Датчики застосовують для вимірювання деформації. В даній статті піде мова про широко застосовується різновиди тензометричних датчиків - тензорезисторних полномостових датчиках. Цей датчик містить чотири тензорезистора, включених по схемі моста Уитстона.
Тензорезистор - це фольговий або дротяний резистор, приклеєний до пружного елементу конструкції, що змінює свій опір пропорційно деформації пружного елемента: при стисканні опір зменшується, при розтягуванні - збільшується. Як правило, номінальні опору використовуваних тензорезисторов знаходиться в діапазоні від 50 до 1000 Ом. У типовому випадку в міст включають тензорезістори рівного номіналу.
Для досягнення бажаного малого початкового розбалансу моста розкид опорів тензорезисторів, як правило, не повинен перевищувати ± 0,01%. У загальному випадку, має значення розкид опорів в парах суміжних резисторів в мосту (при будь-якому умовному розбитті на суміжні пари).
На малюнку вище показана 6-провідна схема підключення до мосту Уитстона. На схемі ± UPOW - це ланцюг подачі напруги живлення від джерела напруги або джерела струму (з точками підключення напруги відповідної полярності), ± USIG - це вимірювана напруга сигнальної діагоналі моста, ± UREF - це вимірювана напруга живлення моста.
Вимірюваний полномостовим датчиком розбаланс моста. пропорційний деформації, - це безрозмірна величина, що дорівнює відношенню виміряних напруг USIG / UPREF [В / В]. Позитивний знак разбаланса моста відповідає стану стиснення-розтягування показаних на малюнку тензорезисторов. Негативному знаку розбалансу буде відповідати протилежні стану стиснення-розтягування тензорезисторов.
Приводиться в паспортах більшості тензодатчиков чутливість Сn [мВ / В] виражається формулою Сn = 1000 * USIG / UPOW. де виміряна напруга USIG [В] відповідає номінальному навантаженні на датчик при измеренном напрузі живлення моста UREF [В]. Наприклад, якщо в паспорті на датчик вказано Cn = 2 мВ / В і номінальне навантаження датчика 1 т (тонна), то при напрузі живлення моста UREF = 5 В і впливі вантажу масою 1 т виміряна напруга сигнальної діагоналі моста буде USIG = 10 мВ, беручи до уваги початкового розбалансу моста.
6-провідна схема підключення до мосту Уитстона (точки А і B з'єднання ланцюгів на малюнку знаходяться на стороні датчика) дозволяє отримати незалежність вимірювання разбаланса моста від опору проводів, вважаючи, що вхідний опір вимірювача напруги USIG значно більше опору тензорезисторів, а вхідний опір вимірювача напруги UREF значно більше опору проводів (умови висоокомності входів вимірювача напруг, як правило, виконується для АЦП, що вимірюють розбаланс, наприклад, у LTR212). У цій схемі досягається компенсація термозалежні опору проводів живлення моста. У разі, якщо датчик має 4 дроти підключення, то для освіти "6-проводности" точки з'єднання А і B реалізують на стороні датчика.
При використанні 4-провідної схеми підключення до мосту Уитстона (коли точки А і B на малюнку знаходяться на стороні джерела напруги живлення моста), слід врахувати, що фактор стабільності опору проводів і контактних з'єднань в ланцюзі живлення моста буде впливати на шкалу (масштаб) вимірювання разбаланса моста, що внесе як систематичну составляющуюпогрешності вимірювань (яку можна врахувати, наприклад, при тарировке датчика), так і додаткову температурну похибку.
У 6-провідній схемі полномостовой датчик є повністю термокомпенсірованний датчиком якщо, принаймні, суміжні пари тензорезисторов цього датчика мають однаковий температурний коефіцієта опору (ТКС) і знаходяться при рівній температурі.
Опишемо далі електричні властивості цього датчика, з точки зору еквівалентної електричної схеми. Вимірювальні виходи сигналів USIG і UPREF датчика є диференціальними низькоомними виходами напруги з активним вихідним опором. Сам датчик по ланцюгу харчування є активним навантаженням. Тензометрический датчик, як правило, є ізольованим датчиком.
При підключенні мостового датчика парні проводу рекомендується вести симетрично (наприклад, крученими парами) для досягнення найкращого сигнал / шум в вимірювальної ланцюга, також можливо застосувати екранування.
При використанні іскробарьеров важливо знати, що 6-провідна схема підключення сумісна з іскробарьером. Але 4-провідна схема сумісна тільки, якщо міст харчується від джерела струму (проходячи через іскробарьер, постійний струм живлення моста від джерела струму не змінить свого значення, якщо іскробарьер не має істотних витоків струму на землю).
У пошуку датчиків Вам допоможе розділ нашого сайту Виробники датчиків