"Nauwkeurigheid - de beleefdheid van koningen!" In onze tijd neemt de relevantie van dit middeleeuwse Franse aforisme alleen maar toe. Voor het uitvoeren van nauwkeurige meetberekeningen in de productie en in het dagelijks leven worden steeds vaker apparaten op basis van rekstrookjes gebruikt.
Inhoud
Wat is een rekstrookje en waar zijn rekstrookjes voor?
Tensometrie (van het Latijnse tensus - beklemtoond) is een methode en techniek voor het meten van de spanning-rektoestand van een gemeten object of constructie. Het is een feit dat het onmogelijk is om de mechanische spanning direct te meten, dus de taak is om de vervorming van het object te meten en de spanning te berekenen met behulp van speciale technieken die rekening houden met de fysieke eigenschappen van het materiaal.
Het werk van rekstrookjes is gebaseerd op het rekeffect - dit is de eigenschap van vaste materialen om hun weerstand te veranderen met verschillende vervormingen. Rekstrooksensoren zijn apparaten die de elastische vervorming van een vast lichaam meten en de waarde ervan omzetten in een elektrisch signaal. Dit proces vindt plaats wanneer de weerstand van de sensorgeleider verandert wanneer deze wordt uitgerekt en samengedrukt. Ze zijn het belangrijkste element in instrumenten voor het meten van de vervorming van vaste stoffen (bijvoorbeeld machineonderdelen, constructies, gebouwen).
Apparaat en werkingsprincipe
De basis van de rekstrookje is een rekstrookje uitgerust met speciale contacten die aan de voorkant van het meetpaneel zijn bevestigd. Tijdens de meting staan de gevoelige contacten van het paneel in contact met het object. Hun vervorming treedt op, die wordt gemeten en omgezet in een elektrisch signaal dat wordt verzonden naar de verwerkings- en weergave-elementen van de gemeten waarde van de rekstrookje.
Afhankelijk van de omvang van het functionele gebruik, verschillen sensoren zowel in typen als in typen meetgrootheden. Een belangrijke factor is de vereiste meetnauwkeurigheid. Een load cell load cell bij de uitgang van de bakkerij is bijvoorbeeld absoluut niet geschikt voor elektronische farmaceutische weegschalen, waar elke honderdste gram belangrijk is.
Laten we de typen en typen moderne rekstrookjes in meer detail bekijken.
Koppel sensoren
Koppelsensoren zijn ontworpen om het koppel te meten op roterende delen van systemen zoals een motorkrukas of stuurkolom.Koppelrekstrookjes kunnen zowel statisch als dynamisch koppel bepalen door middel van contact of contactloze (telemetrische) methode.
Beam, cantilever en edge loadcellen
Dit type transducers wordt meestal gemaakt op basis van een parallellogramontwerp met een ingebouwd buigelement voor een hoge gevoeligheid en lineariteit van metingen. Spanningsmeters erin zijn bevestigd op de gevoelige delen van het elastische element van de sensor en zijn verbonden volgens het volledige brugschema.
Structureel heeft de balkbelastingcel speciale gaten voor ongelijkmatige belastingverdeling en detectie van druk- en trekvervormingen. Om het maximale effect te verkrijgen, worden rekstrookjes strikt georiënteerd door speciale markeringen op het oppervlak van de balk op het dunste punt. Zeer nauwkeurige en betrouwbare sensoren van dit type worden gebruikt om multisensor-meetsystemen te creëren in platform- of bunkerweegschalen. Ze vinden hun toepassing in het wegen van batchers, verpakkers van losse en vloeibare producten, kabelspanningsmeters en andere vermogensmeters.
Trek- en drukbelastingscellen
Trek- en drukbelastingcellen zijn meestal S-vormig, gemaakt van aluminium en gelegeerd roestvrij staal. Ontworpen voor bunkerweegschalen en batchers met een meetbereik van 0,2 tot 20 ton. S-vormige trek- en drukbelastingcellen kunnen worden gebruikt in kabel-, weefsel- en vezelmachines om de trekkracht van deze materialen te regelen.
Draad- en folie-rekstrookjes
Draad rekstrookjes zijn gemaakt in de vorm van een spiraal van draad met een kleine diameter en gemonteerd op een elastisch element of onderdeel dat getest wordt met lijm.Ze onderscheiden zich door:
- gemak van fabricage;
- lineaire afhankelijkheid van spanning;
- klein formaat en prijs.
Onder de tekortkomingen worden lage gevoeligheid, de invloed van temperatuur en vochtigheid van de omgeving op de meetfout, de mogelijkheid om alleen op het gebied van elastische vervormingen te gebruiken opgemerkt.
folie rekstrookjes zijn momenteel het meest voorkomende type rekstrookjes vanwege hun hoge metrologische eigenschappen en maakbaarheid. Dit kwam beschikbaar dankzij de fotolithografische technologie van hun fabricage. Geavanceerde technologie maakt het mogelijk om enkele rekstrookjes te verkrijgen met een basis van 0,3 mm, gespecialiseerde rekstrookjes en kettingen van rekstrookjes met een breed bedrijfstemperatuurbereik van -240 tot +1100 ºС, afhankelijk van de eigenschappen van de meetroostermaterialen.
Voor- en nadelen van rekstrookjes
Rekstrookjes worden veel gebruikt vanwege hun eigenschappen:
- de mogelijkheid van een monolithische verbinding van het rekstrookje met het onderzochte onderdeel;
- kleine dikte van het meetelement, wat zorgt voor een hoge meetnauwkeurigheid met een fout van 1-3%;
- gemakkelijke bevestiging, zowel op vlakke als gebogen oppervlakken;
- het vermogen om dynamische vervormingen te meten die veranderen met een frequentie tot 50.000 Hz;
- de mogelijkheid om metingen uit te voeren in moeilijke omgevingsomstandigheden in het temperatuurbereik van -240 tot +1100˚С;
- de mogelijkheid om op veel punten van de onderdelen tegelijkertijd parameters te meten;
- de mogelijkheid om de vervorming te meten van objecten die zich op grote afstanden van rekstrooksystemen bevinden;
- het vermogen om vervormingen in bewegende (roterende) onderdelen te meten.
Van de tekortkomingen moet worden opgemerkt:
- invloed van weersomstandigheden (temperatuur en vochtigheid) op de gevoeligheid van sensoren;
- onbeduidende veranderingen in de weerstand van de meetelementen (ongeveer 1%) vereisen het gebruik van signaalversterkers.
- wanneer rekstrookjes werken in omgevingen met hoge temperaturen of agressieve omgevingen, zijn speciale maatregelen vereist om ze te beschermen.
Basis bedradingsschema's
Laten we dit bekijken aan de hand van het voorbeeld van het aansluiten van rekstrookjes op huishoudelijke of industriële weegschalen. Een standaard loadcel voor weegschalen heeft vier meerkleurige draden: twee ingangen zijn voeding (+Ex, -Ex), de andere twee zijn meetuitgangen (+Sig, -Sig). Er zijn ook opties met vijf draden, waarbij een extra draad als afscherming voor alle anderen dient. De essentie van het werk van de gewichtsmeetsensor van het straaltype is vrij eenvoudig. Er wordt stroom geleverd aan de ingangen en de spanning wordt verwijderd van de uitgangen. De spanningswaarde is afhankelijk van de toegepaste belasting op de meetsensor.
Als de lengte van de draden van de weegcel naar de ADC-eenheid aanzienlijk is, zal de weerstand van de draden zelf de aflezing van de schalen beïnvloeden. In dit geval is het raadzaam om een terugkoppelingscircuit toe te voegen dat de spanningsval compenseert door de fout te corrigeren van de weerstand van de draden die in het meetcircuit zijn ingevoerd. In dit geval heeft het aansluitschema drie paar draden: voeding, meting en verliescompensatie.
Toepassingsvoorbeelden voor rekstrookjes
- weegelement.
- meting van rekkrachten bij de verwerking van metalen door druk op stanspersen en walserijen.
- monitoring van spanning-rektoestanden van bouwconstructies en constructies tijdens hun montage en gebruik.
- hogetemperatuursensoren gemaakt van hittebestendig gelegeerd staal voor metallurgische ondernemingen.
- met RVS elastisch element voor metingen in chemisch agressieve omgevingen.
- voor drukmeting in olie- en gasleidingen.
Eenvoud, gemak en maakbaarheid van rekstrookjes zijn de belangrijkste factoren voor hun verdere actieve implementatie, zowel in metrologische processen als in het dagelijks leven als meetelementen van huishoudelijke apparaten.
Vergelijkbare artikelen:
