Тензодатчик схема подключения: Тензодатчик HX711 — подключение весов к Arduino

Содержание

Схема подключения тензодатчика

Также он может называться консольным тензодатчиком, балкой сдвига, балкой изгиба, консольной балкой и балкой среза. Консольным датчикам этой серии присущи самые лучшие качества весоизмерительных компонентов — низкая цена, простота монтажа и эксплуатации, широкий диапазон НПИ наибольшего предела измерения , различные варианты исполнения чувствительного тензорезисторного элемента и корпуса. Датчик Keli SQB используется в производстве промышленных платформенных, паллетных, стержневых и животноводческих весов. Также его можно встретить в бункерных и емкостных весах, системах взвешивания, встроенных в технологические промышленные линии, весовом оборудовании для фермерских хозяйств и агропромышленного комплекса. Ссылка на чертеж.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Дозатор на Arduino — Как подключить тензодатчик к HX711

Подключение тензодатчика к Ардуино


Электрика и электрооборудование, электротехника и электроника — информация! На многих предприятиях существует необходимость для измерения различных параметров, изменения состояния деталей, различных конструкций. Для решения этих задач используются тензометрические датчики. Они преобразовывают величину деформации в электрический сигнал.

Это получается за счет уменьшения или увеличения сопротивления датчика во время деформации, нарушения геометрии формы датчика от сжатия или растяжения. В результате определяется значение деформации. Резистивный преобразователь, является главной составной частью высокоточных устройств и приборов. Изготавливают датчик из чувствительного тензорезистора, представляющего собой тонкую алюминиевую проволоку или фольгу.

Резистор в результате деформации изменяет свое сопротивление, подает сигнал на индикатор. Модели датчиков разнообразны, но чаще всего используется датчик определения веса, который изготавливается в различных вариантах: шайбовый, бочковой, S-образный.

Исходя из назначения подбирается необходимое исполнение. Тензометрические датчики имеют классификацию, как по форме, так и по особенностям конструкции, которая зависит от вида чувствительного элемента. Применяется в виде наклеивания на поверхность. Конструкция датчика состоит из фольговой ленты 12 мкм.

Частично пленка плотная, остальная часть решетчатая. Эта конструкция отличительна тем, что к ней можно припаять вспомогательные контакты. Такие датчики легко используются при низких температурах.

Такие виды производятся из тензочувствительных пленок, имеющих специальное напыление, повышающее чувствительность датчика. Эти измерители удобно применять для контроля динамической нагрузки. Пленки изготавливаются из германия, висмута, титана.

Они называются одноточечные, так как измерение происходит не на площади, а в одной точке, в отличие от датчиков из фольги и пленки. Проволочными датчиками можно контролировать растяжение и сжатие. Тензометрические датчики представляет собой конструкцию из тензорезистора, имеющего контакт на панели. Она соприкасается с телом для измерения.

Принципиальная схема действия датчика заключается в действии на чувствительный элемент исследуемой детали. Для подключения датчика к питанию используются электроотводы, соединенные с чувствительной пластиной. В контактах существует постоянное напряжение. На тензодатчик кладется деталь через подложку. Вес детали разрывает цепь путем деформации. Деформация видоизменяется в сигнал тока.

Мост измерения тензодатчика дает возможность измерить минимальные нагрузки, расширяя этим применяемость прибора. Схема подключения мостом датчика основывается на законе Ома. Если сопротивления равны, то проходящий ток будет одинаковым.

Тогда можно сказать, что принцип работы датчика заключается в определении внешнего фактора с помощью внутреннего. В быту тензометрические датчики работают в весах. Тензорезисторы подключены с поверхностью работы весов. Подключение к питанию весов осуществляется через батареи. Этот контрольный прибор имеет высокую точность. Существуют приборы с чувствительностью гораздо выше этого.

Их работа основана на контроле действия силы. Значение силы давления прямопропорционально преобразованному сигналу тензодатчика. Датчики силы, другими словами динамометры входят в состав приборов, измеряющих вес. Их отсутствие делает невозможным работу системы по автоматизированию техпроцессов на производстве. Они используются в сельском хозяйстве, строительстве, металлургии.

Этот тип датчиков самый новый, появился после возникновения робототехники. Тактильные датчики делятся на: датчики усилия, касания, проскальзывания.

Первые два определяют силу и отличаются сигналом. От других они отличаются небольшой толщиной из-за применения специальных материалов, обладающих прочностью, эластичностью, гибкостью.

Конструкция состоит из 2-х пластин 1 и 2. Между ними находится прокладка 3 с ячейками из изоляционного материала. Один провод соединен с верхней, второй с нижней пластиной. При воздействии силы на верхнюю пластину она прогибается и замыкается с нижней.

Падение напряжения на резисторе является сигналом выхода. Это широко применяемый вид датчиков, так как интервал усилий работы составляет от 5 Н до 5 МН, используются для разных нагрузок. Преимуществом его стала линейность сигнала выхода. Рабочий элемент — тензорезистор, состоящий из проволоки на гибкой подложке.

Датчик приклеивают к измеряемому предмету. Под действием деформации изменяется сопротивление резистора, а соответственно подающего сигнала. В этом типе датчиков применяются два эффекта: обратный и прямой. Элемент чувствительности датчика — резонатор. Пьезоэффект обратный обуславливается напряжением, которое вызывает заряды, это называется прямым пьезоэффектом.

Колебания резонатора вызывают резонансные колебания. Пьезорезонансные датчики подключаются по разным схемам. На рисунке изображена схема с генератором частоты и фильтра резонанса. Сила действует на резонатор, изменяет настройки частоты фильтра, от которых зависит напряжение выхода. Работа заключается на основе прямого пьезоэффекта. Им обладают такие материалы: кристаллы титаната бария, турмалина, кварца. Они химически устойчивы, имеют высокую прочность, их свойства мало зависят от окружающей температуры.

Суть эффекта состоит в действии силы на материал. Возникают заряды разной полярности, величина которых зависит от силы. Датчик состоит из корпуса, двух пьезопластин, выводов. При воздействии силы пластины сжимаются, возникает напряжение, поступающее на усилитель сигнала.

Магнитострикция является основным явлением для работы датчиков этого типа. Такой эффект меняет геометрию размеров в магнитном поле. Изменение геометрии изменяет магнитные свойства, что называется магнитоупругого эффекта. При снятии усилия свойства тела возвращаются. Это определяется изменением расположения атомов в решетке кристаллов в магнитном поле или под действием силы. В нашем варианте катушка индуктивности расположена на ферромагнитном сердечнике. От силы сердечник деформируется, получая состояние напряженности.

Изменение сердечника дает изменение его проницаемости, а, следовательно, изменяется магнитное сопротивление и индуктивность катушки. Широко применяемыми стали датчики с двумя катушками. Первичная — запитана генератором, во вторичной образуется ЭДС. Во время деформации магнитная проницаемость меняется. В результате меняется ЭДС 2-й обмотки. Это параметрический тип датчиков, представляющий собой конденсатор.

Чем больше площадь пластин, тем больше емкость. А чем больше промежуток между пластинами, тем меньше емкость. Это свойство применяют для конструкции емкостных датчиков. Чтобы было удобно пользоваться измерениями, емкость преобразуют в ток. Для этого пользуются разными схемами подключения. Для получения точных результатов рекомендуется делать контроль измерения при комнатной температуре.

Подключить тензометрические датчики можно легко самому, используя схему. Перед приобретением тензодатчиков определите длину кабеля подключения. Если короткий кабель наращивать в длину, то точность измерения индикатором будет значительно меньше. Оптимизацию этого параметра можно произвести контроллером SE 01, который действует вместо усилителя.

Если в конструкции весов применяются разные индикаторы, то их соединяют по параллельной схеме с помощью специальных коробок. Проводники датчиков обязательно заземляются, независимо от вида питания. Установка заземления производится в общей одной точке. Для этих целей применяется коробка для разветвления.


Тензодатчик с HX711 для построения своих весов и автоматизации процессов

Микросхема HX позволяет с высокой точностью получать показания веса или давления, оказываемого на тензодатчик он же — тензорезистор. Это позволяет подключать к микросхеме HX до 2 независимых тензодатчиков! Однако, следует помнить, что чем выше коэффициент усиления, тем выше точность измерения показаний. Тензорезистивные датчики предназначены для создания на их основе весов, датчиков давления или концевых датчиков. В основе своей конструкции имеют тонкоплёночные резисторы, которые изменяют своё сопротивление при деформации. Следует также отметить, что показания тензодатчиков зависят от температуры окружающей среды — при разных температурах показания могут отличаться. Помните это и используйте «тарирование» обнуление значений датчика каждый раз при резких перепадах температуры.

Схема подключения датчика является стандартной для всех моделей компании Кели: 4-х проводная схема. Питание (+) Красный, Питание (-) Черный.

Цифровой тензодатчик ZET 7111

Для проведения точных измерительных вычислений на производстве и в быту все шире используются приборы на основе тензометрических датчиков. Тензометрия от лат. Дело в том, что нельзя напрямую измерить механическое напряжение, поэтому задача состоит в измерении деформации объекта и вычислении напряжения при помощи специальных методик, учитывающих физические свойства материала. В основе работы тензодатчиков лежит тензоэффект — это свойство твёрдых материалов изменять своё сопротивление при различных деформациях. Тензометрические датчики представляют собой устройства, которые измеряют упругую деформацию твердого тела и преобразуют её величину в электрический сигнал. Этот процесс происходит при изменении сопротивления проводника датчика при его растяжении и сжатии. Они являются основным элементом в приборах по измерению деформации твёрдых тел например, деталей машин, конструкций, зданий. Основу тензодатчика составляет тензорезистор, оснащенный специальными контактами, закрепленными на передней части измерительной панели. В процессе измерения чувствительные контакты панели соприкасаются с объектом. Происходит их деформация, которая измеряется и преобразуется в электрический сигнал, передаваемый на элементы обработки и отображения измеряемой величины тензометрического датчика.

Как проверить тензодатчик или диагностика неисправностей в работе тензодатчиков

Тензодатчик он же — тенезометрический преобразователь — достаточно простой электромеханический прибор, преобразующий деформацию регистрирующего механического устройства в электрический сигнал. Физические основы работы датчиков давления сформулированы давно, а вот широкое распространение в быту и незаменимость в различных промышленных отраслях — заслуга современных инженеров. Принцип работы тензометрического устройства основан на изменении сопротивления проводника при механическом воздействии на него. В наиболее простом конструкционном исполнении датчик представляет собой мелкоячеистую проводниковую сетку, закрепленную на токопроводящую основу, например, металлическую фольгу. Принцип работы тензодатчика в человеческом виде — если где-то надавить или стукнуть, умный прибор определит место, силу и даже время удара.

Сайт помогает найти что-нибудь интересное в огромном ассортименте магазинов и сделать удачную покупку.

Тензодатчики для электронных весов, дозаторов, систем контроля нагрузки

Для вывода значения веса на экран компьютера и в буфер обмена можно использовать универсальную программу ScaleView. В архиве программы есть HELP с пояснениями к работе. Для упрощения работы с весами МК-С в комплекте поставки есть утилита. Она позволяет упростить ввод данных о весе и вести журнал работы. ERROR 11 — ошибка, указывающая на невозможность войти в весовой режим вследствие нагруженности платформы при включении.

Тензодатчики и НХ711. Руководство пользователя.

Автомобильные весы. Вагонные весы. Как выбрать весы. Новости компании. Весовые индикаторы. Схемы подключения тензодатчиков к весовым индикаторам типа «Микросим». В приборах Микросим БМ применяется другой тип разъема не такой как в Б!

Тензодатчики могут использоваться в применениях, которые Благодаря своим небольшим размерам тензодатчики 20 мА, 2- или 3-проводная схема.

Что такое тензодатчик, типы тензометрических датчиков, схема подключения и их применение

Материал, представленный в данной статье рассчитан на новичков, но, возможно, будет полезен и опытным специалистам. С каждым годом тензодатчики находят все большее применение в различных технических областях. Многие компании предлагают богатый ассортимент тензодатчиков различного качества и по различным ценам.

Минимальный комплект, необходимый для проведения измерений, включает в себя цифровой датчик и преобразователь интерфейса с программным обеспечением ZETLAB Преобразователь интерфейса приобретается отдельно. Входные данные преобразуются в результирующую величину или по линейному закону с наклоном, заданным в виде коэффициента передачи или по кусочно-линейному закону по калибровочной таблице. Преобразователь интерфейса синхронизирует цифровые датчики между собой. Это позволяет наблюдать взаимодействие в различных точках расположение цифровых датчиков обьекта и строить эпюры.

Электрика и электрооборудование, электротехника и электроника — информация!

Для выполнения диагностики Вам понадобится:. В случае отсутствия специализированного оборудования для проверки тензодатчиков, ее можно произвести с помощью следующих устройств:. Для выявления неисправности тензодатчика достаточно провести 4 основных типа испытаний. Рассмотрим последовательность их выполнения и для чего они необходимы:. Для выполнения данного теста, необходимо подключить мегомметр к кабелю тензодатчика и проверить на наличие тока утечки между корпусом тензодатчика и токоведущими частями. Если значение сопротивления изоляции меньше 1кОм — это свидетельствует о явном коротком замыкании. Короткое замыкание может быть между корпусом тензодатчика и токоведущими частями тензорезисторами , а также в кабеле.

Существует два варианта схем подключения тензодатчиков веса к весовому терминалу или индикатору. Это 4- х проводная и 6-ти проводная схемы. Далее рассмотрим отличие этих двух схем подключения, достоинства и недостатки каждой. В зависимости от типов весов грузоприемное устройство устанавливается на разное количество тензодатчиков.


принцип работы и подключение тензометрического датчика

«Точность – вежливость королей!» В наше время актуальность этого средневекового французского афоризма только растет. Для проведения точных измерительных вычислений на производстве и в быту все шире используются приборы на основе тензометрических датчиков.

Что такое тензометрия и для чего нужны тензодатчики

Тензометрия (от лат. tensus — напряжённый) — это способ и методика измерения напряжённо-деформированного состояния измеряемого объекта или конструкции. Дело в том, что нельзя напрямую измерить механическое напряжение, поэтому задача состоит в измерении деформации объекта и вычислении напряжения при помощи специальных методик, учитывающих физические свойства материала.

В основе работы тензодатчиков лежит тензоэффект — это свойство твёрдых материалов изменять своё сопротивление при различных деформациях. Тензометрические датчики представляют собой устройства, которые измеряют упругую деформацию твердого тела и преобразуют её величину в электрический сигнал. Этот процесс происходит при изменении сопротивления проводника датчика при его растяжении и сжатии. Они являются основным элементом в приборах по измерению деформации твёрдых тел (например, деталей машин, конструкций, зданий).

Устройство и принцип работы

Основу тензодатчика составляет тензорезистор, оснащенный специальными контактами, закрепленными на передней части измерительной панели. В процессе измерения чувствительные контакты панели соприкасаются с объектом. Происходит их деформация, которая измеряется и преобразуется в электрический сигнал, передаваемый на элементы обработки и отображения измеряемой величины тензометрического датчика.

В зависимости от сферы функционального использования датчики различаются как по типам, так и по видам измеряемых величин. Важным фактором является требуемая точность измерения. Например, тензодатчик грузовых весов на выезде с хлебозавода совершенно не подойдет к электронным аптекарским весам, где важна каждая сотая часть грамма.

Рассмотрим более предметно виды и типы современных тензометрических датчиков.

Датчики крутящего момента

Датчики крутящего момента предназначены для измерения крутящего момента на вращающихся частях таких систем, как коленвал двигателя или рулевой колонки. Тензодатчики крутящего момента могут определять как статический, так и динамический момент контактным либо бесконтакным (телеметрическим) способом.

Тензодатчики балочного, консольного и кромочного типов

Эти типы датчиков изготавливают обычно на основе параллелограммной конструкции со встроенным элементом изгиба для высокой чувствительности и линейности измерений. Тензорезисторы в них закрепляются на чувствительных участках упругого элемента датчика и соединяются по схеме полного моста.

Конструктивно балочный тензодатчик имеет специальные отверстия для неравномерного распределения нагрузки и выявления деформаций сжатия и растяжения. Для получения максимального эффекта тензорезисторы по специальным меткам строго ориентируют на поверхности балки в ее самом тонком месте. Высокоточные и надежные датчики этого типа используют для создания многодатчиковых измерительных систем в платформенных или бункерных весах. Нашли они свое применение и в весовых дозаторах, фасовщиках сыпучих и жидких продуктов, измерителях натяжения тросов и других измерителях силовых нагрузок.

Тензодатчики силы растяжения и сжатия

Тензодатчики силы растяжения и сжатия, как правило, имеют S-образную форму, изготавливаются из алюминия и легированной нержавеющей стали. Предназначены для бункерных весов и дозаторов с пределом измерения от 0,2 до 20 тонн. S-образные тензодатчики силы растяжения и сжатия могут использоваться в станках по производству кабелей, тканей и волокон для контроля силы натяжения этих материалов.

Тензорезисторы проволочные и фольговые

Проволочные тензорезисторы делают в виде спирали из проволоки малого диаметра и крепят на упругом элементе или исследуемой детали с помощью клея. Их отличает:

  • простота изготовления;
  • линейная зависимость от деформации;
  • малые размеры и цена.

Из недостатков отмечают низкую чувствительность, влияние температуры и влажности среды на погрешность измерения, возможность применения только в сфере упругих деформаций.

Фольговые тензорезисторы в настоящее время являются наиболее распространенным типом тензорезисторов из-за их высоких метрологических качеств и технологичности производства. Это стало доступным благодаря фотолитографической технологии их изготовления. Передовая технология позволяет получать одиночные тензорезисторы с базой от 0,3 мм, специализированные тензометрические розетки и цепочки тензорезисторов с широким рабочим температурным диапазоном от –240 до +1100 ºС в зависимости от свойств материалов измерительной решетки.

Преимущества и недостатки тензодатчиков

Широкое применение тензодатчики получили благодаря своим свойствам:

  • возможности монолитного соединения датчика деформации с исследуемой деталью;
  • малой толщине измерительного элемента, что обеспечивает высокую точность измерения с погрешностью 1-3 %;
  • удобстве крепления, как на плоских, так и на криволинейных поверхностях;
  • возможности измерения динамических деформаций, меняющихся с частотой до 50000 Гц;
  • возможности проведения измерений в сложных условиях окружающей среды в температурном интервале от -240 до +1100˚С;
  • возможности измерений параметров одновременно во многих точках деталей;
  • возможности измерения деформации объектов, расположенных на больших расстояниях от тензометрических систем;
  • возможностью измерения деформаций в движущихся (крутящихся) деталях.

Из недостатков следует отметить:

  • влияние метеоусловий (температуры и влажности) на чувствительность датчиков;
  • незначительные изменения сопротивления измерительных элементов (около 1%) требует применение усилителей сигналов.
  • при работе тензодатчиков в условиях высокотемпературной или агрессивной среды необходимы специальные меры их защиты.

Основные схемы подключения

Рассмотрим это на примере подключения тензометрических датчиков к бытовым или промышленным весам. Стандартный тензодатчик для весов имеет четыре разноцветных провода: два входа — питание (+Ex, -Ex), два других — измерительные выходы (+Sig, -Sig). Встречаются также варианты с пятью проводами, где дополнительный провод служит в качестве экрана для всех остальных. Суть работы весового измерительного датчика балочного типа довольно проста. На входы подается питание, а с выходов снимается напряжение. Величина напряжения зависит от приложенной нагрузки на измерительный датчик.

Если длина проводов от весового тензодатчика до блока АЦП значительна, то сопротивление самих проводов будет влиять на показание весов. В этом случае целесообразно добавить цепь обратной связи, которая компенсирует падение напряжения путем корректировки погрешности от сопротивления проводов, вносимую в измерительную цепь. В этом случае схема подключения будет иметь три пары проводов: питания, измерения и компенсации потерь.

Примеры использования тензометрических датчиков

  • элемент конструкции весов.
  • измерение усилий деформации при обработке металлов давлением на штамповочных прессах и прокатных станах.
  • мониторинг напряженно-деформационных состояний строительных конструкций и сооружений при их возведении и эксплуатации.
  • высокотемпературные датчики из жаропрочной легированной стали для металлургических предприятий.
  • с упругим элементом из нержавеющей стали для измерений в химически агрессивной среде.
  • для измерения давления в нефте и газопроводах.

Простота, удобство и технологичность тензодатчиков — основные факторы для дальнейшего активного их внедрения, как в метрологические процессы, так и использования в повседневной жизни в качестве измерительных элементов бытовой техники.

Тензодатчик Тензо-М М50-С3-2т

Тензодатчик Тензо-М М50-С3-2т

Краткое описание:

Тензодатчики серии М семейство тензодатчиков мембранного типа, в основном 

используемых для взвешивания емкостей и баков. Благодаря конструктивным особенностям

тензодатчики легко встраиваются в весоизмерительные системы. При этом обеспечивается

высокая надежность встройки. Датчики могут работать в любых условиях окружающей среды.

Максимальная нагрузка: 2 т

Особенности:

Датчики изготовлены из материалов и комплектующих лучших мировых производителей

Герметизация датчика производится крышкой из нержавеющей стали, прикрепленной к 

упругому элементу с помощью лазерной сварки

Каждый датчик проходит проверку на герметичность гелиевым течеискателем

Тензодатчики проходят испытания на эталонных силозадающих машинах производства «Тензо-М»

Машины аттестованы в качестве эталонов первого разряда согласно Государственной поверочной

схеме для средств измерения силы (ГОСТ Р 8.663-2009)

Потребителю тензодатчики поставляются подобранными по группам для совместного использования

в весах

Стандартная комплектация:

Исполнение согласно ГОСТ Р 8.726-2010: 3000 поверочных интервалов

Длина кабеля 3м

Четырехпроводная схема подключения

Экран кабеля не соединен с корпусом тензодатчика

Взрывозащищенное исполнение в соответствии с требованиями ГОСТ Р51330.0-99 (МЭК 60079-0-98)

ГОСТ Р51330.10-99 (МЭК 60079-11-99). OExiaIICT6 X

Опции:

Рабочий диапазон температур -50… +50°С

Исполнение согласно ГОСТ Р 8.726-2010: 1000 поверочных интервалов

Длина кабеля от 2 до 100м

Шестипроводная схема подключения

Напряжение питания от 2 до 36В

Свидетельство о поверке

Металлорукав.

Тип   М50
Наибольший предел измерения (НПИ) кг 500
Класс точности по ГОСТ Р 8.726-2010   C3
Число поверочных интервалов   3000
Минимальный поверочный интервал НПИ 10000
Рабочий коэффициент передачи (РКП) мВ/В 2 ±0,002
Начальный коэффициент передачи (НКП) % от РКП < 3
Комбинированная погрешность ≤ ±0,020
Ползучесть (30 мин.) ≤ ±0,025
Изменение НКП от температуры % от РКП/°С ≤ ±0,0014
Изменение РКП от температуры ≤ ±0,0011
Наибольшее напряжение питания постоянного тока В 12
Сопротивление входное Ом 750±15
Сопротивление выходное 700±1
Сопротивление изоляции ГОм ≥ 5
Диапазон термокомпенсации °С -10… +40
Рабочий диапазон температур -30… +50
Диапазон температур хранения -40… +50
Степень защиты по ГОСТ 14254   IP68
Допустимая перегрузка в течение не более 1 часа % от НПИ 25
Разрушающая нагрузка 300
Материал датчика   Нержавеющая сталь

Как подключить 3-х проводный тензодатчик и тензодатчик и усилитель?

Я не буду комментировать дизайн схемы, так как это, кажется, привлекает много внимания, но я построил проект, в котором я взломал весы для ванной комнаты, чтобы он был включен по сети и имел веб-сервер для обслуживания текущего веса, и я есть несколько мыслей о том, чтобы собрать все это вместе.

Прежде чем строить усилитель, чтобы получить общее представление о том, как настроить усиление, сначала соберите схему тензодатчика, включите его и используйте мультиметр (который намного более чувствителен, чем АЦП вашего Arduino) для измерения выходного сигнала. напряжение от вашей тензометрической цепи с максимальной ожидаемой нагрузкой. Затем, когда вы строите схему усилителя, вы можете выбрать резисторы усиления, которые доводят максимальную выходную мощность усилителя до 5 В (образец АЦП Arduino 0-5 В), и вы получите максимальный диапазон из вашего АЦП.

Причина для этого заключается в том, что диапазон и разрешение АЦП ограничены и сдержаны, поэтому, если вы хотите измерить 0-1000 фунтов при 10-битном разрешении АЦП AVR, вы в лучшем случае будете с точностью до фунт, если выходной сигнал вашего усилителя идет от 0-5 В, а вес увеличивается от 0-1000 фунтов. Если вы просто недооцениваете это или угадываете с помощью резисторов усиления, или начинаете с чисто проб и ошибок, вам становится скучно и вы не используете полный диапазон, вы отбросите точность. Скажем, вы собираете вместе усилитель, и он дает только 0-2,5 В, тогда вы будете выбрасывать половину диапазона и с точностью до 2 фунтов. для того же диапазона 1000 фунтов.

Это зависит от проекта и от того, насколько вы заботитесь. Когда я строил свою взломанную шкалу, мне требовался диапазон 0-200 фунтов, но я не очень заботился о точности. По сути, моя цель состояла в том, чтобы определить, был ли контейнер на весах пустым или заполненным, возможно, с очень низким разрешением, превышающим такое, как 1/8 полное, 3/4 полное, такого рода вещи. Я только что построил простейшую схему дифференциального усилителя с одним операционным усилителем, которую смог найти с первым операционным усилителем низкого напряжения, который был у меня в сумке с частями, с усилением, установленным так, чтобы он насыщал АЦП на уровне ~ 200 фунтов. Даже с этой сверхпростой конструкцией она удивительно точна и линейна, безусловно, хороша для фунта (это значительно лучше, чем это, но мне даже не нужна была точность в фунтах, поэтому, когда я ее калибровал, я прибавил в весе с шагом 5 фунтов, чтобы построить моя таблица данных калибровки).

Схема добавлена ​​по запросу:

Это более или менее схема для схемы, которую я построил, но я собрал ее на макете без припоя, так что, надеюсь, не было слишком много полевой инженерии в том, что я на самом деле работаю. Удаленная часть представляла собой дополнительный резистор и потенциометр, который должен был настраивать схему тензодатчика, чтобы выходной сигнал был ровно 0 В без нагрузки, но я получил очень небольшое положительное напряжение, независимо от того, что я сделал, и это не было не важно, поэтому я не стал его отлаживать. Sig + / Sig- — это те места, где тензодатчики подключены к цепи усилителя. Я не создавал свою схему тензодатчика, я использовал шкалу, поэтому я не чувствую, что знаю о деталях работы с тензодатчиками, я просто понял, как использовать то, что было там. У меня было две пары датчиков, и каждая пара имела V +, V- и сигнальный провод.

Значения резисторов в моей цепи не обязательно что-то значат для вас, потому что они были выбраны, чтобы дать мне необходимое усиление. Выберите свой в соответствии с вашими потребностями.

(PDF) РАЗРАБОТКА МОДУЛЯ ОБРАБОТКИ СИГНАЛА С ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОГО ДАТЧИКА СИЛЫ

Http://www.avtprom.ru

АВТОМАТИЗАЦИЯ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ

36

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

март 2019

При такой схеме подключения питающее напряже‑

ние (Uexc) поступает на плечо A‑B моста по проводни‑

кам, в цепи которых включены два резистора (Ra и Rb

соответственно), величина которых равна сопротивле‑

нию подводящих проводов. При этом реальное значе‑

ние величины питающего напряжения моста снимает‑

ся с отдельных проводов (Uref), которое используется

для вычисления (коррекции) сигнала разбалансировки

моста. С учетом того, что цепи обработки сигнала Uref

обладают высоким входным сопротивлением, сопро‑

тивлением в соединительных проводах для передачи

этого сигнала можно пренебречь.

Схематично влияние контактной разности по‑

тенциалов и термо‑ЭДС на выходной сигнал датчи‑

ка может быть представлено двумя источниками на‑

пряжения (Ec и Ed), включенными последовательно

с выходным сигналом датчика. Знак этих источников

напряжения может быть произвольным, а величина

сигнала ― сопоставимой с полезным сигналом тен‑

зометрического датчика. Для устранения данных фак‑

торов в схеме обработки сигналов тензометрических

датчиков предусмотрено знакопеременное питание.

При этом используется тот факт, что при смене знака

питающего напряжения полезный сигнал рассогласо‑

вания моста также меняет знак, в то время как сигнал

помехи, связанный с контактной разностью потен‑

циалов и эффектом Зеебека, не меняет своего знака.

В этом случае, проведение двух последовательных из‑

мерений выходного сигнала датчика при разном знаке

питающего напряжения с последующим усреднением

величины полезного сигнала, приводит к взаимному

вычитанию из результатов величины сигналов кон‑

тактной разности потенциалов и термо‑ЭДС.

Формирование знакопеременного сигнала пита‑

ния тензометрического датчика, как правило, осу‑

ществляется с помощью мостового инвертора, кото‑

рый обеспечивает с помощью ключевых элементов

попеременное формирование на выходе (OUT A

и OUT B) знакопеременного питающего сигнала в за‑

висимости от уровня сигнала управления INPUT. При

смене уровня сигнала управления с «низкого» на «вы‑

сокий» мостовой инвертор меняет полярность выход‑

ного сигнала и потенциалы на выходе (OUT A и OUT

B) меняются местами.

Схемотехнически мостовой инвертор состоит

из четырех ключевых элементов, соединенных так,

как это представлено на рис. 3.

При низком уровне управляющего сигна‑

ла INPUT, ключевой элемент V1 «открыт», то есть

находится в проводящем состоянии, в то время как

ключевой элемент V2 «закрыт» ― находится в непро‑

водящем состоянии. С учетом инверсии, ключевой

элемент V3 ― «открыт», а элемент V4 ― «закрыт».

Соответственно потенциал выходного сигнала OUT

A с точностью до падения напряжения на внутреннем

сопротивлении ключевого элемента в «открытом» со‑

стоянии оказывается равным потенциалу питающего

напряжения VCC, в то время как потенциал выход‑

ного сигнала OUT B с высокой точностью прибли‑

жен к потенциалу «земли» (GND). При смене уровня

входного сигнала INPUT состояния ключевых эле‑

ментов изменяются на противоположное, что приво‑

дит к инверсии выходных сигналов, то есть потенциал

выходного сигнала OUT A равен потенциалу «земли»

(GND), а потенциал сигнала OUT B ― потенциалу

питающего напряжения (VCC).

Таким образом, алгоритм обработки сигнала тен‑

зометрического датчика при знакопеременном пита‑

нии состоит в следующем:

• при  «низком»  уровне  входного  сигнала  на  вхо‑

де INPUT на тензометрический датчик подается

питающее напряжение одной полярности (OUT A =

VCC, OUT B = GND), то есть Uexc = VCC‑GND;

• осуществляется  измерение  сигнала  питающего 

напряжения моста Uref и полезного сигнала (сигнала

разбалансировки тензометрического моста) Ux ± Ec

± Ed, после чего вычисляется соотношение: (Ux ± Ec

± Ed)/Uref;

• уровень  входного  сигнала  мостового  инверто‑

ра INPUT меняется на «высокий», что приводит

Рис. 2. Шестипроводная схема подключения

тензометрического датчика

Рис. 3. Схема мостового инвертора

Виды тензодатчиков, для чего они нужны

В строение электронных весов используются промышленные датчики различных видов: тензорезисторный, индуктивный, емкостной, пьезоэлектрический, волоконно-оптический. Больше всех популярны среди производителей электронных весов тензорезисторные датчики — тензодатчики. Именно тензодатчики производит и поставляет по всему миру компания «ZEMIC USA Inc.».

Тензодатчики являются основным первичным устройством преобразования физической величины веса в нормированный электрический сигнал. Который впоследствии обрабатывается вторичными преобразователями (весовой индикатор, весопроцессор, аналого-цифровой преобразователь и т.д.) Рассмотрим основные компоненты, из которых состоит тензорезисторный датчик на примере модели BM14A.

Рисунок 1. Тензодатчик «ZEMIC USA Inc.» BM14A

  1. Упругий элемент — тело воспринимающее нагрузку, изготавливается преимущественно из легированных углеродистых сталей предварительно термообработанных, для получения стабильных характеристик. Конструктивно изготовлен в виде стержня. Помимо стержня, упругий элемент может иметь вид кольца консоли;
  2. Тензорезистор, приклеенный к упругому элементу (стержень), изменяющий свое сопротивление пропорционально деформации упругого элемента, которая в свою очередь пропорциональна нагрузке. Тензорезисторы бывают фольговыми или проволочными;
  3. Элементы корпуса датчика — предназначены для защиты упругого элемента и тензорезисторов от механических повреждений и влияния окружающей среды. Корпус имеет различное исполнение IP (Ingress Protection Rating) в соответствии с международным стандартом IEC529;
  4. Герметичный ввод (кабельный разъем) — предназначен для подключения тензодатчика ко вторичному прибору (весовой индикатор, электронный усилитель, АЦП) при помощи кабеля. Возможны варианты подключения по 6-ти и 4-х проводной схеме. Тензодатчики комплектуются, кабелями различной длины, существуют конструкции с возможностью замены кабеля;
  5. Место приложения нагрузки. Для правильного функционирования весов, важно соблюдать характер приложения нагрузки. Вектор силы, воздействующий на датчик, должен быть строго в направлении оси датчика (упругий элемент тензодатчика стержень, кольцо). Для исключения бокового влияния нагрузки, применяют самоустанавливающиеся (самоцентрирующиеся) конструкции. Поверхность опор таких тензодатчиков имеет сферическую выпуклую форму.

Принцип действия тензодатчика основан на измерении изменения сопротивления тензорезисторов наклеенных на упругое тело, которое под действием силы (вес груза), деформируется и деформирует размещенные на нем тензорезисторы.

Рисунок 2. Схема конструкции тензорезистора

  1. Проволочная или фольговая решетка — изготавливается из металлической нити диаметром 20-25 мкм из константана, манганина;
  2. Подложка — основание, на которое наносится решетка тензорезистора, выполнено из бумаги, пленки, синтетического материала стойкого к деформациям;

Электрическое соединение тензорезисторов

Рисунок 3. Мост Уитстона

Широкое применение получила мостовая схема включения тензорезисторов – мост Уитстона. Схема представляет собой 4 тензорезистора, соединенных в электрический мост (Рисунок 3).

Uпит – напряжение питания измерительного моста, как правило в интервалах 3-30В напряжения переменного или постоянного тока, Uсигн – напряжение измерительной диагонали моста, R1, R2, R3, R4 – сопротивления плеч измерительного моста, Rк – добавочное сопротивление, необходимое для компенсации изменения температуры окружающей среды и выравнивания чувствительности.

Чувствительность — это отношение выходного напряжение сигнала Uсигн [мВ (милиВольт)] к входному напряжению питания тензометрического моста Uпит [В (Вольт)]. В паспортных данных к тензодатчикам компании «ZEMIC USA Inc.» чувствительность (номинальная) обозначается Full Scale Output. К примеру, если указано Full Scale Output=2мВ/В и номинальная нагрузка Emax=10т (тонн), то следует понимать, что при Uпит=10В и воздействии груза массой 1 т., Uсигн=2мВ.

В настоящее время существует множество наработок в области тензометрии, технологиях изготовления тензорезисторов и тензодатчиков. Нормирующим документом для производителя тензодатчиков является Рекомендации МОЗМ (OIML) Р60 (R60). Производители весового оборудования применяют в конструкциях своих весов различные типы тензодатчиков, в зависимости от предназначения и условий эксплуатации весового оборудования.

От выбора типа тензодатчика, узла встройки, конструкции платформы, качества фундамента зависит надежность и качественная работа весовых систем. Приобретая тензодатчики или клапан «Бабочка» от компании «ZEMIC USA Inc.», вы получаете качественные и надежные комплектующие для производства весоизмерительного оборудования.

Установка тензометрических датчиков

Вне зависимости от варианта исполнения датчиков с металлическими тензорезисторами, общие принципы их подключения в целом одинаковы. Необходимо иметь представление об оценке сигнала с измерительного моста и принципах подключения нескольких тензодатчиков.

 

Мост Уитстона

Мост Уитстона на схемах обычно изображают в виде ромба, стороны которого называют плечами, а точки их соединения — узлами. Классический мост состоит из трех функциональных компонентов:

  • источника напряжения;

  • резисторы, которые непосредственно образуют мост;

  • регистрирующая схема.

Возможны и модификации. Так, в зависимости от числа резисторов возможны три вариации схемы — «четверть моста», «полумост» и «полный мост». При этом включать тензорезисторы в плечи можно последовательно и параллельно.

Основная задача моста Уитстона — преобразовать очень незначительные изменения сопротивления тензорезистора в выходные сигналы напряжения, которые можно было бы адекватно оценить. Вот пример. При деформации 1000 мкм/м резистор на 100 Ом изменяет свое сопротивление всего лишь на 0,2 Ом. Без мостовой схемы регистрировать столь малые изменения было бы чрезвычайно тяжело.

 

Подключение нескольких датчиков

Ситуации, когда весоизмерительное оборудование требует применения сразу нескольких датчиков,возникают нередко. Рассмотрим, как рассчитать подключение на реальном примере.

 

Имеем резервуар, установленный на трех опорах, под каждой из которых размещен тензодатчик сопротивлением 350 Ом. Что нам нужно знать о таком подключении.

Тензометрические датчики подключаются параллельно, но необходимо соблюсти два обязательных условия:

При параллельном подключении указанных датчиков сопротивление составит 350/3=117 Ом. Тогда при условии, что напряжение источника питания составляет  10 В, сила тока окажется порядка 85 мA. При параллельном подключении общая нагрузка суммируется, а выходной сигнал сохранится. Что это значит. Если каждый датчик имеет диапазон измерения 200 Н, то в приведенной схеме он увеличится втрое, тогда как общая чувствительность останется прежней.

 

О чем нужно помнить при сборке весовых систем

  • Не поднимайте тензодатчик за кабель.

  • Исключите ударное воздействие на датчик.

  • Сварочные работы должны быть выполнены до установки датчиков, поскольку сварочный ток может вывести их из строя.

  • Поверхность установки должна быть плоской и выверенной по уровню.

  • Положение датчика определяется инструкцией и маркировкой.

  • Над тензодатчиком следует выполнить обходную перемычку из гибкого медного провода. Минимальное сечение последнего должно составлять 10 мм2.

  • Необходимо использовать гибкие соединения для всех линий подачи.

  • Датчики силы подключаются параллельно, но при этом не следует уменьшать длину кабелей.

  • Кабели датчиков должны проходить отдельно от любых силовых кабелей.

  • Для дополнительной герметизации коробок можно использовать силикон.

  • Для снижения влияния температур можно использовать металлический колпак,  защищающий тензодатчик от влияния солнца, ветра и других атмосферных факторов.

Помните, что перед началом измерений датчик должен прогреться на протяжении минимум 10 минут.

 

Как подключить тензодатчик или мостовой датчик?

Одним из наиболее распространенных применений является получение данных от тензодатчика или любого датчика с полным мостом, такого как тензометрический мост с аналогово-цифровой платой. Это также наименее понятно, и многие пользователи совершают простые ошибки при подключении, вызывая чрезмерный шум и, в крайних случаях, повреждение датчика и прибора.

Первое, что нужно помнить при установке тензодатчика, это то, что вы должны измерять его с ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМ типом входа, а не с ОДНОКОНЕЧНЫМ типом входа.

Сначала определите, можно ли сконфигурировать ваше аналогово-цифровое устройство (ваш ПЛК, счетчик или DAS) как дифференциальный вход. Затем вы должны использовать регулируемый источник питания для обеспечения возбуждения вашего датчика.

Если источник питания шумный или нерегулируемый, выходной сигнал датчика также будет шумным или будет дрейфовать. Некоторые аналогово-цифровые платы имеют встроенные регулируемые источники питания, однако вы не сможете подключить более одного или двух датчиков из-за ограничений по току.

Съемные платы обычно обеспечивают подключение +5В и -5В, однако обычно это блок питания компьютера, который не подходит для возбуждения мостового датчика.

Лучшее, что можно сделать, это приобрести отдельный источник питания со строгой стабилизацией, подобный этому, который может выдерживать ток для всех датчиков, которым требуется питание.

На следующей схеме показана правильная конфигурация подключения тензодатчика к дифференциальному входу. Имейте в виду, что если к одному и тому же источнику питания подключено более одного датчика сопротивления, вам нужно подключить винт заземления только к ОДНОМУ заземлению, в противном случае может образоваться контур заземления, вызывающий дополнительные помехи.

Кроме того, убедитесь, что источник питания находится в состоянии ПЛАВАНИЯ, что означает, что он еще нигде не подключен к другому заземлению.

Цвета проводов тензодатчика

Важно знать цветовые коды проводов для данного тензодатчика, чтобы убедиться, что они правильно подключены для получения точных результатов. Цветовые коды различаются в зависимости от производителя, и кодирование обычно указывается в сертификате калибровки весоизмерительного датчика. Важно соблюдать цветовую кодировку, указанную производителем.Это обеспечит правильное подключение проводки и позволит избежать ошибочного вывода. Техническое обучение Техническое обучение

Трехпроводные тензодатчики и перемычки Уитстона от напольных весов

Элементы тензорезистора поставляются с частью, положительно чувствительной к напряжению, и частью, чувствительной к отрицательному напряжению.Если вы аккуратно подсоедините их, перевернув их, чтобы чувствительные к напряжению части конструктивно разбалансировали мост, вы можете использовать все четыре датчика без каких-либо дополнительных резисторов. Ссылка jonk на сообщение в блоге по адресу http://www.nerdkits.com/forum/thread/900/ имеет хороший намек на диаграмму Монго (скопирована ниже), а комментарии jonk — user37977 к ответу jonk также помогают.

По сути, две противоположные по диагонали стороны моста из Уитстона образованы элементами положительной деформации двух датчиков, соединенных последовательно, а две другие стороны моста образованы двумя элементами отрицательной деформации.

При сжатии на всех тензодатчиках активные сопротивления уменьшаются, и это выводит мост из равновесия в одну сторону, а при растяжении тензосопротивления увеличиваются, вытягивая мост из равновесия в другую сторону.

Соедините все четыре датчика большим кольцом с максимальным сопротивлением, соответствующими цветами и первоначально игнорируя провода центрального ответвления. Выберите два противоположных центральных ответвления как E+ и E-, а оставшиеся два центральных ответвления как S+,S-.Поместите напряжение возбуждения на E+/E- из приведенной выше диаграммы и считайте чувствительную к силе разность напряжений между S+/S-.

См. https://electronics.stackexchange.com/a/75717/30711 для получения хорошей схемы и Arduino Leonardo + 3-проводные тензодатчики + INA125P — Отскок/шум аналогового сигнала для схемы подключения цветных проводов, объединенных в мост Уитстона. .

Редактировать: На самом деле, я не уверен, что три проволочных тензодатчика OP имеют только один активный тензодатчик, как на диаграмме Монго.Если они похожи на тензодатчик на 50 кг от SparkFun https://www.sparkfun.com/products/10245 или Ebay http://www.ebay.com/itm/4pcs-Body-Load-Scale-Weighing-Sensor-Resistance -Strain-Half-мост-Sensors-50kg-/251873576571 они должны иметь датчик сжатия и растяжения как на верхней поверхности. На сайте Ebay есть схема вида:

… что указывает на положительный тензодатчик на красно-белом и отрицательный на красно-черный. (обратите внимание, что порядок раскраски на этой диаграмме не соответствует порядку раскраски на этой картинке.У меня есть аналогичный тензорезистор сине-красно-черного цвета, и положительный тензодатчик — правая пара, отрицательный — левая. действовать как параллельный стержень и имеет части, находящиеся под сжатием и под напряжением, а не только под напряжением. В поперечном сечении калиброванный стержень в центре является своего рода поперечиной в Z-образной пружине. В этом случае напряжения противодействуют друг другу, и при правильном изготовлении уменьшение сопротивления в области отрицательной деформации будет компенсировать увеличение сопротивления в области положительной деформации, а общее бело-черное сопротивление должно быть постоянным.Еще нужно настроить мост так, чтобы делители напряжения двигались в противоположных направлениях при добавлении нагрузки, а 4 устройства, подключенные по схеме «белый-белый» и «черный-черный», должны работать, как указано выше.

Вот схема с датчиками 1-4 как G1 G2, G3, G4 в соответствии с приведенными выше спецификациями, с применением возбуждения на красных G1 и G3 и считыванием сигналов с красных G2 и G4. Калибр G4 немного нагружен некоторой положительной деформацией, увеличивающей сопротивление G4+, и некоторой отрицательной деформацией, уменьшающей сопротивление G4-.В идеале, нагрузка на G4 25 кг будет производить 0,5 мВ/В, умноженное на его напряжение возбуждения 2,5 В, создавая 1,250 мВ на Sig+/Sig-, и растягивая R8 до 1001 Ом и сжимая R7 до 999 Ом, как показано. Можно увеличить чувствительность в 4 раза, увеличив V1 до спецификации 20 В (= 2 * 10 В) (Схема/симулятор довольно крутые.)

имитация этой схемы — схема создана с помощью CircuitLab

Имея только два устройства, нужно подключить белое к черному и черное к белому, подавая напряжение возбуждения между этими двумя переходами и считывая разницу между красными точками, поскольку при увеличении нагрузки одна сторона становится высокой, а другая — низкой. .

Как подключить тензодатчик к индикатору взвешивания

 

 

В этом видео инженер продемонстрировал правила подключения тензодатчика и весовых индикаторов.

 

Обычно существует два типа тензодатчиков: 4-проводной тензодатчик с SHL и 6-проводной тензодатчик с SHL. В качестве примера взят весовой индикатор GMT-X1 с 5 портами для подключения тензодатчиков и GM9907 с 7 портами для подключения тензодатчиков. Независимо от того, какие типы тензодатчиков могут быть подключены к обоим индикаторам, необходимо соблюдать правила подключения.

 

  1. EX+ и EX- тензодатчика должны быть подключены к EX+ и EX- индикатора.
  2. Контакты SIG+ и SIG- тензодатчика должны быть подключены к контактам SIG+ и SIG- индикатора.
  3. SHL тензодатчика подключен к SHL индикатора. (Если нет SHL, то можно просто оставить.)
  4. Что касается SN+ и SN-, следует различать 4 ситуации:
    1. 6-проводной тензодатчик подключается к GMT-X1 с 7 портами, мы просто подключаем их соответствующим образом.
    2. 4-проводной тензодатчик подключается к GMT-X1, нам нужно отделить провод от EX+ тензодатчика, а затем соединить этот провод с SN+ терминала тензодатчика, отделить провод от EX- тензодатчика и соединить этот провод с SN- тензодатчика клемму, а затем подключите клемму тензодатчика к индикатору.
    3. 4-проводной тензодатчик
    4. подключается к GM9907 с 5 портами, мы просто подключаем их соответствующим образом.
    5. 6-проводной тензодатчик
    6. подключается к GM9907, мы должны подключить тензодатчик SN+ и SN- к клеммам EX+ и EX- соответственно.Затем терминал тензодатчика можно подключить к индикатору.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.