Լարվածության չափիչները սարքեր են, որոնք պինդ մարմնի չափված առաձգական դեֆորմացիան վերածում են էլեկտրական ազդանշանի: Դա տեղի է ունենում սենսորային հաղորդիչի դիմադրության փոփոխության պատճառով, երբ նրա երկրաչափական չափերը փոխվում են լարվածությունից կամ սեղմումից:
Լարվածության չափիչ. գործողության սկզբունք
Սարքի հիմնական տարրը առաձգական կառուցվածքի վրա տեղադրված լարման չափիչն է: Լարվածության չափիչները տրամաչափվում են աստիճանական բեռնման միջոցով՝ որոշակի աճող ուժով և չափելով էլեկտրական դիմադրության մեծությունը: Այնուհետև փոխելով այն՝ հնարավոր կլինի որոշել կիրառվող անհայտ բեռի արժեքները և դրան համաչափ լարումը։
Կախված սենսորների տեսակից՝ կարող եք չափել՝
- ուժ;
- ճնշում;
- տեղափոխել;
- ոլորող մոմենտ;
- արագացում.
Նույնիսկ կառուցվածքի ամենաբարդ բեռնման սխեմայով, գործողության վրալարման չափիչը կրճատվում է ձգվելով կամ սեղմելով իր վանդակը երկար հատվածի երկայնքով, որը կոչվում է հիմք:
Ո՞ր լարման չափիչներն են օգտագործվում
Լարման չափիչների ամենատարածված տեսակները՝ մեխանիկական ազդեցության տակ ակտիվ դիմադրության փոփոխությամբ՝ լարման չափիչներ։
Մետաղական լարման չափիչներ
Ամենապարզ օրինակը բարակ մետաղալարի ուղիղ կտորն է, որն ամրացվում է ուսումնասիրվող հատվածին։ Դրա դիմադրությունը հետևյալն է.
Մասանի հետ միասին սոսնձված մետաղալարը առաձգական ձևափոխվում է։ Միաժամանակ փոխվում են նրա երկրաչափական չափերը։ Երբ սեղմվում է, հաղորդիչի խաչմերուկը մեծանում է, իսկ ձգվելիս՝ նվազում։ Հետևաբար, դիմադրության փոփոխությունը փոխում է նշանը՝ կախված դեֆորմացիայի ուղղությունից: Բնութագիրը գծային է։
Լարվածության չափիչի ցածր զգայունությունը հանգեցրեց փոքր չափման տարածքում մետաղալարերի երկարությունը մեծացնելու անհրաժեշտությանը: Դա անելու համար այն պատրաստված է մետաղալարերի պարույրի (վանդակի) տեսքով, որը երկու կողմից սոսնձված է մեկուսիչ թիթեղներով լաքի կամ թղթի ֆիլմից: Էլեկտրական շղթային միանալու համար սարքը հագեցած է երկու պղնձե կապարի լարերով: Դրանք եռակցված կամ եռակցված են ոլորված մետաղալարերի ծայրերին և բավականաչափ ամուր են էլեկտրական միացմանը միանալու համար: Լարվածության չափիչը կցվում է առաձգական տարրին կամ փորձարկվող մասին սոսինձով։
Մետաղական բեռնախցիկները ունեն հետևյալ առավելությունները.
- պարզ դիզայն;
- գծային կախվածություն լարվածությունից;
- փոքր չափ;
- ցածր գին։
Թերությունները ներառում են ցածր զգայունությունը, շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի ազդեցությունը, խոնավությունից պաշտպանվելու անհրաժեշտությունը, օգտագործել միայն առաձգական դեֆորմացիաների տարածքում:
Լարը կդեֆորմացվի, երբ սոսինձի կպչուն ուժը մեծապես գերազանցի այն ձգելու համար պահանջվող ուժը: Կպչուն մակերեսի հարաբերակցությունը խաչմերուկի տարածքին պետք է լինի 160-ից 200, ինչը համապատասխանում է դրա տրամագծին 0,02-0,025 մմ: Այն կարող է մեծացվել մինչև 0,05 մմ: Այնուհետև, լարման չափիչի նորմալ աշխատանքի ժամանակ, սոսնձի շերտը չի քանդվի: Բացի այդ, սենսորը լավ է աշխատում սեղմման ժամանակ, քանի որ մետաղալարերը անբաժանելի են կպչուն թաղանթի և մասի հետ:
Fol Load Cells
Փայլաթիթեղի բեռնախցիկի պարամետրերը և աշխատանքի սկզբունքը նույնն են, ինչ մետաղալարերը: Միակ նյութը նիկրոմի, կոնստանտանի կամ տիտան-ալյումինե փայլաթիթեղն է: Ֆոտոլիտոգրաֆիայի արտադրության տեխնոլոգիան թույլ է տալիս ստանալ ցանցի բարդ կոնֆիգուրացիա և ավտոմատացնել գործընթացը:
Համեմատ մետաղալարերի լարման չափիչների հետ՝ փայլաթիթեղի լարման չափիչները ավելի զգայուն են, ավելի շատ հոսանք են կրում, ավելի լավ են փոխանցում լարվածությունը, ունեն ավելի ամուր լարեր և ունեն ավելի բարդ կառուցվածք:
Կիսահաղորդչային բեռնախցիկներ
Սենսորների զգայունությունը մոտավորապես 100 անգամ ավելի բարձր է, քան մետաղալարերը, ինչը թույլ է տալիս դրանք հաճախակի օգտագործել առանց ուժեղացուցիչների: Թերություններից են փխրունությունը, բարձր կախվածությունը շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանից և զգալիպարամետրի տարածում։
Լարվածության չափիչի բնութագրեր
- Հիմք - ցանցի հաղորդիչի երկարությունը (0,2-150 մմ):
- Անվանական դիմադրություն R - ակտիվ դիմադրության արժեք (10-1000 Ohm).
- Աշխատանքային մատակարարման հոսանք Ip - հոսանք, որի դեպքում լարման չափիչը նկատելիորեն չի տաքանում: Գերտաքացման դեպքում զգայուն տարրի նյութերի, հիմքի և կպչուն շերտի հատկությունները փոխվում են՝ աղավաղելով ընթերցումները։
- Լարվածության գործակից՝ s=(∆R/R)/(∆L/L), որտեղ R-ը և L-ը համապատասխանաբար էլեկտրական դիմադրությունն են և բեռնաթափված սենսորի երկարությունը; ∆R և ∆L - դիմադրության փոփոխություն և արտաքին ուժի դեֆորմացիա: Տարբեր նյութերի համար այն կարող է լինել դրական (R-ն մեծանում է լարվածության հետ) և բացասական (R-ն ավելանում է սեղմման հետ): s-ի արժեքը տարբեր մետաղների համար տատանվում է -12,6-ից մինչև +6:
Լարվածության չափիչների միացման սխեմաներ
Փոքր էլեկտրական ազդանշանները չափելու համար լավագույն տարբերակը կամրջային միացումն է, որի կենտրոնում վոլտմետր է։ Ամենապարզ օրինակը կլինի լարման չափիչը, որի շղթան հավաքվում է էլեկտրական կամրջի սկզբունքով, որի թեւերից մեկում այն միացված է։ Նրա բեռնաթափված դիմադրությունը կլինի նույնը, ինչ մնացած դիմադրությունները: Այս դեպքում սարքը ցույց կտա զրո լարում։
Լարվածության չափիչի աշխատանքի սկզբունքն է մեծացնել կամ նվազեցնել դրա դիմադրության արժեքը՝ կախված ուժի սեղմման կամ առաձգական լինելուց:
Լարման չափիչի ջերմաստիճանը զգալի ազդեցություն ունի ցուցումների ճշգրտության վրա: Եթե կամրջի մյուս թեւում ներառված է լարվածության համանման դիմադրություն, որը չի բեռնվի, այն կկատարի ջերմային էֆեկտների փոխհատուցման գործառույթը։
Չափիչ սխեման պետք է հաշվի առնի նաև ռեզիստորին միացված լարերի էլեկտրական դիմադրության արժեքները: Դրանց ազդեցությունը կրճատվում է` ավելացնելով ևս մեկ մետաղալար, որը միացված է լարման չափիչի և վոլտմետրի քորոցներից մեկին:
Եթե երկու սենսորներն էլ սոսնձված են առաձգական տարրի վրա այնպես, որ դրանց բեռնվածությունը տարբերվի նշանով, ազդանշանը կուժեղացվի 2 անգամ: Եթե շղթայում կան չորս սենսորներ, որոնց բեռները նշված են վերևի դիագրամի սլաքներով, զգայունությունը զգալիորեն կբարձրանա: Լարային կամ փայլաթիթեղի լարման չափիչների այս միացմամբ սովորական միկրոամպաչափը ցուցումներ կտա առանց էլեկտրական ազդանշանի ուժեղացուցիչի: Կարևոր է մուլտիմետրի միջոցով ճշգրիտ ընտրել դիմադրության արժեքները, որպեսզի դրանք հավասար լինեն միմյանց էլեկտրական կամրջի յուրաքանչյուր թևում:
Լարվածության չափիչների կիրառումը ճարտարագիտության մեջ
- Կշեռքի դիզայնի մաս. կշռելիս սենսորային մարմինը առաձգականորեն դեֆորմացվում է, և դրա հետ միասին սոսնձված լարման չափիչները՝ միացված շղթայում։ Էլեկտրական ազդանշանը փոխանցվում է հաշվիչին:
- Շենքերի և ինժեներական կառույցների լարվածության վիճակի մոնիտորինգ դրանց կառուցման և շահագործման գործընթացում:
- Լարվածության չափիչներ՝ հաստոցների ժամանակ դեֆորմացիայի ուժերը չափելու համարմետաղական ճնշում գլանման և դրոշմման մամլիչներում։
- Բարձր ջերմաստիճանի տվիչներ պողպատի և այլ արդյունաբերության համար:
- Չժանգոտվող պողպատից առաձգական տարրով չափիչ սենսորներ՝ քիմիապես ագրեսիվ միջավայրում աշխատելու համար:
Ստանդարտ լարման չափիչները պատրաստվում են լվացարանների, սյուների, պարզ կամ երկկողմանի ճառագայթների տեսքով, S-աձև: Բոլոր կառույցների համար կարևոր է, որ ուժը կիրառվի մեկ ուղղությամբ՝ վերևից ներքև կամ հակառակը: Ծանր աշխատանքային պայմաններում, հատուկ նախագծերը հնարավորություն են տալիս վերացնել մակաբուծական ուժերի գործողությունը: Դրանց գները մեծապես կախված են սրանից։
Լարվածության չափիչների համար գինը տատանվում է հարյուրավոր ռուբլուց մինչև հարյուր հազարավոր: Շատ բան կախված է արտադրողից, դիզայնից, նյութերից, արտադրության տեխնոլոգիայից, չափված պարամետրերի արժեքներից, լրացուցիչ էլեկտրոնային սարքավորումներից: Մեծ մասամբ դրանք տարբեր տեսակի կշեռքների բաղադրիչներ են։
Եզրակացություն
Բոլոր լարման չափիչների գործողության սկզբունքը հիմնված է առաձգական տարրի դեֆորմացիայի էլեկտրական ազդանշանի վերածելու վրա։ Տարբեր նպատակների համար կան տարբեր սենսորային նմուշներ: Լարվածության չափիչներ ընտրելիս կարևոր է որոշել, թե արդյոք սխեմաներն ունեն փոխհատուցում ջերմաստիճանի աղավաղման և մակաբուծական մեխանիկական ազդեցության համար:
