Tenzometrické snímače sily

Tenzometrický snímač sily je pružné teleso, ktoré sa vplyvom pôsobiacej sily lineárne deformuje. Na vhodných miestach telesa sú nalepené citlivé prvky, tzv. tenzometre.

Tenzometer je elektric­ký odpor, ktorý v dôsledku mechanickej zmeny, napr. natiahnutia, zmení svoju hodnotu. Pôsobiaca sila sa tak zmení elektrický odpor. Tenzometre sú obvykle štyri a zapájajú sa do mostíka, aby sa zmena odporu dala ľah­šie vyhodnotiť. Z elektrického hľadiska sa teda tenzomet­rický snímač sily správa ako Wheatstonov mostík (obr. 1).

Obr.1 Elektrické zapojenie tenzometrického snímača sily, Wheatstonov mostík


Základným parametrom tenzometrického snímača sily je jeho merací rozsah, ktorý možno prekročiť maxi­málne o 30 až 50 %. Väčšie preťaženie snímača a to aj krátkodobé vedie takmer vždy k trvalému poškodeniu. Taký­to snímač sa už nedá opraviť, nakoľko bola narušená štruk­túra materiálu. Na to treba pa­mätať pri aplikácii snímačov v prostredí, kde sa vyskytujú rázy a vibrácie.
Parametrom, dôležitým najmä z hľadiska spracova­nia výstupného signálu, je citlivosť snímača. Udáva sa v jednotkách mV/V a jej veľ­kosť býva najčastejšie od 1 do 3. Ak je napríklad citlivosť snímača 2 mV/V a snímač sa
napája jednosmerným napätím 10 V, potom výstupný signál snímača pri plnom zaťažení je 2 mV/V x 10 V = 20 mV. Hodnota je pomerne malá, a preto výstup z tenzometric­kého snímača sily nemožno priamo priviesť na vstupy bežných analógových kariet v PC alebo PLC. Medzi snímač a kartu treba za­radiť prevodník, ktorý napája snímač pres­ným a stabilným napätím a zosilňuje signál na štandardnú úroveň, napr. 0...10 V alebo 4...20 mA.
Na použitie v konkrétnej aplikácii je najdô­ležitejší typ snímača, t.j. jeho tvar a možnosti uchytenia. Tvar snímača však nie je dôležitý len hľadiska jeho uchy­tenie. Od tvaru snímača závisia aj metrologické vlastnosti, veľkosť preťaženia a pod. Preto existuje množstvo rôznych typov snímačov, obvykle sú to však len obmeny niekoľkých základných typov, ako sú: membránový, ohybový, striž­ný, stĺpový a pod. Odporúčania na výber vhodného typu snímača možno nájsť na stránkach uvede­ných na konci tohto článku.
V ďalšej časti článku sú uvedené základné typy snímačov firmy EMSYST, spol. s r. o.

Tenzometrický snímač EMS20

Snímače EMS20, 30, 40, 50, 60
Ide o skupinu membránových snímačov. Pracujú na princípe deformácie pružnej membrány a od toho je odvodený aj ich tvar. Majú jednoduchú konštrukciu, uni­verzálne použitie a sú cenovo výhodné. Táto skupina má rovnaké metrologické parametre, odlišujú sa však spôsobom uchytenia. Napr. EMS20 (obr. 2) sa uchy­táva pomocou vonkajších závitov, EMS30 (obr. 3) pomocou vnútorných. Typy EMS40, 50, a 60 sú určené najmä na meranie síl voči podložke.

Tenzometrický snímač EMS 30

Tenzometrický snímač EMS70
Ide o prstencový snímač pomerne kom­plikovanej konštrukcie. Má zabudované dva, resp. tri (podľa rozsahu) tenzometric­ké mostíky, čo zaručuje jeho veľmi dobré vlastnosti, najmä z hľadiska odolnosti voči bočným silám. Má veľký rozsah meraných síl (od 1 do 500 kN) a výborné metrologické vlastnosti. Snímač sa úspešne používa napr. v automobilovom priemysle. Bola vyrobená aj zákaznícka verzia snímača s rozsahom merania 750 kN.

Tenzometrický snímač EMS 70


Tenzometrický snímač EMS100
Charakteristickou vlastnosťou tenzometrického snímača sily EMS100 je jeho vysoká odolnosť proti preťaženiu a vysoká presnosť pri malých rozmeroch. Tento typ snímačov pracujúcich na princípe strižnej membrány sa všeobecne vyznačuje veľmi dobými metrolo­gickými vlastnosťami.

Tenzometrický snímač EMS 100

Tenzometrický snímač EMS130
Snímač EMS130 sa vyznačuje tým, že má najväčší merací rozsah zo všetkých snímačov vyrábaných firmou. Možno ním merať sily až do 2 000 kN (200 ton).
Má stĺpovú konštrukciu, ktorá je pri takýchto vysokých zaťaženiach bežná. Tento typ snímačov má všeobecne horšie metrologické vlastnosti, najmä čo sa týka linearity. Na kompenzá­ciu týchto nedostatkov sú v snímači použité tri tenzometrické mostíky a niektoré ďalšie opatrenia. Výsledkom je robustný snímač s veľmi dobrými pa­rametrami.


Tenzometrický snímač EMS 130


Tenzometrický snímač EMS150
Tenzometrický snímač sily EMS150 má robustnú konštrukciu určenú pre priemysel, je však pritom veľmi presný. Môže sa použiť aj ako referenčné me­radlo. Do snímača je možné zabudovať elektronický prevodník a potom je na vý­stupe štandardný signál 0...10 V alebo 4...20 mA. Snímače sa úspešne používajú aj na váženie zásobníkov.


Tenzometrický snímač EMS 150


Iné tenzometrické snímače
Firma EMSYST, spol. s r. o. vyrába aj rôzne zákaznícke a špeciálne vyhotovenia, podľa požiadaviek zákazníkov. Obvykle sa vychádza z niektorého štandardného typu, ktorý sa potom upraví. V jednoduchých prípadoch je to napr. len zmena závitu alebo dĺžka kábla, v zložitejších prípa­doch je to návrh úplne nového snímača. Tiež možno upraviť niektoré parametre snímačov. Napr. bežný teplotný rozsah (od 0 do 50 ºC) môže byť rozšírený až na - 40 ... +125 ºC. Príklady zákazníckych vyhotovení snímačov sú na stránkach výrobcu. Na obr. 8 je príklad špeciálne vyvinutého snímača na meranie ťahu v gu­movom pásiku. Inou zaujímavou aplikáciou je meranie síl v čapoch. Príklad takéhoto snímača je na obr. 9.

Snímač ťahu pásika SN-MP2

Merací čap


Záver
Podrobnosti o uvedených a aj ďalších tenzometrických snímačoch sily nájdete na stránkach výrobcu. Firma ponúka aj príslušenstvo k týmto výrobkom, ako sú prevodníky, elektronické jednotky, mecha­nické diely pre zabudovanie a podobne. Ponúka tiež široký sortiment snímačov uhlu a dráhy.

Text: Ing. Jozef Čukan, CSc.

Späť

Najčítanejšie

Skalár III OS – ultra přesné měření

Prvním krokem k úsporám teplé vody (TV) v domě, je nezbytné, co nejpřesněji změřit její spotřebu. Česká společnost ULITEP, spol. s.r.o., ve spolupráci se společností Hydrometer GmbH, představuje vlastní výrobek, měřicí sestavu Skalár III OS s přesností do 1 %. VIAC

ULITEP

Automatické kotle na pelety ATMOS představují moderní vytápění

Automatické kotle na pelety dnes přestavují moderní způsob vytápění rodinných domů a jiných objektů. Kotle určené pro topení peletami s hořáky na pelety ATMOS A25 nebo A45 mají hodně společného s topením zemním plynem nebo topným olejem. VIAC

ATMOS


Energeticky úsporné, teplé, cenovo dostupné  suché podlahové kúrenie
Zdravá, prírodná alternatíva podlahy v podobe keramickej dlažby CREATON so sebou prináša množstvo výhod: úspora energie, nízka váha - len 38,25 kg/m2, hrúbka dlažby len 2 cm, použiteľnosť už po 48 hodinách, rýchlosť pokládky, jednoduchý perodrážkový systém, ktorý môže realizovať iba jeden človek a dokonca laik. VIAC

FA-BRICK