Ниже приведены схемы подключения для этих двух типов тензодачиков: Большинство промышленных весовых систем используют несколько тензодатчиков, в этом случае они должны быть подключены параллельно. Обычно эту связь делают не простой скруткой, а с применением специализированных соединительных коробок. Дополнительно, некоторые модели таких коробок позволяют «подогнать» сопротивление датчиков друг под друга, т.е. сбалансировать систему из множества датчиков. Тензодатчики поставляются с кабелем определенной длины. При удлинении соединительного кабеля следует учитывать, что это может привести к падению точности измерения. Также при изменении длины кабеля следует производить перекалибровку весового индикатора, к которому подключен тензодатчик. Заземление и экранирование при подключении тензодатчика. Организация заземления и экранирования важный вопрос успешного создания весовой системы с использованием тензодатчиков. Надёжное решение данной задачи - ключ к правильной работе тензометрического датчика, генерирующего слаботочные сигналы. Кабели тензодатчиков должны иметь экранирующую оплетку, которая, при правильном подключении, обеспечивает защиту от электростатических и других помех. Основное правило, которое нельзя нарушать: необходимо избегать «земляных» петель, т. е. заземлять устройства нужно в ОДНОЙ общей точке. Петли могут возникать если экран кабеля подключать к заземляющему контуру с двух концов. Поэтому, если корпус датчика надёжно заземлён и одновременно соединён с экраном - этого достаточно, в противном случае - соединить экран с заземлением только с любого ОДНОГО конца, например, в электрощите, где установлен прибор отдельным жёлто-зелёным проводом. Под «заземлением» мы понимаем защитное заземление, желто-зелёный провод. Использовать «нейтраль» в качестве «земли» очень нежелательно. Если датчики соединяются параллельно, то необходимо не забывать соединять друг с другом и экранные оплётки кабелей через соответствующий контакт клеммы в соединительной коробке, и тут же их заземлять вместе с корпусом коробки. Общий кабель, идущий от соединительной коробки к прибору, соединять с заземлением также с ОДНОЙ стороны, как описано выше, не допуская образования «земляной» петли, желательно возле входа в измерительный прибор, то есть заземлять со стороны приёмника. На кабель датчика, прямо поверх изоляции, на расстоянии 4-5 см от клеммы измерительного прибора, желательно защёлкнуть ферритовый фильтр для блокировки возникающих в цеху разнообразных помех по «земле». Такие фильтры производятся под кабели разных диаметров. Фильтры желательно защёлкнуть и на других длинных линиях, например RS-485, на приёмном и передающем устройстве. Если индуктивности одного фильтра недостаточно для надёжного уменьшения уровня помехи, такие фильтры можно защёлкивать последовательно на небольшом расстоянии друг от друга, наращивая тем самым индуктивность до необходимого уровня. На рисунках приводятся схемы подключения для двух типов тензодачиков, четырёхпроводных и шестипроводных, на примере датчика фирмы Zemic и прибора КВ-01 – схематически через соединительные коробки и электрическая принципиальная схема к клемме прибора. interel.ru Тензодатчик [1-3] преобразует величину деформации в электрический сигнал. Данный прибор был приобретен на Алиэкспресс по цене 1,1$. Датчик имеет размер 34 х 34 мм, толщина около 7 мм, масса 19 г. Датчик представляет собой пару тензорезисторов номинальным сопротивлением 1 кОм, включенных как делитель напряжения. Красный провод общий вывод резисторов, белый и черный, соответственно, отдельные выводы каждого резистора. Максимальная сила, которую допустимо прилагать к датчику составляет примерно 500 Н, т.е. на основе данного датчика можно сконструировать весы для измерения предметов массой до 50 кг. Для проверки работоспособности датчик был зажат в струбцине, хорошо видно, что с ростом нагрузки сопротивление изменяется не очень значительно. Как понимает автор, данный прибор должен включаться как одно из плеч моста Уитстона [4-5] В целом полезный прибор в экспериментах, с которым можно постараться выяснить закономерности работы данного класса приборов, при этом датчик выдерживает сравнительно большие нагрузки, так что сломать его достаточно трудно. Автор обзора: Denev 2shemi.ru На многих предприятиях существует необходимость для измерения различных параметров, изменения состояния деталей, различных конструкций. Для решения этих задач используются тензометрические датчики. Они преобразовывают величину деформации в электрический сигнал. Это получается за счет уменьшения или увеличения сопротивления датчика во время деформации, нарушения геометрии формы датчика от сжатия или растяжения. В результате определяется значение деформации. Резистивный преобразователь, является главной составной частью высокоточных устройств и приборов. Изготавливают датчик из чувствительного тензорезистора, представляющего собой тонкую алюминиевую проволоку или фольгу. Резистор в результате деформации изменяет свое сопротивление, подает сигнал на индикатор. В разных отраслях промышленности используется множество видов тензометрических датчиков. Модели датчиков разнообразны, но чаще всего используется датчик определения веса, который изготавливается в различных вариантах: шайбовый, бочковой, S-образный. Исходя из назначения подбирается необходимое исполнение. Тензометрические датчики имеют классификацию, как по форме, так и по особенностям конструкции, которая зависит от вида чувствительного элемента. Применяются следующие виды датчиков: Применяется в виде наклеивания на поверхность. Конструкция датчика состоит из фольговой ленты 12 мкм. Частично пленка плотная, остальная часть решетчатая. Эта конструкция отличительна тем, что к ней можно припаять вспомогательные контакты. Такие датчики легко используются при низких температурах. изготовлены по аналогии с фольговыми, кроме материала. Такие виды производятся из тензочувствительных пленок, имеющих специальное напыление, повышающее чувствительность датчика. Эти измерители удобно применять для контроля динамической нагрузки. Пленки изготавливаются из германия, висмута, титана. датчика может измерить точную нагрузку от сотых частей грамма до тонн. Они называются одноточечные, так как измерение происходит не на площади, а в одной точке, в отличие от датчиков из фольги и пленки. Проволочными датчиками можно контролировать растяжение и сжатие. Тензометрические датчики представляет собой конструкцию из тензорезистора, имеющего контакт на панели. Она соприкасается с телом для измерения. Принципиальная схема действия датчика заключается в действии на чувствительный элемент исследуемой детали. Для подключения датчика к питанию используются электроотводы, соединенные с чувствительной пластиной. В контактах существует постоянное напряжение. На тензодатчик кладется деталь через подложку. Вес детали разрывает цепь путем деформации. Деформация видоизменяется в сигнал тока. Мост измерения тензодатчика дает возможность измерить минимальные нагрузки, расширяя этим применяемость прибора. Схема подключения мостом датчика основывается на законе Ома. Если сопротивления равны, то проходящий ток будет одинаковым. Действие снаружи обрело название «внешний фактор», изменение сигнала – «внутренний фактор». Тогда можно сказать, что принцип работы датчика заключается в определении внешнего фактора с помощью внутреннего. В быту тензометрические датчики работают в весах. Тензорезисторы подключены с поверхностью работы весов. Подключение к питанию весов осуществляется через батареи. Этот контрольный прибор имеет высокую точность. Погрешность чувствительных элементов составляет менее 0,02%, это высокий показатель. Существуют приборы с чувствительностью гораздо выше этого. Их работа основана на контроле действия силы. Значение силы давления прямопропорционально преобразованному сигналу тензодатчика. Датчики силы, другими словами динамометры входят в состав приборов, измеряющих вес. Их отсутствие делает невозможным работу системы по автоматизированию техпроцессов на производстве. Они используются в сельском хозяйстве, строительстве, металлургии. Работа основывается на изменении деформации в сигнал. В действии происходит много разных явлений, которые обусловили несколько типов тензодатчиков: Этот тип датчиков самый новый, появился после возникновения робототехники. Тактильные датчики делятся на: датчики усилия, касания, проскальзывания. Первые два определяют силу и отличаются сигналом. От других они отличаются небольшой толщиной из-за применения специальных материалов, обладающих прочностью, эластичностью, гибкостью. Конструкция состоит из 2-х пластин(1 и 2). Между ними находится прокладка (3) с ячейками из изоляционного материала. Один провод соединен с верхней, второй с нижней пластиной. При воздействии силы на верхнюю пластину она прогибается и замыкается с нижней. Падение напряжения на резисторе является сигналом выхода. Это широко применяемый вид датчиков, так как интервал усилий работы составляет от 5 Н до 5 МН, используются для разных нагрузок. Преимуществом его стала линейность сигнала выхода. Рабочий элемент – тензорезистор, состоящий из проволоки на гибкой подложке. 1 — Подложка2 — Чувствительный элемент3 — Контакты Датчик приклеивают к измеряемому предмету. Под действием деформации изменяется сопротивление резистора, а соответственно подающего сигнала. В этом типе датчиков применяются два эффекта: обратный и прямой. Элемент чувствительности датчика – резонатор. Пьезоэффект обратный обуславливается напряжением, которое вызывает заряды, это называется прямым пьезоэффектом. Колебания резонатора вызывают резонансные колебания. Пьезорезонансные датчики подключаются по разным схемам. На рисунке изображена схема с генератором частоты и фильтра резонанса. Сила действует на резонатор, изменяет настройки частоты фильтра, от которых зависит напряжение выхода. Работа заключается на основе прямого пьезоэффекта. Им обладают такие материалы: кристаллы титаната бария, турмалина, кварца. Они химически устойчивы, имеют высокую прочность, их свойства мало зависят от окружающей температуры. Суть эффекта состоит в действии силы на материал. Возникают заряды разной полярности, величина которых зависит от силы. Датчик состоит из корпуса, двух пьезопластин, выводов. При воздействии силы пластины сжимаются, возникает напряжение, поступающее на усилитель сигнала. Такие тензометрические датчики используются для контроля динамических сил. Магнитострикция является основным явлением для работы датчиков этого типа. Такой эффект меняет геометрию размеров в магнитном поле. Изменение геометрии изменяет магнитные свойства, что называется магнитоупругого эффекта. При снятии усилия свойства тела возвращаются. Это определяется изменением расположения атомов в решетке кристаллов в магнитном поле или под действием силы. В нашем варианте катушка индуктивности расположена на ферромагнитном сердечнике. От силы сердечник деформируется, получая состояние напряженности. Изменение сердечника дает изменение его проницаемости, а, следовательно, изменяется магнитное сопротивление и индуктивность катушки. Широко применяемыми стали датчики с двумя катушками. Первичная – запитана генератором, во вторичной образуется ЭДС. Во время деформации магнитная проницаемость меняется. В результате меняется ЭДС 2-й обмотки. Это параметрический тип датчиков, представляющий собой конденсатор. Чем больше площадь пластин, тем больше емкость. А чем больше промежуток между пластинами, тем меньше емкость. Это свойство применяют для конструкции емкостных датчиков. Чтобы было удобно пользоваться измерениями, емкость преобразуют в ток. Для этого пользуются разными схемами подключения. Обычно применяют вариант со сжатием диэлектрика между пластинами. К недостаткам тензометрических датчиков, можно отнести снижение чувствительности при резких изменениях температуры. Для получения точных результатов рекомендуется делать контроль измерения при комнатной температуре. Подключить датчики можно легко самому, используя схему. Перед приобретением тензодатчиков определите длину кабеля подключения. Если короткий кабель наращивать в длину, то точность измерения индикатором будет значительно меньше. Оптимизацию этого параметра можно произвести контроллером SE 01, который действует вместо усилителя. Если в конструкции весов применяются разные индикаторы, то их соединяют по параллельной схеме с помощью специальных коробок. Проводники датчиков обязательно заземляются, независимо от вида питания. Установка заземления производится в общей одной точке. Для этих целей применяется коробка для разветвления. Далее проверяется правильность подключения по схеме датчиков, надежность контактов и заземления. Монтаж прибора осуществляется экранированным кабелем. Он заглушает помехи, вспомогательные модули при его использовании не нужны. По подобию подсоединяется преобразователь в дозатор. electrosam.ru Весовой измерительный датчик для весов Занимаясь ремонтом весоизмерительной техники приходится сталкиваться с некоторым непониманием со стороны механиков такого важного понятия, как принцип работы весового измерительного датчика. Постепенно собралась небольшая коллекция частозадавемых вопросов и ответов на них. В принципе в интернете и на книжной полке есть достаточно материалов, но, как правило, это в основном информация для инженеров проектировщиков, вызывающая зевоту у инженеров ремонтников. Ответы на вопросы делались на основе практических умозаключений и на основании полученных знаний на лекциях по метрологии, но вполне допускаются ошибки в оконечных выводах, фактически все ответы подкреплены практическими данными. Вопросы будем рассматривать от простого к сложному. Работая с весами уже более 20 лет, ответ на этот вопрос так и не был найден, поэтому просто перечислим встречавшиеся термины. Датчик ХХХХ (где ХХХХ маркировка датчика), чувствительный элемент - Масса-К Тензометрический датчик (тензодатчик) – CAS Балка – жаргон Мы же будем дипломатично называть - весовой измерительный датчик для весов. Вопрос довольно глобальный, постараемся упростить материал как можно больше, и не вдаться в теоретические выкладки. В самом конце подборки мы все-таки рассмотрим весовой измерительный датчик для весов в более расширенном варианте. А пока, максимально упрощенный вариант. Классический весовой измерительный датчик для весов на выходе имеет четыре разноцветных провода два - питание (+Ex, -Ex), два - измерительные концы (+Sig, -Sig). Для справки. Встречаются несколько вариантов обозначения выводов весового измерительного датчика для весов Питание +Ex, Ex+, Exc+, Excitation+, +Питания, +Питания датчика -Ex, Ex-, Exc-, Excitation-, - Питания, -Питания датчика Выход Sig+, LC-Sig+, +Signal, +Сигнал, +Сигнал датчика Sig-, LC-Sig-, -Signal, -Сигнал, -Сигнал датчика Цепи компенсации (только для 6-проводного варианта) +Sense, +Sen, Sen+, Обратная связь+ -Sense, -Sen, Sen-, Обратная связь- Иногда встречается вариант с пятью проводами, где пятый провод служит экраном для остальных четырех. Суть работы весовой измерительный датчик для весов проста, на вход подается питание, с выхода снимается напряжение. Выходное напряжение меняется в зависимости от приложенной нагрузки на весовой измерительный датчик для весов (балку). Упрощенная электрическая схема весового измерительного датчика для весов При большой длине проводов от весового измерительного датчика до блока АЦП, сопротивление самих проводов начинает влиять на показания весов. Существует два решения этой проблемы: 1. Делать длину проводов одной и той же длины, тогда погрешность от сопротивления проводов вносимая в цепь измерения будет заранее известна, и будет скомпенсирована на уровне АЦП. 2. Добавить измерительную цепь, с помощью которой можно измерить сопротивление провода (а точнее падение напряжения) и в динамике подкорректировать погрешность от сопротивления проводов вносимую в цепь измерения. Измерительная цепь +Sen, -Sen позволяет измерить падение напряжения на соединительных проводах Для этих целей добавляют два провода +Sen, -Sen которые и позволяют измерить падение напряжения на проводах, теперь достаточно вычесть это значение из общих измерений и мы получим показания только с тензорезисторов. Упрощенный алгоритм работы обратной связи для компенсации падения напряжения на проводах Если бы в балке не было отверстий, то вся нагрузка была бы распределена по всей поверхности в равной степени, и выявить деформацию было бы очень трудно. Так как тензорезисторы должны размещаться в местах наибольшего напряжения, то место установки последних делают специально тонким, нагрузка приложенная на конец балки, была максимально выражена в этих самых местах. Для максимального эффекта тензорезисторы строго ориентируют на поверхности балки, строго под самым тонким местом. Тензорезистор установлен строго по меткам на поверхности балки и в соответствии с метками на подложке. Двумя отверстиями расположенными рядом достигается эффект – на одной плоскости один датчик работает на сжатие другой на растяжение. Работа тензорезисторов под нагрузкой Как правило, тензорезистор весового измерительного датчика для весов представляет собой длинный проводник выполненный в виде змейки. При сжатии длина проводника уменьшается и сопротивление уменьшается, при растяжении длина увеличивается и сопротивление увеличивается. Основной тензорезистор, его положение строго позиционировано, в примере 265 Ом Измерительный тензорезистор устанавливается строго по меткам, позиционные метки расположены по трем сторонам. Компенсационный тензорезистор, требования к позиционированию менее жесткие, в примере 20 Ом Несмотря на привычный образ для китайской продукции – товар плохого качества. Китайские тензодатчики обладают довольно хорошими измерительными параметрами, и это не просто цифра на бумажке, а реальная цифра снимаемая с тензодатчика при измерениях. Но без ложки дегтя не обойтись, именно на китайских датчиках первый раз довелось увидеть деформацию балки, видимую даже невооруженным взглядом. Тензодатчик 6кг (Китай) деформация видна без линейки Тензодатчик 150кг (Китай) и снова деформация видна без измерительных приспособлений Не то что бы тензодатчики других производителей (не Китай) работают безотказно, например при наезде на тензодатчик машиной, тензодатчик конечно выходит из строя, но на нем просто срезает резьбу, нарезаем новую резьбу и датчик снова исправен. Применяем теорию на практике. В качестве образца рассмотрим датчик с весов CAS DB H, у которого нам надо определить назначения контактов с датчика, а именно входные/выходные цепи. Для справки. Весы CAS DB H со старым АЦП, дисплей люминесцентный с накалом. Напряжение питания может отличаться от весов с черным АЦП. Провода имеют цветовую маркировку и их 5 – черный, синий, зеленый, красный, белый. Черный откидываем сразу, он ни с чем не звонится – это экран. Будем отталкиваться от того факта, что большинство датчиков имеют выходное сопротивление измерительного моста кратным 350 Ом, а сами датчики подключены по мостовой схеме. Измеряем сопротивления между всеми выводами, получаем 6 значений: Способ №1 классический. Более быстрый, но дающий результат, в случае если датчик имеет выходное сопротивление измерительного моста кратное 350 Ом. Как можно увидеть синий и зеленый провод являются контактами выходного сопротивления измерительного моста, так как сопротивление между ними кратно 350 Ом. Соответственно оставшиеся два контакта красный и белый - это контакты питания датчика. Рис. Определяем входные и выходные цепи датчика с весов CAS DB H. Для справки. Остальные данные по сопротивлению проводов весового датчика весов CAS DB H можно посмотреть здесь. Допускается отклонение сопротивления от указанных +-1 Ом. Стандартное напряжение питания датчика – это +5В, но датчики обычно рассчитываются на 12В. Паспорт датчика Способ №2 альтернативный. Проверялся только на мостовой схеме, для других схем подключения может не подойти. Находим контакты с максимальным сопротивлением, красный и белый провод имеют сопротивление больше всех , 422 Ом – это контакты для входного напряжения. Соответственно оставшиеся два синий и зеленый, есть контакты выходного сопротивления измерительного моста. Мы намеренно опустили определение полярности входных и выходных групп контактов, что бы не перегружать материал информацией. Тут все несколько неоднозначно, по крайней мере, для нас. Поэтому выкладываем только данные практических экспериментов. В качестве объекта измерения выбраны весы CAS DB 1H с тензодатчиком BC-150DB. Зная паспортные данные тензодатчика, имея 4 варианта подключения и зная правильную ориентацию на станине – снимем показания с выходного датчика. Правильное подключение по паспорту. Вариант 1. (паспортное подключение) Питание от 5В Показания родного АЦП с весов Давление на датчик снизу вверх - дает на выходе отрицательное напряжение. Вариант 2. (перевернутое подключение) Питание от 5В Показания родного АЦП с весов Давление на датчик снизу вверх - дает на выходе отрицательное напряжение. Как видно из показаний, данные АЦП несколько отличаются. В рабочем режиме весы начинают «врать», то есть показывать меньший вес, но если весы откалибровать - показания становятся правильными и весы становятся полностью работоспособными. Вывод. Фактически подключение не влияет на работоспособность весов в целом, но показания при разных подключениях имеют небольшое отличие. Тензодатчик можно заставить работать в обоих подключениях. Два других варианта подключения рассматривать не будем, так как показания вольтметра на выходе получаются отрицательными, а соответственно нас не интересуют. 1 zival.ru Испытуемый: 4-х проводной тензодатчик производства Корея (6-ти проводной будет рассмотрен ниже). Инструменты: мультиметр в режиме омметра.Время: 5 мин.Сложность: средняя. 1. Один из проводов - экран. Обычно он черного цвета. Для уверенности можно зачистить часть верхнего слоя изоляции кабеля. Для наших измерений он не нужен. 2. Поочередно измеряем сопротивление между оставшимися 4-мя концами. Всего 6 вариантов: назовем концы 1, 2, 3, 4 (Белый, Красный, Зелелный, Синий), тогда варианты измерений такие – 1-2 (Бел.-Кр.), 1-3 (Бел.-Зел.), 1-4 (Бел.-Син.), 2-3 (Кр.-Зел.), 2-4 (Кр.-Син.) и 3-4 (Зел.-Син.). В нашем случае получаем:1-2 (Бел.-Кр.) – 405,9 Ом,1-3 (Бел.-Зел.) – 342,5 Ом,1-4 (Бел.-Син.) – 343,8 Ом,2-3 (Кр.-Зел.) – 288,3 Ом,2-4 (Кр.-Син.) – 287,4 Ом,3-4 (Зел.-Син.) – 350,6 Ом. 3. Тензометрические датчики имеют стандарт величины выходного сопротивления: 350, 700 и 1050 Ом. Существуют, конечно, и нестандартные датчики. Но могу сказать с 99,9% гарантией – ваш тензодатчик имеет 350 или 700 Ом на выходе. Собственно, вся задача проверки подключений тензодатчика сводится к поиску пары выходного сигнала (на схеме обозначена "+ Сигнал" и "– Сигнал"). Полярность "плюс" или "минус" – не важно. Итак, в нашем случае видим, что тензодатчик скорее всего исправен и выходной сигнал должен сниматься с концов 3-4 (Зел.-Син.), т.к. сопротивление точно соответствует 350 Ом. Методом исключения находим, что питание должно подводиться на концы 1-2 (Бел.-Кр.). Здесь полярность тоже безразлична. Схема подключения 6-ти проводного тензодатчика: То есть, нужно только определить, какие концы являются дублирующими для "+ Питание" и "– Питание". Делается это мультиметром в режиме позвонки (проверки диодов). Справка. Обратная связь по питанию используется некоторыми производителями весопреобразующих устройств для коррекции показаний весов. Большинство производителей не используют эти выводы совсем, или подключают их параллельно с питанием тензодатчика. Вот, собственно, и все. Таким незамысловатым способом были подключены некоторые тензодатчики, производители которых не потрудились указать маркировку или этикетка с маркировкой стерлась. Можно, конечно, приобрести специальный тестер для тензометрических датчиков. Но так как необходимость такой проверки возникает максимум раз в пол-года – тестирование омметром считаю самым оптимальным способом. © Разрешается использование материалов сайта с обязательной установкой активной гиперссылки www.biltech.ru biltech.ru Немного физики Рассмотрим цилиндрический проводник (провод), который растягивается с силой F. Объем провода v остается постоянным, при этом сечение уменьшается и длина увеличивается. Сопротивление проводника можно записать в виде: где ρ — удельное сопротивление материала. После дифференцирования получим выражение для определения чувствительности сопротивления к удлинению провода: Чувствительность повышается при увеличении длины провода и его удельного сопротивления и уменьшается при увеличении сечения провода. Относительное изменение сопротивления провода в зависимости от относительной деформации можно записать в виде: где Sk — коэффициент тензочувствительности. Для металлических проводов он лежит в пределах 2-6, а для полупроводников — 20-200. Например, рассмотрим тензосопротивление со следующими характеристиками: Рассмотрим тензометрические весы, основанные на измерении стрелы прогиба центра балки лежащей на двух опорах (рисунок 1). Рисунок 1 Стрела прогиба равна: где F — приложенная сила в середине балки, l — длина балки, I — момент инерции поперечного сечения балки. Если поперечное сечение балки имеет форму прямоугольника с шириной a и высотой b, то Для кругового поперечного сечения радиуса r: Радиус изгиба балки составит: Если на нижнюю сторону балки прямоугольного сечения наклеить тензорезистор, то относительная деформация резистора будет: Пусть стальная балка имеет сечение a = b = 1 см = 10-2 м и длину l = 10 см =10-1 м, тогда стреле прогиба λ = 1 мм будет соответствовать усилие F = 8000 Н, что соответствует весу массы 800 кг. Относительная деформация тензорезистора наклеенного на нижнюю сторону балки будет составлять 0,006 и относительное изменение сопротивления 0,012. Для создания весов имеющих разрешающую способность 1 кг, необходимо регистрировать относительное изменение сопротивления до 10-5. В таблице ниже приведены модуль Юнга и предел прочности для некоторых материалов. Схема измерений Обычно применяются три схемы подключения резистивных датчиков. Первая схема (рисунок 2) — мостовая, вторая (рисунок 3) и третья (рисунок 4) — полумостовые схемы. В первой и второй схеме происходит контроль подаваемого напряжения и измеряется относительное падение напряжения V1/V2. В третей схеме проводится измерение напряжения V1 относительно подаваемого напряжения.В качестве сопротивлений R1 — R3 обычно используется такие же тензорезисторы, как и измерительные, только наклеенные на балку в поперечном направлении, нечувствительном к деформации. Это связано в первую очередь с высоким температурным коэффициентом сопротивления тензорезистора. При использовании в качестве R1 — R3 таких же тензорезисторов, находящихся в тех же условиях, что и измерительный тензорезистор, существенно упрощается термокомпенсация мостовой схемы. Для этого необходимо использовать 6-проводную схему измерения. Одна пара проводов служит для питания моста, другая пара проводов служит для измерения подаваемого напряжения, третья пара — для измерения разности потенциалов в мостовой схеме. При использовании 6-проводной схемы подключения датчика исключается погрешность падения напряжения на подводящих проводах и изменения падения напряжения на подводящих проводах из-за температурной зависимости сопротивления. Другим источником погрешности является наводимая помеха от других цепей. Самой значимой является сетевая помеха 50 Гц. Чем длиннее подводящие провода, тем выше уровень наводимой помехи. Для снижения уровня наводки необходимо использовать витые пары проводов в экране. При измерении по мостовой схеме выходной сигнал равен: Если сопротивления R1 = R2 = R3 = R , то можно записать: Для полумостовой схемы: Дополнительными источником помех является нелинейная зависимость падения напряжения от значения измеряемого сопротивления. Тензорезистивные датчики На основе тензорезистивного эффекта также изготавливаются датчики давления со встроенной мостовой схемой. Фоторезистивные датчики — это датчики, сопротивление которых изменяется в зависимости от освещенности датчика. В темноте такой датчик обладает высоким сопротивлением, а при падении света сопротивление уменьшается. Такой датчик обладает нелинейной характеристикой. Также существует большое количество потенциометрических датчиков — датчиков положения, угла поворота. Принцип измерения сопротивления таких датчиков аналогичен измерению сопротивления терморезистора. Сходным по функционированию являются емкостные и индукционные датчики. Например, индукционный датчик линейного перемещения построен по полумостовой схеме с входным сопротивлением 350 Ом. Для питания датчика необходима несущая частота 5 кГц. Датчик состоит из двух трансформаторных обмоток. На одну обмотку трансформатора подается переменное напряжение, с другой обмотки снимается выходной сигнал. Выдвижной щуп выполнен из ферромагнетика. В зависимости от положения щупа меняется коэффициент трансформации между обмотками и соответственно меняется амплитуда выходного сигнала. По амплитуде выходного сигнала определяется перемещение щупа. Линейность такого рода датчиков не превышает 1-2%. Для каждого типа датчика компания ZETLAB предлагает измерительные модули из серии ZETSENSOR. Разработанные специально для решения конкретной измерительной задачи, модули ZETSENSOR позволяют подключать первичные преобразователи напрямую, т.е. минуя согласующие, усилительные цепи и цепи питания. Питание осуществляется от измерительного модуля постоянным (статические измерения) или переменным (динамические измерения) током. Обработка сигналов с датчиков осуществляется непосредственно измерительным модулем, результаты измерений передаются в цифровом виде по интерфейсу RS-485 или CAN, используя протокол Modbus. Для отображения результатов измерений может использоваться цифровой индикатор, или ПК. При использовании управляющих модулей ZETSENSOR реализуются системы контроля и управления — как с участием ПК, так и автономные. zetlab.com Тензодатчики, представляющие собой приборы электромеханического действия, используются в различных отраслях промышленности, а также в повседневной жизни достаточно широко. В каждом из них размещаются тензорезисторы, деформация которых преобразуется в электрический сигнал. На этом принципе работают тензодатчики веса. Тензорезистор (от лат. tensus — напряжённый и лат. resisto — сопротивляюсь) — резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от его деформации. Тензорезисторы используются в тензометрии. С помощью тензорезисторов можно измерять деформации механически связанных с ними элементов. Тензорезистор является основной составной частью тензодатчиков, применяющихся для косвенного измерения силы, давления, веса, механических напряжений, крутящих моментов и пр. При растяжении проводящих элементов тензорезистора увеличивается их длина и уменьшается поперечное сечение, что увеличивает сопротивление тензорезистора, при сжатии — наоборот. Относительные изменения сопротивления весьма малы (менее 10-3) и для их измерений требуются чувствительные вольтметры, прецизионные усилители или АЦП. Таким образом, деформации преобразуются в изменение электрического сопротивления проводников или полупроводников и далее — в электрический сигнал, обычно сигнал напряжения. Тензодатчики, о которых хочу рассказать я, приобретены через Ебей в Китае. Это дешевые тензодатчики, ни каких документов на них нет, естественно ни о какой точности измерений, термостабильности преобразования, линейности преобразования и т.д. и т.п., я, думаю, и говорить не стоит. Тем более не известен материал, из которого сделан корпус тензодатчика, и что самое главное, материал, примененный в тензорезисторах. Для снижения влияния температуры должны применяться сплавы с низким ТКС. Внешний вид приобретенных датчиков можно увидеть на фото 1. Схема включения тензорезисторов датчика показа на рисунке 1. Опытным путем было определены номиналы резисторов. Величина резисторов входящих в состав моста равна 1000 Ом. Номинал термокомпенсационного резистора Rk равен 75 Ом. Максимальная допустимая нагрузка датчика – 5кГ. Так как относительное изменение сопротивления тензодатчика очень малы, то и электрический сигнал с тензомоста будет очень маленьким, поэтому будет необходимо применение усилителя сигнала датчика. Для таких целей служат специальные инструментальные усилители. Инструментальный или измерительный усилитель, это устройство с дифференциальным входом. Он строится так, чтобы усиливать только разность напряжений, поданных на его входы и не реагировать на синфазное входное напряжение. Такой усилитель присутствует в специализированной микросхеме INA125. Схема данной микросхемы, взятой из документации на нее, показана на рисунке 2. Здесь так же показана схема подключения тензодатчика мостового типа к данной микросхеме. Кроме инструментального усилителя в состав данной микросхемы сходит ИОН – источник опорного напряжения для питания моста тензодатчика. Выходное напряжение ИОН можно изменять дискретно, подключая к соответствующим выводам микросхемы, вывод 4. Эти же напряжения можно использовать в качестве опорного напряжения для АЦП при оцифровке выходного напряжения сигнала. Это уменьшает ошибки оцифровки при флуктуациях напряжения питания устройства. Еще одним из достоинств этой микросхемы является и то, что требуемый коэффициент усиления инструментального усилителя (масштабирующего), устанавливается всего одним резистором, на схеме – R1. Микросхема и резистор, задающий коэффициент усиления инструментального усилителя установлены на небольшой печатной плате, рисунок 3. Для проверки всей схемы был использован наспех собранный цифровой вольтметр, состоящий из АЦП преобразователя и микроконтроллера с индикатором. В качестве АЦП была применена микросхема ADS1286, это 12 разрядный АЦП, позволяющий оцифровывать напряжение сигнала на выходе INA125 с точностью до 0,001В. В программу контроллера была введена подпрограмма коррекции нуля. И так, выяснилось, что зона чувствительности моего датчика начинается с пятидесяти граммов, примерно. Потом идет нелинейный участок до 370 граммов. Далее начинается линейный участок. Точность линеаризации проверить не удалось за неимением точных разновесов. Таким образом, в случае использования датчика в составе цифровых весов, последний должен быть преднагружен 370 граммами. Повторяемость показаний в принципе не плохая. Дрейф показаний при длительных нагрузках особо не проверял. Но при нагрузке в 1000 граммов через 9 часов непрерывного взвешивания показания изменились на 1 грамм. Это мое первое знакомство с данными датчиками, поэтому сделать однозначный конкретный вывод не могу. Но думаю, что существуют определенные места, где можно будет использовать эти «сверхточные» устройства. Скачать “Скачать статью” tenzodatchiki-dlya-vesov.rar – Загружено 405 раз – 94 KB Теория тензоизмерений, схемы подключения тензорезисторов. Тензодатчик схема подключения
Схема подключения тензодатчиков к индикатору веса
Подключение тензодатчика к индикатору веса, на первый взгляд кажется простой задачей, но неправильное соединение может вызвать уменьшение точности измерения или некорректную работу весовой системы. Тензодатчики различных производителей имеют либо 4-х проводный, либо 6-ти проводный кабель для подключения к весовому индикатору.
Тензодатчик: принципиальная схема, подключение и проверка
Тензометрические датчики (Тензодатчики). Виды. Работа
Виды
Датчик из фольги;
Пленочные датчики;
Проволочный вариант;
Принцип действия тензодатчиков
Принцип действия датчиков силы
Тактильные датчики
Резистивный тензодатчик
Пьезорезонансный тензодатчик
Пьезоэлектрические датчики
Магнитные тензометрические датчики
Емкостные датчики
Преимущества тензометрических датчиков:
Подключение тензодатчиков
Тензодатчик – краткое описание. | Ремонт торговой электронной техники
Как правильно называть весовой измерительный датчик для весов. Устройство весового измерительного датчика для весов.
Основное отличие 6-проводного весового измерительного датчика от 4-проводного.Для справки. На весах Масса-К серии ВТ было использовано оригинальное решение, АЦП был установлен прямо на весовом измерительном датчике, что позволяло решить проблему сопротивления проводов. Но был допущен серьезный инженерный просчет – переключатель калибровки не был вынесен за переделы весового измерительного датчика, и как результат усложненная процедура калибровки. 
Вывод: Из вышесказанного следует, для 4-проводной схемы подключения весового измерительного датчика категорически не рекомендуется изменять (удлинять или укорачивать) длину кабеля от датчика до АЦП. В принципе при изменении длины соединительного кабеля можно сделать повторную калибровку, но вот калибровку термокомпенсации, вряд ли удастся, если это не предусмотрено конструкцией весов Зачем в балке весового измерительного датчика для весов сделаны отверстия?
Устройство тензорезистора.
Китайский тензодатчик.
Определяем маркировку проводов для измерительного датчика весов. 
Определение полярности контактов для измерительного датчика весов (в разработке).
Рис. Подключение тензодатчика по заводским параметрам.
Рис. Подключение тензодатчика наоборот, на входе плюс подключаем к минусу, на выходе плюс соединяем к минусу.Закон Техники. Ремонт и техническое обслуживание. • Просмотр темы
Тензометрический датчик – деталь дорогая и капризная: боится сварки, скачков напряжения и даже может выйти из строя при неправильном подключении. Вдобавок, производители тензодатчиков (особенно китайские) могут указать ошибочную цветовую маркировку проводов (или не указать ее совсем). 
Теория тензоизмерений, схемы подключения тензорезисторов
Чувствительность (Sk) 2,0 Материал подложки Полиамид Измерительная решетка Константовая фольга База (длина измерительной решетки), мм 20; 50; 100; 150 Температурный коэффициент чувствительности, 1/К 115 * 10-6 Поперечная чувствительность, % 0,1 Температурный диапазон эксплуатации, °C -70…+200 статические измерения-200…+200 динамические измерения Номинальное сопротивление, Ом 120; 350; 700; 1000 
Материал Модуль Юнга, 109 Н/м2 Предел прочности, 107 Н/м2 Сталь 196 127 Железо 186 33 Медь 120 24 Латунь 102 35 Алюминий 68 7,8 Свинец 1,7 1,5 
Рисунок 2
Рисунок 3
Рисунок 4
Тензодатчики для весов | Все своими руками
Опубликовал admin | Дата 2 апреля, 2016 
Принцип действия тензодатчиков
Микросхема INA125
Обсудить эту статью на - форуме "Радиоэлектроника, вопросы и ответы".
Просмотров:8 454
www.kondratev-v.ru
Поделиться с друзьями: