Тензодатчик және оның түрлері

Қазақстан Республикасының  Білім және Ғылым Министрлігі

Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия  Ұлттық Университеті

Физика-Техникалық Факультеті

Жүйелік талдау және басқару кафедрасы

 

 

 

СӨЖ

 

 

 

Тақырыбы: Тензодатчик және оның түрлері .

 

 

 

Орындаған:АБ -25 тобының студенті       Асқарова Әйгерім.       Қабылдаған: аға-оқытушы Кишубаева А.Т.

 

 

 

 

Астана қаласы.2013ж.

Жоспар:

• Тензодатчик
• Сым тензодатчик
• Фольгалы тензодатчик
• Жартылай өткізгішті тензодатчик 
  

Тензодатчик және оның түрлері.

       Датчик деп - электрлік емес сигналды электрлікке түрлендіруге арналған құрылғыны айтамыз. Жалпы түрде датчикті (Д) сезгіш элемент (ЧЭ) және түрлендіргіштен (Пр) кұралатын жүйе ретінде көрсетуге болады. Сезгіш элемент автоматика және телемеханика жүйелерінде «сезім мүшесі» қызметтерін атқарады және бақыланатын шамасын өлшеуге ыңғайлы болатын сигналға түрлендіруге арналған.

      Тензодатчик деп детальдардағы статикалық немесе динамикалық деформацияларды өлшеуге және оны активті кедергінің өзгерісіне түрлендіруге арналған арнайы құрастырылған датчикті айтады. Тензодатчиктің жұмысы кейбір материалдардың оларға күш түскенде активті кедергісінің өзгеру қасиетіне негізделген.

     Қазіргі уақытта сым, фольга немесе жартылай өткізгішті тензодатчик түрлері кеңінен қолданыс тапқан. Сым тензодатчик 10.5-суретте көрсетілгендей 2 қағаз немесе пленкадан жасалған бетке зигзаг тәрізді жапсырылған 1 жіңішке сым (диаметрі 0,02-0,5 мм) өткізгіштен құралады.

     Сым өткізгіштің жоғарғы бетінде қағаз немесе пленкамен жабылған. Тензодатчикті схемаға қосу үшін сым өткізгіштің ұштарына 3 мыс өткізгіштер пісіріліп жалғанады. Тензодатчик 4 детальдағы желім арқылы қатаң жапсырылады.

    Детальді сым өткізгіш орналасқан бағытта созып немесе қысқанда онымен бірге сым өткізгіште деформацияға ұшырайды. Нәтижесінде сымның ұзындығы L, көлденең қимасының ауданы S немесе сым жасалған материалдың меншікті кедергісі p өзгереді.

Мысалы, созылғанға дейінгі  сымның электрлік кедергісі:

 

болса, созылудан кейін  ол тең болады. Сым тензодатчиктерді дайындау үшін меншікті кедергісі жоғары және температуралық коэффициенті төмен, яғни кедергісі температураға көп  тәуелді болмайтын материалдар  қолданылады. Оларға константа немесе нихромды жатқызуға болады.

    Сым тензодатчиктердің негізгі сипаттамалары: номиналь кедергісі R, тордың ұзындығы (база) L_б және тензо сезімталдық коэффициенті K_Т. Бұл коэффициент келесі формуламен анықталады:

 

Мұндағы сым ұзындығының  абсолют өзгерісі; сым ұзындығының салыстырмалы өзгерісі; тензодатчик кедергісінің салыстырмалы өзгерісі.

     Сым тензодатчиктердің тензо сезімталдық коэффициентінің мәні көбінесе 1,8-2,5 тең, ол сымның материалына және оны дайындау технологиясына тәуелді. Сым тензодатчиктердің кедергісі әншейінді 50 мен 400 Ом аралығында және оларға беруге болатын жұмыс тогының номиналь мәні 30 мА. Салмағының төмен және габариттік өлшемдерінің аз болуына байланысты (тордың ұзындығы 15-45 мм; ені 7-10 мм) сым тензодатчиктерді детальдардың әртүрлі бөліктеріне орналастыруға болады.

   Фольгалы тензодатчиктерде  сым тензодатчиктер сияқты, бірақ  оларды сымнан жасалған тордың  орнында пленкаға желімделетін  металл фольгалардың (қалыңдығы бірнеше микрон) өте жіңішке жолақтары болады (10.6-суретте көрсетілген).

    Фольгалы тензодатчиктің құрылымы түрлі конфигурацияларға ие, яғни кез келген пішіндегі торды дайындауға болады. Техникада тордың келесі кофигурациялары жиі қолданылады түзу сызықты деформацияларды өлшеу үшін (10.6а-сурет); розеткалы - дөңгелек бірліктердегі айналдыру иінкүштерін өлшеу үшін (10.6б-сурет); мембранды - мембранаға әсер ететін күштерді өлшеу үшін (10.6в-сурет);

10.6-сурет. Фольгалы  тензодатчиктер торының құрылымы.

  а)       б)         в)

   Фольгалы тензодатчиктің сым тензодатчикке қарағанда бөлшекпен жанасу ауданы үлкен болады, сәйкесінше оның жылу беруі соңғыға қарағанда жоғары болады. Осының арқасында фольгалы тензодатчик арқылы өтетін ток мәнін 0,2А-ге дейін жоғарылатуға болды.

   Фольгалы тензодатчиктің кедергісі 50 ден 200 Ом тең. Тензосезімталдық коэффициентінің мәні К_Т сым тензодатчиктердегідей болады,(К_Т=1,8-2,5). Салыстырмалы деформацияларды өлшеу шегі 0,3%-ға тең, жұмыс жасауға қабілеттілік температуралық диапазоны -40⁰С-тан +70⁰С-ге дейін.

Жартылай өткізгішті тензодатчиктер техникада салыстырмалы түрде жақыннан бері ғана қолданылуда. Олар сым мен  фольгалы тензодатчиктермен салыстырғанда  көптеген артықшылықтарға ие. Тензо  сезімталдық коэффициентінің мәні 60 есе көп; өлшемдері аз (тор ұзындығы 3-тен 10мм-ге дейін) шығыс сигналының үлкен мәні.

Жартылай өткізгішті тензодатчиктің сым тензодатчиктен негізгі ерекшелігі деформация кезіндегі датчик кедергісінің үлкен өзгерісі (50%- ға дейін) және температураға деген жоғарғы сезімталдығы (сым датчиктеріне қарағанда 10-20 есе көп) болып табылады. Құрылымы жағынан жартылай өткізгішті тензодатчик қағазға жапсырылған германийден немеесе кремнийден жасалған пластина түрінде болады.

 

Қолданылған әдебиеттер тізімі:

Исембергенов Н.Т., Сәрсенов Н.С. «Автоматика элементтері мен құрылғылары» 2009ж. «Астана» баспасы.