Тензометрические датчики усилия. Принцип работы

Различают 3 типа датчиков усилителя и момента:

Тензометрические датчики;

Магнитострикционные датчики;

Пьезометрические датчики.

Тензометрический датчик. Основой такого датчика является тензометрический чувствительный элемент, представленный на Рис.27а. Тензометрический чувствительный элемент состоит из изоляционной подложки (1) и наклеенной на нее петлевой обмотки (2), выполненной из тонкой проволоки с высоким омическим сопротивлением или вырублена из микронной фольги с аналогичными свойствами материала. В свою очередь подложка наклеивается на деформируемый усилием «F» элемент (3).

Рис.27. Тензометрический элемент а) и его подключение в измерительную схему б).

Принцип работы датчика: При совместной деформации под действием усилия «F» элемента 3 и тензометрического элемента 1 деформирует и петлевая обмотка тензоэлемента. По закону Гука любая продольная деформация тела вызывает появление его поперечной деформации, поэтому при продольной деформации петлевой обмотки на величину «L» происходит изменение поперечного сечения ее провода (или фольги), что в свою очередь по закону Ома вызывает пропорциональное изменение омического сопротивления этой обмотки на величину «R». Эта пропорциональность может быть отражена следующей математической зависимостью:

где: L-длина петлевой обмотки; R - сопротивление петлевой обмотки.

Даже при значительном удлинении петлевой обмотки величина изменения ее сопротивления составит доли Ома, поэтому, чтобы уверенно зафиксировать изменение выходного сигнала, применяют мостовую схему подключения тензоэлементов, представленную на Рис 27б. По этой схеме в одно из плеч резисторного моста вводятся сопротивления рабочего и компенсационного тензоэлемента, при этом деформирует только рабочий тензоэлемент с сопротивлением «Rрд», а компенсационный тензоэлемент с сопротивлением «Rкд» является в этом мосте не деформируемым элементом сравнения.

При отсутствии деформации на измерительном мосте, сопротивление рабочего и компенсационного датчиков одинаковы, поэтому напряжение от источника питания ~U в точках А и в точке В будет одинаково, следовательно и сигнал U вых равен нулю. Для балансировки параметров рабочего и компенсационного датчиков в схему вводятся уравновешивающие сопротивления R1 и R2_x и причем сопротивление R2 является регулируемым и подключается по схеме потенциометра.

При подаче деформирующей нагрузки на рабочий датчик, его сопротивление меняется, поэтому в точках А и В появляется разность потенциалов, которая фиксируется как выходной сигнал.

19. _________.

20. _________.

21. _________.

22. _________.