>
Вимірювання за допомогою тензодатчиків вимагають реєстрації дуже малих змін опору. Щоб вимірювати мале зміна опору і компенсувати температурну похибку, тензодатчики практично завжди використовують в мостовій схемі (міст Уитстона, рис. 6), підключеної до джерела напруги або струму (джерела живлення моста). [2]
Загальноприйнятого стандарту для живлення моста не існує. Типовими є напруги 3В і 10В. Струм через тензодатчик зазвичай становить від 2 мА до 30 мА. Напруга живлення моста має бути по можливості великим, щоб збільшити відношення сигналу до шуму, і в той же час досить малим, щоб мінімізувати похибку, викликану саморазогрева датчика. [2]
Оскільки відносне подовження залежить також від температури, для компенсації температурної складової використовують два тензочуттєві елемента, розташованих на загальній підкладці перпендикулярно один одному (рис. 5). При цьому температурні подовження обох елементів однакові, а подовження внаслідок впливу деформуючий сили будуть різні. Використовуючи ці елементи в різних плечах вимірювального моста (рис. 6), можна частково компенсувати температурну похибку. [2]
Вихідна напруга вимірювального моста (рис. 6) одно:
За умови балансу моста його вихідна напруга дорівнює 0, оскільки опору R1 і R2 підбираються за номіналом так, щоб вони були рівні номінальним опорам тензорезисторів, тобто R1=R2=RG. Найменша розбалансування внаслідок зміни опору тензодатчика призводить до появи напруги на виході.
Підставляючи в формулу (21) раніше отримані значення, спрощуючи її і враховуючи, що Uвх=10 В, отримаємо функцію вихідного сигналу від деформації:
. 3 Пружний елемент
В якості пружного елемента обраний стрижень, матеріал цього пружного елемента Сталь 45 (холоднотянутая).
Характеристики матеріалу, з якого виготовлений даний пружний елемент вказані в таблиці 1:
Таблиця 1. Характеристики холоднотянутой стали 45. [3]
Модуль упругості2.05e + 011Н/м ^ 2Коеффіціент Пуассона0.29Не пріменімоМодуль сдвіга8e + 010Н/м ^ 2Плотность7850кг/м ^ 3Предел міцності при растяженіі625000000Н/м ^ 2Предел міцності при стисненні в xн/м ^ 2Предел текучесті530000000Н/м ^ 2Коеффіціент теплового расшіренія1.15e - 005/KТеплопроводность49.8W/(м · K) Питома теплоемкость486J/(кг · K) Коефіцієнт демпфування матеріала2.05e + 011Не застосовно
Даний пружний елемент пройшов дослідження на міцність. За отриманими даними, проведеним за допомогою програми SolidWorks +2014, мінімальний коефіцієнт запасу міцності при навантаженні 100кН дорівнює 5.42. (рис 8).
Рис. 8. Дослідження на запас міцності.
. 4 Розрахунок вимірювального модуля
Враховуючи параметри даного пружного елемента стержня, розрахуємо залежність вихідної напруги від сили.
;
Механічне напруга - відношення модуля зовнішньої сили до площі перетину.
? =;
Підставляючи формулу (23) в (24) ми отримаємо залежність деформації від сили:
? =;
Для стали модуль Юнга E=2,1 * 1011 Н/м2, а площа перерізу
S =? * R2=3.14 * (0.05) 2.
? =
Отримаємо заключну формулу, підставивши (25) в (22):
Ця функція необхідна для обчислення прикладеного навантаження і буде використовуватися безпосередньо в блоці електроніки, який обробляє отриманий сигнал.
На рис. 9. представлена ??залежність вихідного сигналу від прикладеної сили. Для допустимого діапазону вимірювань 0..100кН діапазон вихідного сигналу дорівнює 0..1 В.
Рис. 9. Залежність вихідного сигналу від прикладеної сили
Вказівки з транспортування та монтажу. Вимоги до класу захисту і кліматичному виконанню
До датчику повинен бути прикладений паспорт, що засвідчує його відповідність технічним вимогам.
Датчик повинен бути загорнутий в конденсаторний папір за ГОСТ 1908-66, телефонну папір за ГОСТ 3553-73 або обгортковий папір за ГОСТ 8273-75.
Датчик повинен бути покладений в коробку з гофрованого картону за ГОСТ 7376-66.
На коробці повинен бути проставлений штамп або наклеєна етикетка із зазначенням:
товарного знака або найменування підприємства-виробника;
умовного позначення і кількості датчиків;
...
