Современная электроника №2/2023

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 40 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 2 / 2023 WWW.SOEL.RU Рис . 3. Особенности работы тензодатчика Рис . 4. Схематический вид особенности работы тензодатчика Рис . 2. Особенности строения ( состава , конструкции ) тензорезистора формы элемента при внешнем меха - ническом воздействии . Электропроводящий элемент – тен - зорезистор закрепляют на измеритель - ное тело – балку , консоль , мембрану , колонну , что составляет корпус буду - щего тензодатчика . Причём в совре - менных высокоточных тензодатчи - ках установлен не один тензорезистор , а 4 и более , да и самих тензодатчиков в одной системе может быть несколько . Все они подключаются по одному про - токолу для достижения минимальной погрешности измерения . Эта практи - ка оправдана ( кроме заботы о метро - логической точности ) тем , что в такой системе можно без ущерба работоспо - собности отказаться ( в случае неис - правности ) от одного или нескольких тензодатчиков и провести ремонтные , регламентные работы без простаива - ния системы . Наиболее типичную схему включе - ния четырёх тензорезисторов назы - вают мостом Уитстона . Такой тензо - датчик имеет не 1, а 4 резистивных элемента , включённых в плечи рези - стивного моста . Тензорезисторы име - ют одинаковый номинал , поэтому в состоянии покоя ток в мосте сбалан - сирован и не фиксируется измери - тельными приборами ; да , токовая нагрузка может иметь место из - за несовершенства конструкции и тем - пературных колебаний , но в опре - делённых пределах . При деформа - ции гибкой подложки происходит попарное сжатие и растяжение тен - зорезисторов , как следствие – измене - ние рабочих параметров в цепи моста , а сигнал разбалансировки от моста по экранированному кабелю переда - ётся на АЦП . Иллюстрация изменения состояния посредством механического воздей - ствия представлена на рис . 3 и рис . 4. После снятия нагрузки с весовой платформы гибкий элемент возвра - щается в исходное положение , мост Уитстона возвращается в состояние равновесия . На рис . 5 представлен вид плёночно - го тензорезистора FSR402 для измере - ний в диапазоне 0…10 кг . Плёночный аналоговый тензодат - чик FSR402 с предельно допустимой нагрузкой 0,1…10 кг . Диаметр чувстви - тельной части 12,7 мм . На рис . 6 пред - ставлен вид плёночного тензорезисто - ра RFP602 для измерений в диапазоне 0…1 кг . Именно такие тензорезисторы уста - новлены в тензодатчиках Wavgat, о которых будем говорить далее , а так - же в настольных электронных весах бытового назначения для взвешива - ния мелких деталей , продуктов , драг - металлов . Плёночный аналоговый тен - зорезистивный датчик с предельно допустимой нагрузкой 1 кг изменяет сопротивление под действием прикла - дываемой силы . Диаметр чувствитель - ной части – 10 мм . В состоянии покоя решётка тензоре - зистора , сделанная из фольги , имеет определённое сечение и длину « нит - ки ». В состоянии покоя сопротивление тензорезистора стабильно . Когда тен - зоэлемент деформируется , длина его проводящих ток ниток незначительно меняется . Когда в качестве основания используется балка , дорожки датчика растягиваются , их поперечное сечение уменьшается , и омическое сопротив - ление тензорезистора увеличивается . При сжатии ( возврате в исходное поло - жение ) возникает обратный эффект – сопротивление уменьшается из - за сжа - Рис . 5. FSR402 для измерений в диапазоне 0…10 кг Рис . 6. Тензорезистор RFP602 для измерений в диапазоне 0…1 кг тия дорожек , увеличения их сечения . Эти изменяемые параметры в элек - тронном устройстве с тензорезисто - рами обеспечивают преобразование механических данных в электриче - ский ток . Принцип работы тензорезистора мы рассмотрели выше , а далее обра - тим внимание на особенности вклю - чения тензорезисторов по схеме моста Уитстона в электрическую цепь . Типичные схемы включения в электрическую цепь Полномостовой тензодатчик из четырёх однотипных тензорезисто - ров подключается в электрическую цепь с соблюдением типичной цвето - вой маркировки проводов : « красный » и « чёрный » – соответственно «+» и «–» питания ; « белый » и « зелёный » – выходной сигнал мостовой схемы . Сое - динительный кабель экранирован для защиты от помех . Помехоустойчивость системы с тензодатчиками , особенно при малых весовых значениях , – важ -