დაძაბულობის ლიანდაგები არის მოწყობილობები, რომლებიც გარდაქმნის მყარი სხეულის გაზომულ დრეკად დეფორმაციას ელექტრულ სიგნალად. ეს ხდება სენსორის გამტარის წინააღმდეგობის ცვლილების გამო, როდესაც მისი გეომეტრიული ზომები იცვლება დაძაბულობის ან შეკუმშვისგან.
დაძაბულობის საზომი: მოქმედების პრინციპი
მოწყობილობის მთავარი ელემენტია ელასტიურ სტრუქტურაზე დამაგრებული დაძაბვის ლიანდაგი. დაძაბულობის ლიანდაგები კალიბრირებულია ეტაპობრივი დატვირთვით მოცემული მზარდი ძალით და ელექტრული წინააღმდეგობის სიდიდის გაზომვით. შემდეგ, მისი შეცვლით, შესაძლებელი იქნება გამოყენებული უცნობი დატვირთვის მნიშვნელობების და მის პროპორციული დაძაბულობის დადგენა.
სენსორების ტიპის მიხედვით, შეგიძლიათ გაზომოთ:
- ძალა;
- წნევა;
- გადაადგილება;
- ბრუნი მომენტი;
- აჩქარება.
თუნდაც სტრუქტურის ყველაზე რთული დატვირთვის სქემით, მოქმედება გრძელდებადაძაბულობის ლიანდაგი მცირდება მისი გისოსის გაჭიმვამდე ან შეკუმშვამდე გრძელი მონაკვეთის გასწვრივ, რომელსაც ეწოდება ბაზა.
რომელი დაძაბულობის საზომები გამოიყენება
დაძაბვის ლიანდაგების ყველაზე გავრცელებული ტიპები აქტიური წინააღმდეგობის ცვლილებით მექანიკური მოქმედებით - დაძაბვის ლიანდაგები.
მავთულის დაძაბვის საზომი
უმარტივესი მაგალითია თხელი მავთულის სწორი ნაჭერი, რომელიც მიმაგრებულია შესასწავლ ნაწილზე. მისი წინაღობაა: r=pL/s, სადაც p არის წინაღობა, L არის სიგრძე, s არის კვეთის ფართობი.
ნაწილთან ერთად წებოვანი მავთული ელასტიურად დეფორმირებულია. ამავე დროს იცვლება მისი გეომეტრიული ზომები. შეკუმშვისას დირიჟორის განივი მონაკვეთი იზრდება, გაჭიმვისას კი მცირდება. ამიტომ, წინააღმდეგობის ცვლილება ცვლის ნიშანს დეფორმაციის მიმართულებიდან გამომდინარე. მახასიათებელი წრფივია.
დაძაბვის ლიანდაგის დაბალმა მგრძნობელობამ განაპირობა მავთულის სიგრძის გაზრდის საჭიროება მცირე საზომ ზონაში. ამისათვის იგი მზადდება მავთულის სპირალის (გისოსის) სახით, რომელიც ორივე მხრიდან არის დამაგრებული საიზოლაციო ფირფიტებით ლაქის ან ქაღალდის ფილმისგან. ელექტრო წრედთან დასაკავშირებლად მოწყობილობა აღჭურვილია ორი სპილენძის მავთულით. ისინი შედუღებული ან შედუღებულია დახვეული მავთულის ბოლოებზე და საკმარისად ძლიერია ელექტრულ წრედთან დასაკავშირებლად. დაძაბულობის ლიანდაგი მიმაგრებულია ელასტიურ ელემენტზე ან შესამოწმებელ ნაწილზე წებოთი.
მავთულის დატვირთვის უჯრედებს აქვთ შემდეგი უპირატესობები:
- მარტივი დიზაინი;
- წრფივი დამოკიდებულება დაძაბვაზე;
- მცირე ზომა;
- დაბალი ფასი.
ნაკლოვანებები მოიცავს დაბალ მგრძნობელობას, გარემოს ტემპერატურის გავლენას, ტენიანობისგან დაცვის აუცილებლობას, გამოყენება მხოლოდ ელასტიური დეფორმაციების ზონაში.
მავთული დეფორმირდება, როდესაც მასზე წებოვანი მიბმის ძალა მნიშვნელოვნად აღემატება მის გასაჭიმად საჭირო ძალას. შემაკავშირებელი ზედაპირის თანაფარდობა განივი ფართობთან უნდა იყოს 160-დან 200-მდე, რაც შეესაბამება მის დიამეტრს 0,02-0,025 მმ. მისი გაზრდა შესაძლებელია 0,05 მმ-მდე. შემდეგ, დაძაბვის ლიანდაგის ნორმალური მუშაობისას, წებოვანი ფენა არ განადგურდება. გარდა ამისა, სენსორი კარგად მუშაობს შეკუმშვის დროს, რადგან მავთულის ძაფები განუყოფელია წებოვან ფილმთან და ნაწილთან.
Fol Load Cells
ფოლგის დატვირთვის უჯრედის პარამეტრები და მუშაობის პრინციპი იგივეა, რაც მავთულის. ერთადერთი მასალაა ნიქრომი, კონსტანტანი ან ტიტან-ალუმინის კილიტა. ფოტოლითოგრაფიის წარმოების ტექნოლოგია საშუალებას იძლევა მიიღოთ რთული გისოსის კონფიგურაცია და პროცესის ავტომატიზაცია.
მავთულის დაძაბვის ლიანდაგებთან შედარებით, კილიტა დაძაბვის ლიანდაგები უფრო მგრძნობიარეა, ატარებენ მეტ დენს, უკეთესად გადასცემენ დაძაბულობას, აქვთ უფრო ძლიერი მილები და აქვთ უფრო რთული ნიმუში.
ნახევარგამტარული დატვირთვის უჯრედები
სენსორების მგრძნობელობა დაახლოებით 100-ჯერ მეტია, ვიდრე მავთულები, რაც საშუალებას აძლევს მათ ხშირად გამოიყენონ გამაძლიერებლების გარეშე. ნაკლოვანებები არის brittleness, მაღალი დამოკიდებულება გარემო ტემპერატურა და მნიშვნელოვანიპარამეტრის გავრცელება.
დაძაბვის ლიანდაგის სპეციფიკაციები
- ბაზა - ბადის გამტარის სიგრძე (0,2-150 მმ).
- ნომინალური წინააღმდეგობა R - აქტიური წინააღმდეგობის მნიშვნელობა (10-1000 Ohm).
- სამუშაო მიწოდების დენი Ip - დენი, რომლის დროსაც დაძაბულობის ლიანდაგი შესამჩნევად არ თბება. ზედმეტად გაცხელებისას, გრძნობადი ელემენტის, ფუძისა და წებოვანი ფენის მასალების თვისებები იცვლება, რაც ამახინჯებს ჩვენებებს.
- დაძაბულობის ფაქტორი: s=(∆R/R)/(∆L/L), სადაც R და L არის ელექტრული წინააღმდეგობა და დატვირთული სენსორის სიგრძე, შესაბამისად; ∆R და ∆L - წინააღმდეგობის ცვლილება და დეფორმაცია გარე ძალისგან. სხვადასხვა მასალისთვის, ეს შეიძლება იყოს დადებითი (R იზრდება დაძაბულობით) და უარყოფითი (R იზრდება შეკუმშვით). s-ის მნიშვნელობა სხვადასხვა ლითონებისთვის მერყეობს -12,6-დან +6-მდე.
დაძაბვის ლიანდაგების ჩართვის სქემები
პატარა ელექტრული სიგნალების გასაზომად საუკეთესო ვარიანტია ხიდის კავშირი, რომლის ცენტრში არის ვოლტმეტრი. უმარტივესი მაგალითი იქნება დაძაბულობის ლიანდაგი, რომლის წრე აწყობილია ელექტრული ხიდის პრინციპის მიხედვით, რომლის ერთ-ერთ მკლავში ის დაკავშირებულია. მისი გადმოტვირთული წინააღმდეგობა იგივე იქნება, რაც დანარჩენი რეზისტორები. ამ შემთხვევაში, მოწყობილობა აჩვენებს ნულოვან ძაბვას.
დაძაბულობის ლიანდაგის მუშაობის პრინციპი არის მისი წინააღმდეგობის მნიშვნელობის გაზრდა ან შემცირება, იმისდა მიხედვით, ძალები არის კომპრესიული თუ დაჭიმული.
დაძაბვის ლიანდაგის ტემპერატურა მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს ჩვენებების სიზუსტეზე. თუ მსგავსი დაჭიმვის წინააღმდეგობა შედის ხიდის მეორე მკლავში, რომელიც არ იქნება დატვირთული, ის შეასრულებს თერმული ეფექტის კომპენსაციის ფუნქციას.
საზომი წრე ასევე უნდა ითვალისწინებდეს რეზისტორთან დაკავშირებული მავთულის ელექტრული წინააღმდეგობის მნიშვნელობებს. მათი გავლენა მცირდება სხვა მავთულის დამატებით, რომელიც დაკავშირებულია დაძაბულობის მრიცხველის ერთ-ერთ ქინძისთავთან და ვოლტმეტრთან.
თუ ორივე სენსორი დამაგრებულია ელასტიურ ელემენტზე ისე, რომ მათი დატვირთვა განსხვავდება ნიშნით, სიგნალი გაძლიერდება 2-ჯერ. თუ წრეში არის ოთხი სენსორი დატვირთვით, რომელიც მითითებულია ისრებით ზემოთ მოცემულ დიაგრამაზე, მგრძნობელობა მნიშვნელოვნად გაიზრდება. მავთულის ან ფოლგის დაძაბვის ლიანდაგების ამ შეერთებით, ჩვეულებრივი მიკროამმეტრი იძლევა კითხვებს ელექტრული სიგნალის გამაძლიერებლის გარეშე. მნიშვნელოვანია მულტიმეტრის გამოყენებით ზუსტად შეარჩიოთ წინააღმდეგობის მნიშვნელობები, რათა ისინი ერთმანეთის ტოლი იყოს ელექტრო ხიდის თითოეულ მკლავში.
დაძაბულობის ლიანდაგების გამოყენება ინჟინერიაში
- სასწორის დიზაინის ნაწილი: აწონვისას სენსორის კორპუსი ელასტიურად დეფორმირებულია და მასთან ერთად წებოვანი დაძაბულობის ლიანდაგები, რომლებიც დაკავშირებულია წრედ. ელექტრული სიგნალი გადაეცემა მრიცხველს.
- სამშენებლო კონსტრუქციებისა და საინჟინრო ნაგებობების დაძაბულობა-დაძაბულობის მდგომარეობის მონიტორინგი მათი აგებისა და ექსპლუატაციის პროცესში.
- დაძაბვის ლიანდაგები დეფორმაციის ძალების გასაზომად დამუშავების დროსლითონის წნევა მოძრავ ქარხნებში და შტამპის წნეხებზე.
- მაღალი ტემპერატურის სენსორები ფოლადის და სხვა ინდუსტრიებისთვის.
- საზომი სენსორები უჟანგავი ფოლადის ელასტიური ელემენტით ქიმიურად აგრესიულ გარემოში მუშაობისთვის.
სტანდარტული დაძაბვის ლიანდაგები მზადდება საყელურების, სვეტების, მარტივი ან ორმხრივი სხივების სახით, S- ფორმის. ყველა სტრუქტურისთვის მნიშვნელოვანია, რომ ძალა გამოიყენოს ერთი მიმართულებით: ზემოდან ქვემოდან ან პირიქით. მძიმე საოპერაციო პირობებში, სპეციალური დიზაინი შესაძლებელს ხდის პარაზიტული ძალების მოქმედების აღმოფხვრას. მათი ფასები დიდწილად ამაზეა დამოკიდებული.
დაძაბვის ლიანდაგებისთვის ფასი ასობით რუბლიდან ასობით ათასამდე მერყეობს. ბევრი რამ არის დამოკიდებული მწარმოებელზე, დიზაინზე, მასალებზე, წარმოების ტექნოლოგიაზე, გაზომილი პარამეტრების მნიშვნელობებზე, დამატებით ელექტრონულ აღჭურვილობაზე. უმეტესწილად, ისინი წარმოადგენენ სხვადასხვა ტიპის სასწორის კომპონენტებს.
დასკვნა
ყველა დაძაბულობის ლიანდაგის მუშაობის პრინციპი ემყარება ელასტიური ელემენტის დეფორმაციის ელექტრულ სიგნალად გადაქცევას. სხვადასხვა მიზნებისთვის, არსებობს სხვადასხვა სენსორის დიზაინი. დაძაბულობის ლიანდაგების არჩევისას მნიშვნელოვანია იმის დადგენა, აქვს თუ არა სქემებს კომპენსაცია დამახინჯებული ტემპერატურის მაჩვენებლებისა და პარაზიტული მექანიკური ზემოქმედებისთვის.
