Тензодатчик (тензорезисторний датчик) - перетворювач сили, що вимірює масу методом перетворення вимірюваної величини (маси) в іншу вимірювану величину (вихідний сигнал) з урахуванням впливу сили тяжіння і сили, що виштовхує повітря, що діють на що зважується об'єкт.
Тензодатчик складається з (див. Малюнок 1):
- Пружний елемент - тіло сприймає навантаження, виготовляється переважно з легованих вуглецевих сталей попередньо термооброблені, для отримання стабільних характеристик. Конструктивно може бути виготовлений у вигляді стрижня, кільця, тел обертання, консолі. Широке поширення набули конструкції у вигляді стрижня (або декількох стрижнів);
- Тензорезистор - фольговий або дротяний резистор, приклеєний до пружного елементу (стрижень), що змінює свій опір пропорційно деформації пружного елемента, яка в свою чергу пропорційна навантаженні;
- Корпус датчика - призначений для захисту пружного елемента і тензорезистора від механічних пошкоджень і впливу навколишнього середовища. Має різне виконання IP (Ingress Protection Rating) відповідно до міжнародного стандарту IEC 60529 (DIN 40050, ГОСТ 14254-96);
- Герметичний введення (кабельний роз'єм) - призначений для підключення тензодатчика до вторинного приладу (ваговий індикатор, електронний підсилювач, АЦП) за допомогою кабелю. Можливі варіанти підключення по 6-ти і 4-х провідній схемі. Тензодатчики комплектуються, кабелями різної довжини, існують конструкції з можливістю заміни кабелю;
На рисунку 2 відображена конструкція тензодатчика з пружним елементом у вигляді кільця поз.1.
Для правильно функціонування ваг, важливо дотримуватися характер прикладання навантаження. Вектор сили, яка впливає на датчик, повинен бути строго в напрямку осі датчика (пружний елемент тензодатчика стрижень, кільце). Для виключення бічного впливу навантаження, застосовують самоустановлювальні (самоцентрувальні) конструкції. Поверхня опор таких тензодатчиков має сферичну опуклу форму.
Принцип дії тензодатчика заснований на вимірюванні зміни опору тензорезисторів наклеєні на пружне тіло, яке під дією сили (вага вантажу), деформується і деформує розміщені на ньому тензорезистори.
- Дротова або фольгова решітка - виготовляється з металевої нитки діаметром 20-25 мкм з константана, манганина;
- Підкладка - підстава, на яке наноситься решітка тензорезистора, виконано з паперу, плівки, синтетичного матеріалу стійкого до деформацій;
Електричне з'єднання тензорезисторів:
Uпит - напруга живлення вимірювального моста, як правило в інтервалах 3-30В напруги змінного або постійного струму, Uсігн - напруга вимірювальної діагоналі моста, R1, R2, R3, R4 - опору плечей вимірювального моста, Rк - додатковий опір, необхідне для компенсації зміни температури довкілля та вирівнювання чутливості.
Чутливість тензодатчика - це відношення вихідної напруги сигналу Uсігн [мВ (мілівольтах)] до вхідній напрузі харчування тензометрического моста Uпит [В (Вольт)]. Як правило, в паспортних даних до тензодатчиками чутливість (номінальна) позначається Cn. Наприклад, якщо вказано Cn = 2мВ / В і номінальне навантаження Emax = 10т (тонн), то слід розуміти, що при Uпит = 10В і впливі вантажу масою 1 т. Uсігн = 2мВ.
В даний час існує безліч напрацювань в області тензометрії, технологіях виготовлення тензорезисторов і тензодатчиков. Нормує документом для виробника тензодатчиків є Рекомендації МОЗМ (OIML) Р60 (R60). Виробники вагового обладнання застосовують в конструкціях своїх ваг різні типи тензодатчиків, в залежності від призначення і умов експлуатації вагового обладнання.
Від вибору типу тензодатчика, вузла встройки, конструкції платформи, якості фундаменту (підстави) ваг залежить надійність і якісна робота, яка неможлива без вторинних перетворювачів сигналу або вагових індикаторів (терміналів).