Тензометрические датчики крутящего момента

Тензометрические датчики крутящего момента позволяют непосредственно контролировать силовую характеристику вала машины. Это выгодно отличает датчики момента от других датчиков, позволяющих контролировать момент только косвенно, например, в электродвигателях (по току, напряжению и скорости вращения). Современные датчики крутящего момента по способу съема сигнала и питания тензометрического моста подразделяются на контактные (щеточные) и бесконтактные (телеметрические).

Пьезоэлектрические датчики силы

Пьезоэлектрические датчики силы основаны на пьезоэффекте. Достоинствами пьезоэлектрических преобразователей являются малые габариты, простота конструкции, высокая надежность, возможность измерять быстротекущие процессы, высокая точность преобразования механических напряжений в электрический заряд. Однако, такие датчики могут измерять только динамические силы и этим отличаются от тензодатчиков, которые являются более универсальными и могут использоваться как для статических, так и для динамических измерений сил и моментов.

Датчики давления

Датчики давления - это устройства, физические параметры которых изменяются в зависимости от давления измеряемой среды (жидкости, газа, пара). Непосредственно в датчике давления осуществляется преобразование давления в механическое перемещение индикатора (стрелки на шкале), релейный, аналоговый сигнал или цифровой сигнал, которые далее используются в пневматических и гидравлических приводах для контроля давления.

Как правило, датчики давления состоят из первичного преобразователя, в состав которого входит чувствительный элемент (приемник давления), схемы вторичной обработки сигнала, корпусных деталей, в том числе для герметичного соединения датчика с объектом и защиты от внешних воздействий и устройства вывода информационного сигнала. Приборы различаются пределами измерений, динамическими и частотными диапазонами, точностью измерения давления, допустимыми условиями эксплуатации, массогабаритными характеристиками, конструктивным исполнением (рис. 7.25).

По принципам преобразования давления в электрический сигнал различаются механические, тензометрические, пьезорезистивные, емкостные, индуктивные и другие датчики.

Рис. 7.25. Датчики давления

По типу измеряемого давления датчики делятся на абсолютные, относительные и дифференциальные.

Датчики абсолютного давления (например, барометр) измеряют абсолютное давление среды. Точкой отсчета считается давление в вакууме (P = 0 Па). Внутри датчика имеется вакуумная камера, из которой на этапе изготовления откачивают воздух. Эта камера отделяется диафрагмой (мембраной) от области, связанной с контролируемой средой. Под воздействием давления среды мембрана прогибается. Этот прогиб преобразуется в выходной электрический сигнал датчика (постоянное напряжение, ток или частоту). Таким образом, датчик "сравнивает" давление на входе с давлением в вакуумной камере – от этой разницы давлений и зависит выходной его сигнал.

Датчики относительного давления измеряют перепад давлений между рабочей областью (исследуемой средой) и окружающей средой. Измеряемое давление сравнивается с давлением окружающей среды. Различают датчики положительного давления (для измерения положительной разницы давлений) и датчики вакуума (для измерения отрицательной разницы давлений).

В дифференциальных датчиках (разности, перепада) давления используется тот же принцип измерения. Давление подается на обе стороны мембраны, а выходной сигнал зависит от разности давлений.

Манометры

Принцип действия стандартных (типовых) манометров основан на зависимости деформации чувствительного элемента (трубки Бурдона) от измеряемого давления. Под воздействием измеряемого давления свободный конец трубки перемещается и с помощью зубчато-рычажного механизма вращает стрелку индикатора (рис. 7.26).

Рис. 7.26. Манометр

Корпус промышленного виброустойчивого манометра заполнен глицерином или силиконовым маслом, что увеличивает срок службы манометра, но ограничивает его температурный диапазон.

Манометр с электроконтактной приставкой предназначен для управления внешними электрическими цепями в схемах автоматики. Электроконтактная группа и стрелка такого манометра механически связаны и при переходе стрелки за пороговое значение происходит замыкание или размыкание электрической цепи.

Реле давления

Реле давления (рис. 7.27) предназначены для коммутации электрических цепей в зависимости от изменения давления жидких и газообразных сред.

Рис. 7.27. Реле давления

Принцип действия реле давления состоит в переключении контакта при достижении давлением в сети заранее заданной "уставки". Реле при срабатывании замыкает/размыкает электрическую цепь.