Что такое датчик силы?

Датчик силы преобразует измеренные силы, представляющие силу, вес и давление, в передаваемые выходные сигналы. Эти сигналы могут отправляться на индикаторы, контроллеры или системы сбора данных, подключенные к компьютерам. Большинство датчиков силы имеют аналоговые или цифровые электронные, пневматические или гидравлические выходы, в зависимости от потребностей применения. Датчик силы может быть таким же маленьким, как головка штифта, измеряя всего лишь один грамм силы (1/28 от одной унции), или таким же большим, как столбец моста, измеряя сотни тонн (1 тонна равна 2000 фунтам или 909 килограммам). ,

Ранние датчики силы были гидравлическими. Цилиндры, сильфоны или диафрагмы преобразуют силы в сигналы давления, считываемые с индикаторов. Преимущество гидравлики состоит в том, что индикаторные указатели в разных местах на одной линии позволяют нескольким людям получать и использовать информацию одновременно. Другое заключается в том, что гидравлические системы по своей сути являются герметичными системами, что делает их, как правило, надежными, надежными и непроницаемыми для воды и других загрязняющих веществ.

Позже начали использоваться системы датчиков силы с пневматическими выходами, которые позволили легко интегрировать их в пневматические системы управления технологическим процессом, используя универсальное соглашение о выходе 3-15 фунтов на квадратный дюйм. Многие пользователи гидравлических систем просто устанавливали пневматический датчик давления в гидравлическом трубопроводе от уже установленного гидравлического датчика. Пневматические преобразователи силы также широко использовались для непосредственного управления обмоткой натяжных тормозов на прокатных машинах в бумажной промышленности.

Достижения в области техники тензодатчиков с 1950-х годов изменили способ измерения сил. Чувствительный элемент основывался на взаимосвязи между электрическим сопротивлением и удлинением, скручиванием или другим физическим искажением проводящей нити, фольги или тонкой пленки из ее нормального положения покоя. Когда эти проводники были связаны с балками, штифтами, валами или пластинами, они позволяли создавать высокоточные, воспроизводимые и прочные системы датчиков силы, называемые датчиками нагрузки. Они будут применяться в каждой области человеческого предпринимательства, от промышленности и торговли до транспорта, здравоохранения, научных исследований и персональной электроники. Они используются в бункерах, весах и для медицинских измерений, таких как артериальное давление.

Системы датчиков силы на основе тензометрических датчиков или тензодатчиков, как правило, недороги в производстве. Они включают в себя возбуждение напряжения для датчика и балансировочную мостовую цепь, секцию усилителя, масштабирование и электронику кондиционирования для выхода. Аналоговые выходы могут варьироваться от напряжений постоянного тока (DC), которые преобладают в научных, медицинских и оборонных приложениях, до стандартных выходов постоянного тока 4-20 миллиампер для промышленных систем управления. Датчики силы, напрямую подключенные к компьютерам и мультиплексорам, могут включать в себя последовательные интерфейсы RS-232, соединения по универсальной последовательной шине (USB) и промышленные магистрали передачи данных, такие как Modbus®. Пищевые весы на кухне сидящих на диете или цифровые датчики давления в шинах на кольцах для ключей оснащены миниатюрными датчиками силы с простыми жидкокристаллическими дисплеями (ЖК-дисплеями).