Cand masurati forta folosind Sensodata – senzori de forta, senzorul de forta este asezat in mod ideal astfel incat forta sa curga complet prin senzor si senzorul de forta sa fie situat direct in fluxul de forta. O introducere centrica a fortei si o suprafata de sprijin suficient de rigida sunt importante.
Cum functioneaza un senzor de forta?
Prelucrarea variabilei mecanice in semnal electric are loc cu senzori de forta bazati pe manometru in trei pasi. Punctul de plecare al fiecarui senzor de forta cu tensiune este un corp de arc pe care sarcinile externe determina expansiuni pe suprafata materialului.
Aceasta expansiune este realizata prin intermediul unor manometre aplicate pe suprafata corpului arcului. Aparatele de masurare a tensiunii transforma expansiunea mecanica intr-o modificare a rezistentei electrice si actioneaza ca un convertor mecanic-electric.
Aceasta modificare a rezistentei creeaza o modificare a tensiunii proportionala cu forta. Cu ajutorul interconectarii inteligente a aparatelor de masurare individuale pentru a forma un pod de masurare Wheatstone, pot fi inregistrate chiar si cele mai mici tulpini.
Avantajele decisive ale senzorilor de forta pe baza de manometru sunt:
- DMS ca tehnologie dovedita si rentabila pentru senzorii de forta.
- Precizie ridicata si liniaritate excelenta si comportament de histerezis.
- Compensare foarte buna a temperaturii prin interconectarea tensometrelor cu circuitul de punte Wheatstone.
- Este posibila masurarea sarcinilor statice si dinamice.
- Rezistenta ridicata la oboseala prin selectarea materialelor adecvate pentru corpul senzorului si rezistenta ridicata la vibratii pe care o au aparatele de masurare.
- Stabilitate foarte buna pe termen lung.
Corpul arcului – Convertor mecanic
Punctul de plecare al fiecarui senzor de forta este corpul arcului, care este deformat din cauza actiunii unei forte. Factorul decisiv aici este ca deformarea este pur elastica, ceea ce inseamna ca deformarea are loc in limita elastica, iar corpul arcului revine la forma initiala dupa incarcarea sub sarcina.
Materialul senzorului de forta
Senzorii de forta sunt de obicei din otel inoxidabil, cu un grad ridicat de rezistenta. Pentru aplicatii speciale, sunt posibili si senzori de forta din otel tratat termic, aluminiu sau alte aliaje metalice.
Proiectare si rezistenta la oboseala
Provocarea in proiectarea si dispunerea corpului arcului consta in conflictul dintre cea mai moale structura posibila pentru o buna performanta de masurare si o limita de material limitata. Folosind simulari FEM complexe asistate de computer, corpul arcului este proiectat pentru o alungire cat mai mare posibila in limita elastica. Scopul este de a crea o zona cat mai omogena pe care sa poata fi aplicat DMS.
Cu evaluarea ulterioara a rezistentei conform ghidului FKM recunoscut, rezistenta la oboseala a senzorilor de forta este garantata. In acest fel, senzorii de forta pot fi incarcati dinamic pana la forta nominala chiar si in functionare continua cu peste 1 milion de cicluri de incarcare.
Tipuri de constructie
Senzorii de forta sunt de obicei implementati ca corpuri de arc cu membrana. Un avantaj decisiv este dimensiunea lor foarte mica si productia rentabila. In plus, traductoarele de forta cu membrana pot fi de obicei sigilate ermetic foarte bine si, prin urmare, pot fi utilizate si in medii solicitante. Alte modele posibile sunt de exemplu, corpuri de arc in forma de S, corpuri de arc cilindrice sau grinzi de indoire.
DMS – Convertor mecanoelectric
Indicatoarele de deformare sunt nucleul senzorilor de forta si de deformare, si sunt utilizate pentru a inregistra tensiunea pe suprafata materialului. Acestea constau de obicei intr-un film purtator (poliimida), o retea de masurare meandrata din constantan si un strat de acoperire.
Indicatoarele de tensiune transforma tensiunea mecanica intr-o modificare a rezistentei electrice si actioneaza ca un convertor mecanic-electric. Schimbarea rezistentei tensometrului este proportionala si este denumita factorul k.
Proiecte
Aparatele de masurare a tensiunii metalice pentru constructia traductorului sunt disponibile in diferite modele. In plus fata de aparatele de masurare liniare tipice, aparatele de masurare a rozetei T, aparatele de masurare a rozetei si aparatele de forfecare sunt alte modele tipice.
Circuitul de punte Wheatstone Circuitul de punte
Wheatstone este un circuit special de rezistente electrice, cu ajutorul caruia este posibila masurarea precisa a modificarilor rezistentei electrice. Cu circuitul de punte complet utilizat in constructia senzorilor, patru manometre sunt intotdeauna interconectate intr-un aranjament specific. Circuitul podului este format din doua divizoare de tensiune conectate in paralel, care sunt alimentate cu o sursa comuna de tensiune cu sursa de alimentare UB.
Cu ajutorul circuitului de punte Wheatstone, cele mai mici modificari ale rezistentei pot fi inregistrate cu precizie. Modificarile rezistentelor individuale conduc la o punte de reglare UA, care poate fi usor masurata. Semnalul de masurare al podului se comporta intr-o maniera raport-metrica si este proportional cu tensiunea de alimentare. Semnalul tipic de masurare de la senzorii de forta a tensiunii de masurare este intre 0,4 … 3,0 mV / V.
Comportamentul la temperatura
Schimbarile de temperatura in timpul masurarii sunt o provocare pentru senzorii de forta pe baza gabaritului de tensiune. O schimbare de temperatura de 10 ° C genereaza o schimbare absoluta a lungimii de 0,012 mm pentru 100 milimetri de otel. Prin selectarea unui aparat de masurare adecvat, cu coeficientul de expansiune al materialului corespunzator, precum si o conexiune inteligenta a aparatelor de masurare conform circuitului de punte Wheatstone, tensiunile induse de schimbarile de temperatura pot fi complet compensate.
Amplificator de punte – convertor electric
Amplificatorul de punte alimenteaza puntea Wheatstone cu o tensiune de alimentare stabila. Semnalul de iesire rezultat al podului este amplificat si iesit fie analog (iesire de tensiune / iesire de curent), fie printr-o interfata digitala (CAN / IO-Link). Amplificatoarele de punte Baumer sunt disponibile in prezent cu o iesire de tensiune de ± 10 VDC si o iesire de curent de 4 … 20 mA.
Cu ajutorul amplificatoarelor de punte, senzorii de forta pe baza de ecartament de tensiune pot fi usor tarati in aplicatie si astfel le permit clientilor sa elimine schimbarile zero in timpul asamblarii. Un alt avantaj al masuratorilor cu amplificatoare de punte este comportamentul foarte bun al zgomotului, chiar si in aplicatii extrem de dinamice.
Diferentierea de masurarea greutatii
Managerii de proiect sau inginerii de dezvoltare sunt insarcinati in mod repetat sa efectueze masuratori de greutate pe masini de constructii sau altele asemenea masinarii. Din punct de vedere fizic, nu exista diferente specifice intre senzorii de forta si celulele de sarcina.
Singura diferenta fata de celulele de sarcina calibrate este calibrarea senzorilor. Spre deosebire de celulele de incarcare, senzorii de forta sunt intotdeauna reglati la o forta nominala definita in N in loc de o greutate definita in kg.
