Qu'est-ce qu'une cellule de charge et comment fonctionne-t-elle
Types et portée
Pour commencer, nous comprendrons le principe de fonctionnement des jauges de contrainte. Lorsqu'une force externe agit sur un corps, elle se déforme et contrecarre la force appliquée. En raison de la déformation du boîtier du capteur, un effet est exercé sur l'élément de mesure de la jauge de contrainte. En conséquence, l'appareil génère un signal électrique, lecture que le système de traitement donne le résultat de mesure. Mais à quoi sert ce type d'appareil?
Les jauges de contrainte sont utilisées pour:
- Mesures de poids. De plus, selon la conception de l'unité de mesure, ils peuvent être utilisés pour la compression ou la traction. En conséquence, leur objectif est de mesurer le poids sur des plates-formes (par exemple, des balances dans les magasins) ou sur une suspension (grues, etc.).
- Mesures de pression. Par exemple, dans les pipelines de gaz et de substances liquides.
- Mesures de couple (sur les moteurs de voitures ou les machines-outils).
- Définitions d'accélération.
- Contrôle des mouvements.
Selon le type d'élément de mesure et le principe de fonctionnement, les pesons sont répartis en:
- Résistif.
- Piézoélectrique.
- Polarisation optique.
- Fibre optique.
- Piézorésistif.
Les caractéristiques de conception de la cellule de charge déterminent l'endroit où elle est utilisée, car la conception détermine la présence de trous de montage et de vecteurs de l'application possible de forces, respectivement, et le processus de mesure lui-même. Il existe également différents types de jauges de contrainte en forme:
- Cantilever. Le but de ces appareils est de mesurer la quantité de substances dans les distributeurs, convoyeurs, plates-formes, trémies et balances au sol.
- Cylindrique. Ils sont utilisés pour peser des voitures, des voitures, des réservoirs et des conteneurs - où des poids importants doivent être mesurés.
- En forme de S, extensible, adapté pour mesurer le poids soulevé par une grue et d'autres structures similaires.
Dans la pratique, les jauges de contrainte peuvent être produites dans une conception complètement diversifiée.
L'appareil et le principe de fonctionnement
Les jauges de contrainte sont utilisées pour mesurer la pression ou le poids; elles émettent toutes un signal électrique numérique ou analogique lorsque la forme de l'élément sensible change. Mais de quoi sont-ils faits?
La base ou les boîtiers sont de types différents, cela dépend de l'endroit où vous pouvez installer le capteur. Et aussi dans quelle direction cela fonctionne - pour la compression, la tension ou la flexion.
En plus de l'élément de détection, le boîtier de la cellule de charge peut également contenir des unités supplémentaires, par exemple, un ADC, des pilotes de puissance, etc. Si la jauge de contrainte est numérique, il existe une unité de conversion d'un signal analogique (ADC).Considérons le principe de fonctionnement de l'élément capteur de la jauge de contrainte sur l'exemple d'un composant résistant à la contrainte - ils ont trouvé l'application la plus large.
Une jauge de contrainte résistive est un film flexible ou un substrat sur lequel une couche résistive est appliquée. S'il s'agit d'un capteur de film - pulvérisation mince ou feuille, si fil - sur un fil de substrat flexible est placé. La pulvérisation ou le fil sont posés sur une ligne d'enroulement.
Lors d'une action mécanique sur le substrat, il se plie, ce qui entraîne l'étirement du film, de la feuille ou du fil. En conséquence, dans un état tendu, sa surface en coupe transversale change (diminue) et la résistance augmente. Lorsque la pression diminue, le substrat revient à sa position d'origine, la couche résistive également, et sa résistance commence à diminuer et revient à la normale.
Les organes sensibles piézoélectriques fonctionnent en face. Lorsqu'une pression est appliquée au piézocristal, un champ électromagnétique se produit, tandis que la résistance des capteurs piézorésistifs constitués de couches minces de semi-conducteurs change également.
Vous pouvez également trouver des capteurs capacitifs - ce sont des appareils dont le principe de fonctionnement est de mesurer la capacité entre les plaques flexibles. Ainsi que les appareils électromagnétiques dans lesquels, sous l'influence du circuit magnétique, les caractéristiques du circuit changent.
Schéma de câblage
Comment fonctionne la cellule de charge, nous avons compris. Vous devez maintenant vous familiariser avec le schéma de connexion. Le schéma de principe de l'appareil qui lit le signal est illustré dans la figure ci-dessous. Sur celui-ci, vous voyez l'une des options pour amplifier et convertir le signal du capteur.
Si nous considérons le capteur à jauge de contrainte, il s'agit en réalité d'un pont de résistances, inclus comme suit. Ce circuit de commutation est appelé «pont Winston» ou pont de mesure.
Pour son fonctionnement, il ne suffit pas de connecter uniquement des fils de signal, vous avez également besoin de fils d'alimentation. Dans certains systèmes complexes, les fils peuvent également être connectés pour la stabilisation thermique ou d'autres fonctions.
La vidéo explique en détail ce que sont les capteurs à jauge de contrainte et comment ils fonctionnent:
Les capteurs modernes à jauge de contrainte, selon leur fonction, peuvent être utilisés dans des installations pour mesurer des fractions de gramme à des centaines de tonnes. En conséquence, pour chaque plage de poids, des jauges de contrainte d'une certaine conception et d'un certain type d'élément sensible sont sélectionnées. En plus des poids mesurés, les conditions dans lesquelles ils fonctionneront, ainsi que la classe de précision requise, jouent un rôle important dans le choix de l'instrumentation.
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