7 pytań o czujniki siły, na które chcesz znać odpowiedź

Dobierając czujnik siły do aplikacji należy odpowiedzieć na kilka istotnych pytań. W artykule przedstawiamy odpowiedzi na najczęstsze z nich.

Podstawowym elementem każdej wagi elektronicznej a także innych urządzeń mierzących siły ściskające i rozciągające, naprężenia, itp. są czujniki tensometryczne popularnie nazywane tensometrami. Najszerzej stosowane są obecnie czujniki oporowe, które charakteryzują się wieloma zaletami takimi jak duża czułość i dokładność, małe wymiary, odporność na drgania i wstrząsy czy możliwość pracy w wysokich temperaturach i ciśnieniach. Dobierając czujnik do aplikacji należy odpowiedzieć na kilka istotnych pytań. Poniżej przedstawiamy odpowiedzi na najczęstsze z nich.

1. Czym jest czułość czujnika i jakie jednostki są stosowane do jej pomiaru?

Czułość tensometrycznego czujnika siły jest wyrażana w mV/V (miliwolt na wolt) i jest równa napięciu wyjściowemu czujnika przy zasilaniu 1V i obciążeniu nominalnym. Standardowe czujniki są produkowane z czułością od 1 mV/V do 3 mV/V, z czego najczęściej spotykane są czujniki z czułością 2 mV/V lub 1,5 mV/V. Karty katalogowe zawierają wartości nominalne.

Dokładna wartość może nieznacznie różnić się od wartości nominalnej, o kilka procent. Na przykład czujnik o nominalnej czułości 2 mV/V może mieć dokładną wartość 1,9836 mV/V. Dokładna wartość jest podana w protokole dostarczonym wraz z czujnikiem.

2. Jak obliczyć napięcie wyjściowe czujnika?

Napięcie wyjściowe czujnika zależy od trzech czynników:

czułości czujnika C(mV/V)
napięcia zasilania czujnika Uc(V)
siły obciążenia Fx

Napięcie wyjściowe czujnika o nominalnym zakresie Fn można obliczyć za pomocą tego wzoru: Us = (C * Uc * Fx) / Fn.

Przykład. Czułość czujnika wynosi C = 1,9836 mV/V, zakres Fn = 5 kN. Czujnik jest zasilany napięciem 10 V DC i obciążony siłą Fx = 3,5 kN. Napięcie wyjściowe wyniesie: Us = (1,9836 * 10 * 3,5) / 5 = 13,89 mV. Jeśli Fn = 0 kN, napięcie wyjściowe wynosi Us = 0 mV. Jeśli zakres nominalny Fx = Fn = 5 kN, wówczas Us = 19,836 mV. Oznacza to, że napięcie wyjściowe zależy od obciążenia i zmienia się liniowo w zakresie 0 ... 19,836 mV. Uwaga: Zerowy stan czujnika jest pomijany w obliczeniach.

3. Jak wybrać optymalny zakres czujnika?

Mierzona siła nie może nigdy przekraczać zakresu określonego przez producenta czujnika, nawet przez krótki czas. Może to spowodować trwałe uszkodzenie czujnika. Z tego powodu nie zalecamy stosowania całego zakresu czujnika, lecz zachowanie rezerwy. W przypadku obciążeń statycznych zalecamy, aby siła nie przekraczała 75%, a w przypadku obciążeń dynamicznych 50% zakresu.

4. Jaka jest różnica między czujnikiem wykonanym z aluminium a czujnikiem wykonanym ze stali nierdzewnej?

Rodzaj materiału, z którego wykonany jest korpus czujnika, dobierany jest w zależności od zakresu czujnika. Ogólnie rzecz biorąc, czujniki wykonane z aluminium są mniej odpowiednie do stałych obciążeń, ponieważ mają wyższy współczynnik pełzania.

5. Jaka jest różnica w kierunku przyłożonej siły?

Każdy czujnik siły może mierzyć siłę w kierunku ściskania i rozciągania. Jedynym ograniczeniem jest ich konstrukcja mechaniczna, na przykład brak gwintów, za które czujnik mógłby zostać pociągnięty. Czujniki produkowane przez firmę EMSYST są kalibrowane w jednym kierunku siły. Oznacza to, że pomiar w przeciwnym kierunku będzie nieco bardziej niedokładny. Kierunek kalibracji jest określany przez klienta podczas składania zamówienia.

6. Jaką dokładność mają czujniki siły?

Dokładność czujników jest wyrażana przez klasę dokładności. Firma EMSYST produkuje czujniki o klasie dokładności 0,5 i 0,2. Przykład: Dla czujnika o zakresie 1kN i klasie dokładności 0,2 błąd wynosi ± 2N.

7. Jaki jest cel zastosowania wzmacniacza sygnału?

Wyjście z czujnika siły tensometru zależy od jego czułości i napięcia zasilania. Zazwyczaj jest ono równe kilku miliwoltom. Wzmacniacz sygnału wzmacnia to napięcie wyjściowe do poziomu standardu przemysłowego (0 ... 10 V) lub konwertuje je na wyjście prądowe (4 ... 20 mA), a także dostarcza czujnikowi stabilne napięcie zasilania. Czujnik może pracować i dokonywać pomiarów nawet bez wzmacniacza sygnału, natomiast najczęściej stosuje się kombinację: czujnik wraz ze wzmacniaczem.

Szczegółowe informacje o czujnikach siły w naszej ofercie znajdziesz na tej stronie.

Sprawdź też ofertę urządzeń pomiarowych do czujników siły i wzmacniaczy, które możesz kupić w naszym sklepie internetowym.

Wciąż masz pytania? Skontaktuj się z naszymi doradcami, którzy pomogą Ci w doborze odpowiedniego rozwiązania.