Датчики сжатия и растяжения
Тензометрические датчики силы TML используются для преобразования силы и нагрузки в электрические сигналы. Чувствительным элементом является тензорезистор, разработанный компанией TML специально для тензометрических датчиков силы. Наши датчики зарекомендовали себя в качестве высокоточного измерительного оборудования, обладающего отличной повторяемостью, надежностью и долговечностью. Наша линейка датчиков силы включает в себя: датчики, работающие на сжатие и растяжение, а также универсальные датчики на растяжение/сжатие с широким диапазоном измерения. Мы расширили номенклатуру товаров и готовы также предложить Вам датчики для измерения крутящего момента.
Выходная полярность в зависимости от нагрузки
Измеренное значение меняется в отрицательном (-) направлении при увеличении силы сжатия, в положительном (+) направлении при увеличении силы растяжения. Это правило не относится к датчику силы KCK-NA.
Как используют датчики силы
Испытание на усталость
Измерение усилий при испытании на усталость с использованием заданных параметров по нагрузке или перемещению.
Испытание нагружением
Испытание под нагрузкой образца из бетона.
Измерения натяжения анкеров
Измерение натяжения анкеров, вант мостов, осевого усилия анкерных болтов и др.
Измерение весовых нагрузок
Измерение весовых нагрузок на кране.
Важные моменты
Датчик силы представляет собой измерительное устройство для определения нагрузки, приложенной непосредственно к самому датчику. Следовательно, сам датчик силы следует рассматривать как часть конструкции. Датчик силы калибруется в условиях вертикально приложенной нагрузки. Поперечные, изгибные или сдвиговые нагрузки способны снижать точность измерений, а в худшем случае могут вызвать повреждение датчика.
В случае сжатия
- Конструкция, в которой установлен датчик силы, должна выдерживать приложенную нагрузку. Основание под нагрузкой не должно деформироваться или отклоняться. Следует учитывать также контактное давление основания датчика.
- Датчик силы необходимо монтировать так, чтобы нагрузку к нему можно было приложить строго вертикально. Если верхняя часть датчика имеет сферическую форму, на него не действуют изгибающий момент. В противном случае используйте нагрузочную площадку.
- В случае необходимости и во избежание поломки датчика силы установите предохранительное устройство.
- В качестве вспомогательных приспособлений рекомендовано использовать монтажный фланец и нагрузочную площадку.
- Если датчик силы используется для испытаний на удар, следует выбирать датчик с большим пределом измерений, учитывающим ударное ускорение. В случае циклического нагружения, например, при усталостном испытании приложенная нагрузка должна составлять не более 1/2 предела измерения датчика.
- Все датчики силы обладают температурной самокомпенсацией, однако при резких изменениях температуры выходной сигнал может становится нестабильным. Следите за тем, чтобы на датчик не попадали прямые солнечные лучи.
В случае растяжения
- В случае, если датчик силы растяжения/сжатия используется для измерения силы растяжения, приложенное усилие воздействует на резьбу. Прочность резьбы очень важна, и при нагружении датчика до максимальных пределов измерения, напряжение в резьбе становится высоким. Используйте резьбу высокой прочности.
- При измерении грузоподъемности необходимо принять меры против возможного вращения в резьбовом соединении. Помимо высоких требований к безопасности также следует позаботиться о применении предохранительных устройств на случай поломки датчика.
- В качестве вспомогательных приспособлений рекомендовано использовать проушину и рым-болт.
- Датчик силы имеет герметичную конструкцию, но работа в неблагоприятных условиях окружающей среды может отрицательно повлиять на его водонепроницаемость и коррозионную стойкость. Перед использованием проконсультируйтесь с нами.
- Экран кабеля датчика силы не соединяется с его корпусом. Для защиты от возможных шумов подсоедините экран к клемме E (земля) на системе сбора данных.
Датчики для испытательных машин
В качестве силоизмерительной системы для проведения калибровки перед механическими испытаниями материалов используется датчик силы. Датчик силы соответствует стандарту «калибровки силоизмерителей, применяемых для верификации одноосных испытательных машин», отвечает его требованиям к точности и оснащен проушиной и монтажной площадкой в качестве нагрузочных приспособлений. Датчики силы производятся в соответствии с пределом измерений, классом точности и формой испытательной машины, подлежащей калибровке.
ХАРАКТЕРИСТИКИ
- Стандарт JIS B-7728 соответствует стандарту ISO 376:2011 «Материалы металлические. Калибровка силоизмерителей, применяемых для верификации одноосных испытательных машин (MOD).
- Для сжатия и растяжения.
- Предел измерений по требованию Заказчика.
- С нагрузочными приспособлениями.
- Возможно дистанционное измерение.
Датчик силы сжатия CLJ-20KNA, диапазон .. 20 кН
Датчик силы растяжения TLJ-50KNA, диапазон .. 50 кН
Выбор датчиков силы
Монтажные приспособления для датчиков силы
Монтажные приспособления | Применимые датчики силы | |
Нагрузочная площадка FA | Датчик силы сжатия | CLB-NA, CLA-NA, CLP-NB, CLG-NB, CLM-NB, CLU-NA, CLR-NAH |
Универсальный датчик силы растяжения/сжатия | TCLN-NA, TCLB-NA, TCLA-NB, TCLP-NB, TCLK-NA, TCLZ-NA, TCLU-NA, TCLM-NB | |
Монтажный фланец FB | Датчик силы сжатия | CLB-NA, CLA-NA, CLP-NB, CLG-NB, CLM-NB, CLU-NA, CLR-NAH |
Универсальный датчик силы растяжения/сжатия | TCLB-NA, TCLM-NB | |
Скользящая опора FC | Датчик силы сжатия | CLA-NA, CLP-NB, CLG-NB, CLM-NB, CLU-NA, CLR-NAH |
Поворотное приспособление FD | Универсальный датчик силы растяжения/сжатия | TCLB-NA, TCLZ-NA TCLU-NA, TCLM-NB |
Проушина FE | Универсальный датчик силы растяжения/сжатия | TCLN-NA, TCLB-NA, TCLA-NB, TCLA-NB, TCLP-NB, TCLK-NA, TCLZ-NA, TCLU-NA, TCLM-NB |
Датчик силы растяжения | TLJ-NA | |
Рым-болт FF | Универсальный датчик силы растяжения/сжатия | TCLP-NB, TCLZ-NA, TCLU-NA, TCLM-NB |
Нагрузочный болт FG | Универсальный датчик силы растяжения/сжатия | TCLB-NA, TCLP-NB, TCLK-NA, TCLZ-NA, TCLU-NA, TCLM-NB |
Скоба FH | Универсальный датчик силы растяжения/сжатия | TCLP-NB, TCLZ-NA, TCLU-NA, TCLM-NB |
Датчик силы растяжения | TLP-NB |
Выбор датчика крутящего момента
Сопутствующая продукция
Источник
Кольцевые тензометрические датчики для точного измерения продольных динамических и статических сил сжатия и растяжения в диапазоне от 1 кН до 10 МН .
Кольцевой датчик силы RKS 01
Цилиндрические / кольцевые датчики силы плоской конструкции RKS оптимально подходят для точного измерения сил действующих в продольном направлении. В большинстве случаев, например, в линейном приводе, внешнее кольцо жестко закреплено в опоре, а измеряемая сила воздействует на внутреннее кольцо. Типичный пример применения – измерение силы в шпиндельных приводах в куттерах. Используемый принцип мембраны позволил создать датчик силы особенно плоской конструкции. Измерительный мост датчика состоит из 8 отдельных элементов, благодаря чему достигается меньшая восприимчивость к несимметрично воздействующим силам.
- Для динамического и статического измерения силы
- Исполнение из нержавеющей стали
- Рассчитан для направлений сил тяги и давления
Технические характеристики*
Исполнения | |||||
A | B | C | D | D | |
Номинальное усилие [кН] | 1; 3; 5; 7,5 | 5; 10; 20 | 5; 10; 20; 25 | 10; 20; 30; 40; 50 | 100; 200 |
Максимальное рабочее усилие [%] | 150 | 160 | 150 | 160 | |
Предельное усилие [%] | 150 | 200 | 300 | 250 | |
Разрушающее усилие [%] | 400 | 500 | |||
Номинальное значение выходного сигнала [мВ/В] | 1,0 | 1,5 | |||
Класс точности [%] | 0,5 | ||||
Номинальный диапазон температур [°C] | +10…+60 | ||||
Температура окружающей среды [°C] | -10…+70 | ||||
Номинальное мостовое сопротивление [Ом] | 1000 | 700 | |||
Напряжение питания постоянного тока [В] | 10 | ||||
Класс защиты | IP52 | ||||
Примечание: * — Величины характеристик с единицами измерения [%] даны относительно номинального усилия. Документация на сайте производителя |
Кольцевой / цилиндричекий датчик силы RKS02
Сенсоры сил тяги и давления RKS02 разрабатывались для точных измерений больших сил, действующих в аксиальном направлении. Внешнее кольцо датчика крепится винтами в монтажном фланце. Массивное внутреннее кольцо является чувствительной частью сенсора. Пропорциональные воздействующим силам растяжения регистрируются равномерно распределенными по окружности датчика полосковыми тензоэлементами, образующими полный измерительный мост. Аналоговый выходной сигнал или сигнал для работы с полевой шиной подготавливается подключенным к датчику усилителем.
- Компактная конструкция
- Высокие номинальные усилия до 10 МН
- Исполнение из нержавеющей стали
Технические характеристики*
Номинальное усилие [МН] | 1; 2; 4 | 10 |
Максимальное рабочее усилие [%] | 160 | 120 |
Предельное усилие [%] | 200 | 150 |
Разрушающее усилие [%] | 250 | 200 |
Номинальное значение выходного сигнала [мВ/В] | 1,0 | |
Класс точности [%] | 1 | |
Номинальный диапазон температур [°C] | +10…+60 | |
Температура окружающей среды [°C] | -10…+70 | |
Номинальное мостовое сопротивление [Ом] | 350 | |
Напряжение питания постоянного тока [В] | 10 | |
Класс защиты | IP67 | |
Примечание: * — Величины характеристик с единицами измерения [%] даны относительно номинального усилия. Документация на сайте производителя |
Датчик силы сжатия и растяжения CTS01
Датчики сил давления (сжатия) и растяжения серии CTS разрабатывались для точных измерений сил, действующих в аксиальном (продольном) направлении. Для передачи внешних усилий наружное кольцо датчика прикрепляется винтами к монтажной поверхности. Датчик оснащен тензорезисторами, включенными по мостовой схеме, и работает на мембранном принципе. Сигнал разбалансировки моста пропорционален приложенной силе. Питание моста и обработка сигналов от тензорезисторов осуществляется специальным измерительным усилителем из программы HAEHNE, например, измерительным усилителем MV125. Благодаря примененному конструктивному принципу, измерительные ошибки, возникающие в результате воздействия сильных эксцентрических сил, пренебрежительно малы.
- Незначительный размер по высоте
- Для динамического и статического измерения сил сжатия и растяжений
- Исполнение из нержавеющей стали
Технические характеристики*
Номинальное усилие [кН] | 20 |
Максимальное рабочее усилие [%] | 160 |
Предельное усилие [%] | 1000 |
Номинальное значение выходного сигнала [мВ/В] | 1,0 |
Класс точности [%] | 0,5 |
Номинальный диапазон температур [°C] | +10…+60 |
Температура окружающей среды [°C] | -10…+70 |
Номинальное мостовое сопротивление [Ом] | 700 |
Напряжение питания постоянного тока [В] | 10 |
Класс защиты | IP67 |
Стандартное подключение | Жестко закрепленный кабель PVC, серый, 5 м, 4 x 0,34 мм2 |
Подключение для опции F | Жестко закрепленный кабель PUR, синий, 5 м, 2 x 2 x 0,34 мм2 |
Примечание: * — Величины характеристик с единицами измерения [%] даны относительно номинального усилия. Документация на сайте производителя |
Датчик силы сжатия и растяжения CTS02
Датчики сил сжатия и растяжения CTS 02 разрабатывались для точных измерений больших усилий, действующих в осевом направлении. Наружное кольцо датчика крепится винтами на монтажную поверхность, а передача внешней силы осуществляется через центральное отверстие.
- Незначительный размер по высоте
- Невосприимчив к воздействию эксцентрических сил
- Для динамического и статического измерения сил сжатия и растяжений
- Исполнение с никелированной поверхностью, по запросу — из нержавеющей стали
Технические характеристики*
Номинальное усилие [кН] | 150, 300, 500 |
Максимальное рабочее усилие [%] | 160 |
Номинальное значение выходного сигнала [мВ/В] | 1,5 |
Класс точности [%] | 1 |
Номинальный диапазон температур [°C] | +10…+60 |
Температура окружающей среды [°C] | -10…+70 |
Номинальное мостовое сопротивление [Ом] | 1000 |
Напряжение питания постоянного тока [В] | 10 |
Класс защиты | IP50 |
Стандартное подключение | Встроенный штекер и кабель PVC с угловой розеткой, серый, 5 м, 4 x 0,34 мм2 |
Примечание: * — Величины характеристик с единицами измерения [%] даны относительно номинального усилия. |
Документация на сайте производителя
на английском >> на немецком >>
Обзорный проспект на русском языке >>
Источник
«Точность – вежливость королей!» В наше время актуальность этого средневекового французского афоризма только растет. Для проведения точных измерительных вычислений на производстве и в быту все шире используются приборы на основе тензометрических датчиков.
Что такое тензометрия и для чего нужны тензодатчики
Тензометрия (от лат. tensus — напряжённый) — это способ и методика измерения напряжённо-деформированного состояния измеряемого объекта или конструкции. Дело в том, что нельзя напрямую измерить механическое напряжение, поэтому задача состоит в измерении деформации объекта и вычислении напряжения при помощи специальных методик, учитывающих физические свойства материала.
В основе работы тензодатчиков лежит тензоэффект — это свойство твёрдых материалов изменять своё сопротивление при различных деформациях. Тензометрические датчики представляют собой устройства, которые измеряют упругую деформацию твердого тела и преобразуют её величину в электрический сигнал. Этот процесс происходит при изменении сопротивления проводника датчика при его растяжении и сжатии. Они являются основным элементом в приборах по измерению деформации твёрдых тел (например, деталей машин, конструкций, зданий).
Устройство и принцип работы
Основу тензодатчика составляет тензорезистор, оснащенный специальными контактами, закрепленными на передней части измерительной панели. В процессе измерения чувствительные контакты панели соприкасаются с объектом. Происходит их деформация, которая измеряется и преобразуется в электрический сигнал, передаваемый на элементы обработки и отображения измеряемой величины тензометрического датчика.
В зависимости от сферы функционального использования датчики различаются как по типам, так и по видам измеряемых величин. Важным фактором является требуемая точность измерения. Например, тензодатчик грузовых весов на выезде с хлебозавода совершенно не подойдет к электронным аптекарским весам, где важна каждая сотая часть грамма.
Рассмотрим более предметно виды и типы современных тензометрических датчиков.
Датчики крутящего момента
Датчики крутящего момента предназначены для измерения крутящего момента на вращающихся частях таких систем, как коленвал двигателя или рулевой колонки. Тензодатчики крутящего момента могут определять как статический, так и динамический момент контактным либо бесконтакным (телеметрическим) способом.
Тензодатчики балочного, консольного и кромочного типов
Эти типы датчиков изготавливают обычно на основе параллелограммной конструкции со встроенным элементом изгиба для высокой чувствительности и линейности измерений. Тензорезисторы в них закрепляются на чувствительных участках упругого элемента датчика и соединяются по схеме полного моста.
Конструктивно балочный тензодатчик имеет специальные отверстия для неравномерного распределения нагрузки и выявления деформаций сжатия и растяжения. Для получения максимального эффекта тензорезисторы по специальным меткам строго ориентируют на поверхности балки в ее самом тонком месте. Высокоточные и надежные датчики этого типа используют для создания многодатчиковых измерительных систем в платформенных или бункерных весах. Нашли они свое применение и в весовых дозаторах, фасовщиках сыпучих и жидких продуктов, измерителях натяжения тросов и других измерителях силовых нагрузок.
Тензодатчики силы растяжения и сжатия
Тензодатчики силы растяжения и сжатия, как правило, имеют S-образную форму, изготавливаются из алюминия и легированной нержавеющей стали. Предназначены для бункерных весов и дозаторов с пределом измерения от 0,2 до 20 тонн. S-образные тензодатчики силы растяжения и сжатия могут использоваться в станках по производству кабелей, тканей и волокон для контроля силы натяжения этих материалов.
Тензорезисторы проволочные и фольговые
Проволочные тензорезисторы делают в виде спирали из проволоки малого диаметра и крепят на упругом элементе или исследуемой детали с помощью клея. Их отличает:
- простота изготовления;
- линейная зависимость от деформации;
- малые размеры и цена.
Из недостатков отмечают низкую чувствительность, влияние температуры и влажности среды на погрешность измерения, возможность применения только в сфере упругих деформаций.
Фольговые тензорезисторы в настоящее время являются наиболее распространенным типом тензорезисторов из-за их высоких метрологических качеств и технологичности производства. Это стало доступным благодаря фотолитографической технологии их изготовления. Передовая технология позволяет получать одиночные тензорезисторы с базой от 0,3 мм, специализированные тензометрические розетки и цепочки тензорезисторов с широким рабочим температурным диапазоном от –240 до +1100 ºС в зависимости от свойств материалов измерительной решетки.
Преимущества и недостатки тензодатчиков
Широкое применение тензодатчики получили благодаря своим свойствам:
- возможности монолитного соединения датчика деформации с исследуемой деталью;
- малой толщине измерительного элемента, что обеспечивает высокую точность измерения с погрешностью 1-3 %;
- удобстве крепления, как на плоских, так и на криволинейных поверхностях;
- возможности измерения динамических деформаций, меняющихся с частотой до 50000 Гц;
- возможности проведения измерений в сложных условиях окружающей среды в температурном интервале от -240 до +1100˚С;
- возможности измерений параметров одновременно во многих точках деталей;
- возможности измерения деформации объектов, расположенных на больших расстояниях от тензометрических систем;
- возможностью измерения деформаций в движущихся (крутящихся) деталях.
Из недостатков следует отметить:
- влияние метеоусловий (температуры и влажности) на чувствительность датчиков;
- незначительные изменения сопротивления измерительных элементов (около 1%) требует применение усилителей сигналов.
- при работе тензодатчиков в условиях высокотемпературной или агрессивной среды необходимы специальные меры их защиты.
Основные схемы подключения
Рассмотрим это на примере подключения тензометрических датчиков к бытовым или промышленным весам. Стандартный тензодатчик для весов имеет четыре разноцветных провода: два входа — питание (+Ex, -Ex), два других — измерительные выходы (+Sig, -Sig). Встречаются также варианты с пятью проводами, где дополнительный провод служит в качестве экрана для всех остальных. Суть работы весового измерительного датчика балочного типа довольно проста. На входы подается питание, а с выходов снимается напряжение. Величина напряжения зависит от приложенной нагрузки на измерительный датчик.
Если длина проводов от весового тензодатчика до блока АЦП значительна, то сопротивление самих проводов будет влиять на показание весов. В этом случае целесообразно добавить цепь обратной связи, которая компенсирует падение напряжения путем корректировки погрешности от сопротивления проводов, вносимую в измерительную цепь. В этом случае схема подключения будет иметь три пары проводов: питания, измерения и компенсации потерь.
Примеры использования тензометрических датчиков
- элемент конструкции весов.
- измерение усилий деформации при обработке металлов давлением на штамповочных прессах и прокатных станах.
- мониторинг напряженно-деформационных состояний строительных конструкций и сооружений при их возведении и эксплуатации.
- высокотемпературные датчики из жаропрочной легированной стали для металлургических предприятий.
- с упругим элементом из нержавеющей стали для измерений в химически агрессивной среде.
- для измерения давления в нефте и газопроводах.
Простота, удобство и технологичность тензодатчиков — основные факторы для дальнейшего активного их внедрения, как в метрологические процессы, так и использования в повседневной жизни в качестве измерительных элементов бытовой техники.
Источник