Czujniki siły – tensometry

Czujniki siły nazywane tensometrami pozwalają mierzyć takie parametry jak: nacisk, rozciąganie, czy skręcanie. Najpopularniejsze się tensometry rezydencyjne, gdzie wraz ze zmianą działającej siły następuje zmiana rezystancji czujnika. Budowa takiego tensometru to drut oporowy, który przykleja się do powierzchni na którą działa siła, którą chcemy mierzyć. Rozróżniamy takie tensometry jak:

  • wężykowe
  • zygzakowe
  • kratowe
  • foliowe
  • półprzewodnikowe
czujnik_siły_1
czujnik_siły_2

Zależnie od kształtu w jaki jest ułożony drut w tensometrycznym czujniku siły, może on mierzyć inne parametry, lub siłę działającą w konkretnym kierunku. Zasada działania jest prosta. Wraz ze wzrostem odkształcenia zmienia się długość drutu oporowego, co skutkuje zmianą rezystancji. Zjawisko to można opisać wzorek:

czujnik_siły_wzor_1

gdzie:

  • ρ – rezystywność (oporność właściwa) materiału drutu oporowego
  • L – długość przewodnika
  • A – pole przekroju przewodnika

Na podstawie tego wzoru można ustalić wzór na względny przyrost oporności:

czujnik_siły_wzor_2

gdzie:

  • ΔR – przyrost oporności
  • α – stały współczynnik zależny od materiału
  • ε – odkształcenie

Z czego wynika, że:

czujnik_siły_wzor_3

W celu pomiaru siły stosuje się mostki pomiarowe, przy czym do pomiaru wykorzystuje się dwa tensometry, jeden mierzy siłę i jest przyczepiony do jakiegoś obiektu, a na drugi nie działa żadna dodatkowa siła, tylko jego zadaniem jest kompensacja zmian rezystancji pod wpływem temperatury. Ważne jest to, aby obydwa tensometry były identyczne. A to schemat układu mostka w jakim należy stosować tensometry:

czujnik_siły_schemat

Zastosowanie takiego mostka pozwala także na wydłużenie linii przesyłających sygnał z czujnika, ponieważ zwracana wartość to napięcie a nie rezystancja i w chwili braku działającej siły napięcie to będzie wynosiło 0V, ponieważ mostek będzie w stanie równowagi, dopiero po zadziałaniu siły na tensometr nastąpi zmiana napięcia.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Time limit is exhausted. Please reload CAPTCHA.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.