Датчики силы, тензодатчики и соответствующие усилители являются основными компонентами всех систем измерения силы в промышленных, испытательных, весовых и технологических системах управления. Они преобразуют механические величины (силу, вес, давление) в измеримые электрические сигналы (мВ/В, В, мА, цифровые) с помощью преобразователей, основанных на различных физических принципах. Наличие тензодатчиков различной геометрии, грузоподъемности и класса точности позволяет создавать индивидуальные решения для специализированных испытательных стендов, интегрировать их в промышленное оборудование, системы мониторинга конструкций и системы промышленного взвешивания.
Хотите помочь в выборе товара?
Технологии преобразования
Наиболее распространенной технологией является тензометрический датчик нагрузки, в котором проволочные или тонкопленочные резистивные тензометрические датчики припаиваются к упругому преобразователю (S-образной, кнопочной, плоской, штыревой, балочной или цилиндрической формы); упругая деформация под нагрузкой изменяет сопротивление тензометрических датчиков, генерируя сигнал дисбаланса моста Уитстона. Пьезоэлектрические датчики используют кварцевые кристаллы или пьезокерамику, которые генерируют электрический заряд при деформации: они идеально подходят для высокочастотных динамических сил, но не для длительных статических измерений. Емкостные датчики измеряют изменения емкости подвижного электрического преобразователя и используются для высокоточных измерений при малых усилиях.
Типы тензометрических ячеек
Наиболее распространенные геометрии тензодатчиков: S-образные (для растяжения и сжатия до нескольких кН, для испытательных стендов), плоские (низкопрофильные, с высокой грузоподъемностью, до сотен кН), кнопочные (небольшие, для интеграции в оборудование, до кН), изгибные (для промышленного взвешивания, до нескольких тонн), сдвиговые (для применений средней и высокой грузоподъемности), цилиндрические (для взвешивания резервуаров, силосов и весовых платформ, до сотен тонн) и штифтовые (для измерения натяжения в канатах и стяжных стержнях). Каждая геометрия оптимизирована для конкретного направления нагрузки.
Усилители и индикаторы
Тензометрические датчики генерируют сигналы низкого уровня (обычно 2 мВ/В в полном диапазоне), которые требуют усиления и обработки перед считыванием. Специализированные усилители обеспечивают стабилизированное питание моста Уитстона, усиление сигнала с калибровкой смещения и шунта, а также преобразование в аналоговый (4-20 мА, 0-10 В) или цифровой (RS-485, Modbus RTU, CAN, Profibus, Profinet) выход. Промышленные индикаторы объединяют усилитель с цифровым дисплеем, функциями калибровки, пороговыми значениями тревоги и выводом данных. Они являются типичным «фронтальным элементом» систем взвешивания и тестирования.
Применения
Тензодатчики и датчики силы используются в: универсальных машинах для испытания материалов (УМП); специализированных испытательных стендах (испытания на растяжение, сжатие и усталость, проводимые непосредственно на изделии); промышленном взвешивании (настольные весы, напольные весы, мостовые весы, силосы и закрытые контейнеры); динамических системах взвешивания (наполнители, дозаторы и контрольные весы); техническом обслуживании конструкций (контроль силы на опорах, стяжных болтах и фермах); системах безопасности (двери с датчиками силы и системы обнаружения вторжений); робототехнике (контроль силы захвата и рабочего давления); а также в спортивной инженерии и биомеханике.
Характеристики и стандарты
Основные характеристики тензодатчика: номинальная грузоподъемность, класс точности (C3, C4, C6 для коммерческого взвешивания; классы 0,02 / 0,05 / 0,1 / 0,5% от полной шкалы для промышленного применения), погрешность линейности, гистерезис, повторяемость, температурный дрейф (влияние температуры на выходной сигнал), номинальная чувствительность (мВ/В), сопротивление моста (Ом), максимальное напряжение питания и защита от перегрузки. Стандартами являются OIML R60 (тензодатчики для весоизмерительных приборов) и ISO 376 (калибровка тензодатчиков для испытательных машин). Для приложений с сертифицированной точностью требуется калибровка по ISO 17025.