвижния елемент.
Устройство по vserasprostranennogo Bonded тел габарит тип щам е показан на фигура 2. В тясната ивица залепени хартия или лак филм посочено меандър тесен диаметър тел от 0.02-0.05 mm. Към краищата на проводника са свързани отделителните медни проводници. Най конвертор покрита със слой от лак, а понякога и запечатани с хартия или филц.
Сензорът обикновено е настроен така, че да по-продълговата страна е насочен в посока на измерената сила. Такъв датчик се спазват образеца, получава деформация на повърхността слой. Така makarom, естествен Bonded количество преобразувател вход е деформацията на повърхностния слой на позициите, на които е залепен и vyhodnoy- резистентност инвертор промяна пропорционална на тази деформация. Обикновено, прикрепени сензори се използват много по-често nenakleivaemyh.
Скица 2- остана тел tenzopreobrazovatel: 1- тел щам габарит; 2- лепило или цимент; 3- целофан или картон субстрат; 4- терминални проводници
Измерване на датчиците е базовата дължина на частта заета от жицата. По-често се използва с основи преобразуватели 5 - 20 mm, притежава съпротивление 30 - 500 ома.
Отделно от повече vserasprostranennoy контур изграждане на тензодатчици тел, има и други. Както се изисква намаляване измервателна база конвертор на (3 - 1 mm), се произвежда метод vitkovoy който се състои в това дорник с кръгло напречно сечение на тръбата от тесен хартия namatyaetsya Gage телена спирала. След това тръбата се залепва, се отстранява от дорника, сплескана и прикрепени към краищата на клемите на тел.
Когато се налага да се измъкне от веригата с tezopreobrazovatelem висок ток, често използват "масивен" тел tenzopreobrazovatel. Те са съставени от огромен брой (до 30-50), свързан паралелно проводници bolshennymi различни размери (дължина на база 150-200 мм) и се оставя да нарастване същество предава чрез преобразувател ток (скица 3).
Скица 3 - А ниско ( "силен") тел tenzopreobrazovatel: 1- тел щам габарит; 2- лепило или цимент; 3- целофан или картон субстрат; 4- терминал проводник
Тел сензори имат ниска повърхностна връзка с предшестващото състояние на техниката (база), което намалява изтичане на ток при високи температури и осигурява по-голяма изолация между датчика за напрежение и прототипа.
Фолио тензодатчици са по-популярна версия е залепени тензодатчици. Фолио преобразуватели представляват ширина лента фолио 4 до 12 микрона, в които част от метал, избран makarom офорт така че останалата част форми, показани на фигура 4 с щифт мрежа.
При производството на такава решетка може да се предвиди поне скица на решетка, което е значително предимство на tensoconverters фолиото. Фигура 4а показва появата на преобразувателя на фолио, предназначени за измерване на линейни стрес състояния на фиг. 4, в - фолио преобразувател остана на вала за измерване на въртящ момент, както на фигура 4, б - остана на мембраната.
Скица 4 - фолио преобразуватели: 1- шарнирни монтаж; 2- бобини чувствителни към усилията на опън мембрана; 3- намотки са чувствителни към натиск усилия мембрана
Тежки предимство фолио преобразуватели е възможността за увеличаване на напречното сечение на краищата на сондата; заваряване (или запояване) заключения могат в този случай изпълняват значително по-надежден от в преобразувателите на жицата.
Фолио тензодатчици сравнение с тел имат по-голяма площ на чувствителния елемент на площта на напречното сечение (чувствителност) и по-критичен с измерените температури и дълги товари. Голяма повърхностна площ и малко напречно сечение и осигурява добър термичен контакт със сензора за прототип, който намалява самостоятелно отопление на сензора.
За производството на фолио tensoconverters използва същия метал като този за сензори тел (константан, нихром, никел-желязна сплав, и т.н.) се използват и освен други материали, например сплав titanoalyuminievy 48T-2, способни да измерват щама на 12%, като номер на полупроводникови материали.
През последните години, до метод за масово производство на следващата tenzosoprotivleny залепени, съдържащ вакуум сублимация на следния щам наблюдение материал и кондензира върху субстрата, се разпръсква директно върху елемента. Такава tenzopreobrazovatel получил титлата на филма. Плитък такава дебелина tensoconverters (15-30 микрона) дава значително предимство, когато измерванията щам при динамични условия на високо температурен диапазон, където измерванията на деформация са специална област на изследване.
Редица филм tensoconverters основава на бисмут, титан, силиций или германий се произвежда в една проводяща лента (5 скица). Тези преобразуватели са без дефекти, които се състои в намаляване на относителната чувствителност на сондата в сравнение с чувствителността на материала, от който сондата.
Скица 5- tenzopreobrazovtel филм 1- филм Gage; 2- лак филм; 3- терминал проводник
Щам преобразувател фактор оформен върху основното фолио на желязо е 2-4, и резистентност варира в границите от 100 до 1000 ома. Преобразуватели, направени на базата на полупроводникови филми са от порядъка на 50-200 коефициент, и тъй като те са по-чувствителни към приложеното напрежение. С всичко това не е необходимо да се използва усилване верига, тъй като на изходното напрежение на моста на полупроводници щам габарит е около 1 V.
За съжаление, устойчивостта на преобразувателя полупроводниковата варира в зависимост от приложеното напрежение и по същество е нелинейна в целия диапазон от напрежения, е също много в зависимост от температурата. Така Makar, дори когато става дума за щам габарит на базата на необходимата желязо филм власт, тя е много висока линейност и температура ефект може просто да бъде компенсирано.