مستشعر قوة الوزن

مستشعر قوة الوزن

مستشعر القوة المزن هو جهاز يحول الجاذبية إلى إشارة كهربائية. يستخدم أساسا في الوزن الإلكتروني لتحقيق تحويل القوة إلى الكهرباء.

وتشمل الأنواع الشائعة نوع الإجهاد المقاوم ، ونوع القوة الكهرومغناطيسية ونوع القدرة ، من بينها يتم استخدام نوع الإجهاد المقاوم على نطاق واسع بسبب بنيته البسيطة ،دقة عالية و مساحة تطبيق واسعة.

المبدأ
مستشعر وزن الإجهاد المقاومة يعتمد على مثل هذا المبدأ: الاستومر (عنصر مرن، شعاع حساس) تحت تأثير قوة خارجية تشوه مرن،صمغ على سطح مقياس الإجهاد المقاوم (عنصر التحويل) مع تشوه أيضًا، معدل الجهد المقاوم] التشوه ، فإن مقاومته سوف تتغير (زيادة أو انخفاض) ،ثم دائرة القياس المقابلة لتغيير المقاومة إلى إشارة كهربائية (الجهد أو التيار)، لإكمال عملية تحويل القوة الخارجية إلى إشارة كهربائية.

يمكن أن نرى أن مقياس الإجهاد المقاوم والإيلاستومر ودوائر الكشف هي عدة أجزاء لا غنى عنها من مستشعر وزن الإجهاد المقاوم.

يتم مناقشة الجوانب الثلاث التالية بشكل مختصر.

واحد، مقياس الإجهاد المقاومة مقياس الإجهاد المقاومة هي آلة سلك المقاومة موزعة على الركيزة المصنوعة من مادة عضوية، وهذا هو، تصبح مقياس الإجهاد.

معايير مهمة خاصة به هو معامل الحساسية، ك.

دعنا نتحدث عن معناها.

هناك سلك مقاومة معدني، طوله l، قطعه العرضي دائري من نصف قطره r، مساحته علامة s، ومقاومته مسجلة على ρ.معامل بويسون لهذه المادة هو μ.

عندما لا تتأثر سلك المقاومة بالقوة الخارجية، فإن قيمة المقاومة هي r: r = ρ l / s (Ω) (2-1) عندما تتأثر نهاياته بقوة f، فإنه سوف يمتد، أي التشوه.

دع طوله Δ l، منطقة قطعه العرضي تتقلص، أي أن نصف قطر دائرته يقل Δ r.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إثبات أن مقاومة سلك المقاومة المعدنية ستتغير بعد التشوه ، المسجلة ك Δρ.

الصيغة (2- -1) ، أي كم تتغير قيمة المقاومة بعد تغييرات سلك المقاومة.

لدينا: Δ r = Δρ l / s + Δ l ρ / s Δ s ρ l / s2 (2-2) مع صيغة (2- -1) صيغة الإزالة (2- -2) للحصول على Δ r / r = Δρ / ρ + Δ l / l Δ s / s (2-3) بالإضافة،ونحن نعلم أن منطقة القسم العرضي للأسلاك، s = π r2، ثم Δ s = 2 π r * Δ r، لذلك Δ s / s = 2 Δ r / r (2-4) من ميكانيكا المواد نعرف Δ r / r = - μ Δ l / l (2-5) ، عندما علامة ناقص تشير إلى التمدد،اتجاه نصف قطره منخفض.

μ هو معامل بويسون للتأثير الجانبي للمادة.

الصيغة (2-4) (2-5) إلى (2- -3) ، Δ r / r = Δρ / ρ + Δ l / l + 2 μΔ l / l = (1 + 2 μ (Δρ / ρ) / (Δ l / l)) * Δ l / l = k * Δ l / l (2-6) where k = 1 + 2 μ + (Δρ / ρ) / (Δ l / l) (2-7) (2-6)) illustrates the relationship between resistance strain gauge resistance (resistance relative change) and resistance wire elongation (length relative change).

من الضروري أن نلاحظ أن حجم قيمة معامل الحساسية k هو ثابت يتم تحديده بواسطة خصائص مواد الأسلاك المقاومة للمعادن ،ليس لها علاقة بشكل وحجم مقياس الضغط، قيمة k للمواد المختلفة عادة ما تتراوح بين 1.7 و 3.6؛ قيمة k هي كمية، أي أنها لا تملك بعد.

في ميكانيكا المواد، يطلق على Δ l / l كجهد، مسجلة ك ε، مع ذلك للإشارة إلى أن المرونة غالبا ما تكون كبيرة جدا، غير مريحة جدا في كثير من الأحيان تأخذ مليون واحد كوحدة،مسجلة باسم.

وبهذه الطريقة، فإن الصيغة (2- -6) غالبا ما تكتب: Δ r / r = k ε (2- -8) ، اثنان، الايستومير الايستومير هو جزء هيكلي مع شكل خاص.

له وظيفتان: أولاً ، إنه يتحمل القوة الخارجية لمستشعر الوزن ، ويولد قوة رد فعل على القوة الخارجية لتحقيق توازن ثابت نسبي ؛ ثانياً ،ينتج حقل ضغط عالي الجودة (مساحة)، بحيث مقياس الإجهاد المقاومة الملصق في هذه المنطقة هو مثالية لإكمال مهمة تحويل الإشارة الكهربائية تاريخ الإجهاد.

نأخذ الاستومر من جهاز استشعار وزن سلسلة sb كمثال لتقديم توزيع الإجهاد.

مرفق مكعب مع ثقوب

يتم تعريض المركز السفلي للثقب إلى ضغط قشر نقي ، ولكن الأجزاء العليا والسفلية سيكون لها ضغط سحب وضغط.

الاتجاه الرئيسي للضغط هو إله السحب والأول هو الضغط إذا كان مقياس التوتر عالق هنافي حين أن النصف السفلي من مقياس الإجهاد سيتم ضغطها وتقلل من قيمة المقاومة.

يتم سرد تعبير التوتر للنقطة الوسطى في الجزء السفلي من الحفرة أدناه ولم يعد مشتقًا.

ε = (3q (1 + μ) / 2 eb) * (b (h2-h2) + bh 2) / (b (h3-h3) + bh 3) (2-9) حيث: قوة القطع على قطعة q-؛ e- -Modulus Young: μ - - Poisson coefficient؛ b، b، h،h- هي الحجم الهندسي للشعاع.

تجدر الإشارة إلى أن حالات الإجهاد التي تم تحليلها أعلاه هي جميعها حالات "محلية" ، في حين أن مقياس التوتر يشعر في الواقع بالحالة "المتوسطة".

ثالثاً، وظيفة دائرة الكشف هي تغيير مقاومة مقياس التوتر إلى جهد خروجي.

لأن الجسر لديه العديد من المزايا، مثل يمكن أن تمنع تأثير تغيرات درجة الحرارة، يمكن أن تمنع تدخل القوة الجانبية،يمكن بسهولة حل مشكلة التعويض من جهاز الاستشعار الوزن، لذلك تم استخدام الجسر على نطاق واسع في مستشعر الوزن.

لأن الجسر الكامل يساوي الجسر ذراع لديه أعلى حساسية، ومعلمات كل ذراع متسقة، وتأثير التداخلات المختلفة من السهل لتعويض بعضها البعض،لذلك يستخدم جهاز الاستشعار الوزن الجسر الكامل يساوي الجسر ذراع.

بيئة الخدمة
خلية الوزن هي في الواقع جهاز إخراج إشارة كهربائية يحول إشارة الكتلة إلى قياس.

للنظر أولاً في بيئة العمل الفعلية للمستشعر ، والتي هي حاسمة لاختيار المستشعر الصحيح ، فهي مرتبطة بالعمل الطبيعي للمستشعر ،سلامته ومدة خدمته، وحتى موثوقية وسلامة جهاز الوزن بأكمله.

بشكل عام ، تسبب البيئة عالية درجة الحرارة ذوبان مادة الطلاء ومفاصل اللحام والتغيرات الهيكلية في إجهاد الإلاستومر ؛ الغبار والرطوبة تؤثر على جهاز الاستشعار.إن إيلاستومر جهاز الاستشعار متضرر أو مقطع قصيرالمجال الكهرومغناطيسي يتداخل مع مخرجات جهاز الاستشعار.

تحت العوامل البيئية المقابلة، يجب أن نختار جهاز استشعار وزن القوة المقابلة لتلبية متطلبات الوزن اللازمة.

مقارنة
عادة ما يسمى مستشعر وزن حمولة الإجهاد المقاومة مستشعر وزن لعدة أشكال من الوزن الإلكتروني ، ويستخدم لقياس الحمل التجريبي أو القوة يسمى مستشعر القوة ،على الرغم من أن شكل الهيكل اثنين، عملية الإنتاج هي نفسها، ولكن في الاستخدام، ومعايرة الدقة والمتطلبات أو هناك الكثير من الاختلافات المحددة.

بالنسبة إلى الانحراف الصفري لمستشعر المقياس ، لا يتم إضافة أداء الاستقرار طويل الأجل بشكل عام ، ولكن في الأداء طويل الأجل للاستقرار طويل الأجل.

عندما يستخدم مستشعر الإجهاد المقاوم كمحمل مرجعي لجهاز اختبار المواد،1 / 100 من الحمل الاسمية لجهاز الاستشعار الحمل عادة ما تؤخذ كمجال تطبيق آلة اختبار المواد.

في هذا الوقت، يمكن ضمان دقة إشارة آلة الاختبار بنسبة 1٪.]]