Zrozumienie pomiaru siły i urządzeń do niego używanych nie jest szczególnie trudne. Wszystko, czego potrzebujesz, to zrozumienie podstaw ogniw obciążeniowych i przydatny przewodnik, który da ci tę wiedzę. Tutaj, w Michigan Scientific, mamy cię przy sobie.
Przyjrzyjmy się więcej o ogniwach obciążeniowych — czym one są, jak działają i kiedy możesz ich użyć.
Ogniwa obciążnikowe mogą być używane do wykrywania, kiedy obiekt wywiera siłę. Możesz ich także używać do śledzenia zmian siły przyłożonej w czasie. W niektórych zastosowaniach ogniwa obciążnikowe są używane do wykrywania obecności siły poprzez pomiar naprężenia na powierzchni spowodowanego wejściem. Odkształcenie to reakcja odkształcenia powierzchni spowodowana przyłożonym obciążeniem. Po przyłożeniu siły ogniwo obciążnikowe przekształca tę energię w sygnał elektryczny.
Co to są ogniwa obciążnikowe?
Ogniwa obciążnikowe to elementy fizyczne, zwane również przetwornikami. Przetworniki potrafi przekształcić jedną formę energii w inną formę energii; co oznacza, że jeśli przyłożysz siłę do ogniwa obciążnikowego, może ono zostać przekształcone w sygnał elektryczny.
Sygnał ten będzie miał wielkość wprost proporcjonalną do przyłożonej siły, co ułatwi pomiar.
Jakie są typy ogniw obciążnikowych?
Istnieją różne rodzaje Ogniwa obciążeniowe. Trzy najpopularniejsze z nich to tensometryczne, hydrauliczne i pneumatyczne ogniwa obciążnikowe. Oznacza to, że istnieją trzy proste sposoby, aby czujnik tensometryczny przełożył przyłożoną siłę na mierzalny odczyt. Michigan Scientific specjalizuje się zarówno w magazynowych przetwornikach tensometrycznych, jak i niestandardowych przetwornikach tensometrycznych.
I chociaż istnieją inne typy ogniw obciążnikowych, są one stosowane rzadziej.
Tensometry obciążnikowe: element mechaniczny
Tensometry mają charakter mechaniczny. Ten element mechaniczny wykorzystuje tensometr lub wiele tensometrów w celu wykrycia odkształcenia spowodowanego przyłożoną siłą.
Tensometry często różnią się rozmiarem, materiałami produkcyjnymi, a nawet konfiguracją mechaniczną w celu dostosowania do różnych obciążeń. Mogą również mieć różną wrażliwość w zależności od zamierzonego celu. Pomimo różnych konstrukcji, wszystkie tensometry działają na tej samej koncepcji, zamieniając ugięcie w zmianę rezystancji.
Typowe tensometry składają się z bardzo cienkiego drutu lub folii w siatce, w której liniowa zmiana rezystancji elektrycznej może być spowodowana wykryciem naprężenia spowodowanego siłą, ciężarem lub ciśnieniem w określonym kierunku. Często występuje podstawowa rezystancja 120 Ω, 350 Ω lub 1,000 Ω.
Jak wspomniano powyżej, każdy tensometr może mieć różne poziomy czułości. Jest to wyrażane jako „współczynnik grubości” lub GF i jest definiowane jako stosunek ułamkowej zmiany oporu elektrycznego do ułamkowego odkształcenia w kierunku przyłożenia siły (lub odkształcenia).
Współczynnik grubości = GF = (∆R/R)/(∆L/L) = (∆R/R)/ε, gdzie ε = odkształcenie
Hydrauliczne ogniwa obciążnikowe: konfiguracja tłoka i cylindra
Z drugiej strony hydrauliczne ogniwa obciążnikowe wykorzystują konwencjonalne układy cylindrów i tłoków, aby pokazać zmianę ciśnienia. Ruch tłoka może pomóc w określeniu wagi przedmiotu, mierząc zmianę ciśnienia na połączonej rurce Bourdona.
Pneumatyczne ogniwa obciążnikowe: wykorzystujące ciśnienie powietrza
Wreszcie, pneumatyczne ogniwa obciążnikowe wykorzystują ciśnienie powietrza, aby uzyskać te same wyniki. Ciśnienie powietrza jest przykładane do jednego końca membrany, która następnie ucieka przez dyszę znajdującą się na dole ogniwa obciążnikowego.
Zarówno hydrauliczne, jak i pneumatyczne ogniwa obciążnikowe dobrze sprawdzają się w środowisku laboratoryjnym z obciążeniami statycznymi. Tensometry są bardzo przydatne do obciążeń dynamicznych i testów w terenie.