ZEMIC USA Inc.

+38 044 337-77-27

 +7 863 209-84-76 

Коммерческий курс (USD) на: 19.07.18

 Гривна (UAH): 26.45

 Рубль (RUB): 64,64

Полезные статьи

«ZEMIC USA Inc.» в деталях. Одноточечные датчики (single point)

Наиболее популярным типом чувствительного элемента для устройств измерения веса является одноточечный тензометрический датчик. Ежегодно производятся сотни тысяч единиц весоизмерительного оборудования, в котором используется одноточечный тип тензодатчиков. Название данного типа датчиков полностью характеризует специфику их применения: одноточечные датчики устанавливаются в различные конструкции для измерения веса, в которых расположенный под центральной частью грузоприемной платформы датчик является единственным устройством определения нагрузки. 

Распространение данного типа тензодатчиков обусловлено целым рядом из свойств и характеристик, основными среди которых являются:

  • широкий диапазон измеряемых нагрузок, благодаря чему одноточечные тензодатчики веса используются как в устройствах для взвешивания небольшой массы (ювелирные, лабораторные, бытовые кухонные весы), так и для определения веса в пределах тонны, что применимо в торговых весах или промышленных системах взвешивания и дозирования;
  • простота конструкции и крепления в весы: одноточечные тензодатчики представляют собой металлический прямоугольник, крепление которого производится при помощи соответствующих болтов. Монтаж одноточечных датчиков не требует дополнительных аксессуаров в виде узлов встройки или проведения трудоемких строительных работ;
  • доступная стоимость по сравнению с другими типами тензометрических датчиков.

Рассмотрим конструкцию одноточечных тензодатчиков более детально (рисунок 1). Как и в других тензометрических преобразователях основным элементом измерения деформации в этом датчике являются соединенные в мостовую схему тензорезисторы, приклеенные на поверхность упругого элемента. Сам упругий элемент представляет собой металлический брусок прямоугольной формы, в центре которого расположено сквозное фигурное отверстие. В качестве материала для изготовления упругого элемента чаще всего используется алюминиевый сплав, также распространены датчики из конструкционной или нержавеющей стали. Один конец одноточечного датчика закреплен к неподвижной конструкции весов, другой - к грузоприемной платформе.

Рисунок 1.- Одноточечные тензометрические датчики веса.

Для точного измерения прилагаемой нагрузки размещение тензорезисторов на поверхности одноточечного датчика производится в местах возникновения максимального напряжение в материале упругого элемента. При цельной конструкции датчиков данного типа измеряемая нагрузка будет равномерно распределяться по всей поверхности металла, что вызовет трудности с определением деформации. Поэтому в упругом элементе одноточечных тензодатчиков предусмотрено сквозное поперечное отверстие, что делает некоторые из зон максимально тонкими и наиболее подходящими для размещения тензорезисторов (фото 1 и рисунок 2).  

Фото 1.- Один из тензорезисторов одноточечного датчика.

 

Рисунок 2.- Области возникновения максимальной нагрузки в металлическом упругом элементе.

При размещении веса на грузоприемную платформу весов к свободному концу одноточечного датчика веса прилагается соответствующая нагрузка, в результате чего происходит деформация упругого элемента (рисунок 3).

 

Рисунок 3.- Деформация упругого элемента при нагрузке.

 

Если обратить внимание на характер деформаций одноточечного датчика при приложении нагрузки, то можно заметить его соответствие двум правилам:

  • закону Гука для упругого элемента (пропорциональное изменении деформации, возникающей в упругом теле, в зависимости от приложенной к этому телу нагрузки);
  • механизму весов Роберваля, образованных системой взаимосвязанных рычагов, закрепленных в виде шарнирного параллелограмма. В данном случае параллелограмм формируют симметрично наклеенные тензорезисторы.

Как было описано выше, при приложении нагрузки к незафиксированной части одноточечного датчика максимальное напряжение металла возникает в четырех основных зонах: две из них, расположенные по диагонали, будут растягиваться, две другие - сжиматься (рисунок 4). Подверженные деформации металлической основы тензорезисторы будут изменять свои параметры в зависимости от места их наклейки: в зонах растяжения упругого элемента тензорезисторы становятся тоньше и длиннее и их электрическое сопротивление увеличится, а в зонах, подверженных сжатию, тензорезисторы станут шире и короче, что приведет к уменьшению значения сопротивления (рисунок 5).

Тензорезисторы электрически соединены между собой по схеме моста Уитстона. Без нагрузки механические  напряжения в зонах отсутствуют, электрические сопротивления тензорезисторов примерно равны, т.е.  мост сбалансирован и электрический сигнал имеет значение, близкое к нулю. При  увеличении  нагрузки возникающая  деформация упругого элемента приводит к изменению электрического сопротивления тензорезисторов, соответственно, к разбалансу моста и появлению на его выходе пропорционального деформации электрического сигнала.

Рисунок 4.- Деформация зон упругого элемента.

Рисунок 5.- Изменение состояния тензорезисторов.

Кроме физической деформации тензочувствительного элемента на значение его оммического сопротивления также оказывает влияние температура. Погрешность измерения нагрузки, вызванную влиянием колебаний температуры, возможно частично скомпенсировать. Для этого на поверхности упругого элемента перпендикулярно активным чувствительным элементам дополнительно размещают тензорезисторы для термокомпенсации (рисунок 6 и фото 2)

Рисунок 6.- Расположение тензорезисторов для компенсации температурной погрешности.

Фото 2.- Пример размещения тензорезисторов на поверхности упругого элемента.

Одним из основных преимуществ одноточечных датчиков является широкий диапазон измерения веса. Более наглядно это подтверждает таблица 1, в которой приведены стандартные значения наибольших пределов взвешивания среди популярных моделей тензодатчиков производства «ZEMICUSAInc».  В данной таблице наглядно показано, что одноточечные алюминиевые датчики различных моделей могут быть использованы как для измерения малой массы (от 300 грамм), так и для взвешивания в пределах двух тонн.

Таблица 1.- Стандартные значения НВП различных моделей алюминиевых одноточечных датчиков ZEMIC.

Массовое использование одноточечных тензодатчиков для различных типов весов способствует развитию объемов их изготовления среди всемирно известных производителей комплектующих для весовых систем. Многие модели данных датчиков имеют полные аналоги среди однотипных тензодатчиков, что показано в таблице 1.2. 

Таблица 1.2.- Аналоги одноточечных датчиков ZEMIC среди других производителей.

 

*- модели имеют несущественные отличия параметров.

 

С более подробной информацией о модельном ряде, габаритных размерах и технических характеристиках одноточечных датчиков Вы можете ознакомиться в соответствующем разделе сайта «Одноточные тензодатчики». Если у Вас возникли вопросы по наличию или приобретению продукции «ZEMICUSAInc.», свяжитесь с менеджером компании удобным для Вас способом. 

 


Мы ценим Вас!

С уважением,  команда "ЗЕМИК СНГ",

www.zemicusa.info

Для получения каталога укажите нам Ваши данные, мы свяжемся с Вами для уточнения.