Современная электроника №2/2023

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 46 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 2 / 2023 WWW.SOEL.RU вибраций или технический брак ( несо - блюдение технологии ). Спектр применения тензодатчиков и конструкций на их основе Для описания принципа действия тензодатчика в статье приведён при - мер тензорезистора ( резистивного тен - зодатчика ). Однако кроме этого типа в метрологических задачах могут уча - ствовать другие типы тензодатчиков . Тактильные . В основе – два прово - дника , разделённые диэлектрическим слоем . Под воздействием деформации проводники сближаются и продавли - вают мягкую прослойку . В электри - ческой цепи возникает ток , который зависит от материалов и расстояния между проводниками в рабочей зоне датчика . Пьезоэлектрические , пьезорезо - нансные , по технологии полупрово - дников . Эффект основан на свойстве полупроводниковых кристаллов изме - нять состояние , величину статическо - го заряда . Магнитные . В качестве чувствитель - ного элемента – магнитный сердечник , окружённый катушкой . При деформа - ции сердечник изменяет положение , что влияет на ЭМ - индукцию в катушке . Ёмкостные . Работают по принци - пу изменения ёмкости переменного конденсатора . При воздействии ( дав - лении ) нагрузки токопроводящие пла - стины сближаются , ёмкость образован - ного ими конденсатора возрастает . Изменение ёмкости преобразуется в электрический ток . К условным минусам тензодатчиков относят : ● зависимость чувствительности от температуры и влажности окружа - ющей среды ( компенсируется ); ● снижение точности показаний в ус - ловиях вибрации ; ● необходимость усилителей – преоб - разователей сигнала в конструкции тензодатчика при значительном уда - лении датчика от контроллера состо - яний ; ● уязвимость в условиях агрессивной среды ( защита метрологической си - стемы от коррозии , воды , химически активных веществ , несанкциониро - ванных механических воздействий ). Кабели слаботочных тензодатчиков нуждаются в экранирующей оплётке , поскольку оборудование на базе тен - зодатчиков работает в сложных элек - тротехнических условиях . Тензодат - чики не требуют обслуживания после включения и настройки . Но для кор - ректной работы необходимы следую - щие условия : ● отсутствие сильных вибраций , кото - рые могут повлиять на точность и ре - сурс оборудования ; ● защита датчика от воды и пыли в со - ответствии со стандартом ( устрой - ства класса IP 24 работают в чистой сухой среде ); ● отсутствие разрушающего механи - ческого воздействия – ударов , тре - ния и т . д .; ● защита от химически агрессивных веществ , которые могут вызвать кор - розию металлических элементов , разрушение оплётки и изоляции ; ● соблюдение рабочего и компенси - руемого температурного диапазона . Если датчик установлен вне герме - тичного корпуса , его регулярно очища - ют от пыли струёй воздуха с напором . Для удаления загрязнений не исполь - зуют агрессивные чистящие средства , которые могут повредить силиконовое покрытие или элементы модуля . Условные проблемы решаемы . Тен - зорезистивные датчики обеспечивают широкий диапазон и высокую точность измерений ( до 0,017%, в зависимости от модели ), в том числе при высо - кой частоте динамических деформа - ций основания – до десятков млн раз . С условием компенсации тензодатчики работают в широком диапазоне темпе - ратур . На рис . 19 представлен вид раз - мещения в одном корпусе тензорези - стора и элемента термокомпенсации . За счёт плоской компактной кон - струкции они монтируются как на ров - ные , так и на криволинейные поверх - ности . Соединительный кабель с ПВХ - изоляционной оболочкой не теря - ет эластичности при низких темпера - турах , устойчив к истиранию и меха - ническому воздействию . Тензодатчики можно соединить напрямую с контрольным блоком или установить на удалении от АЦП . Их используют и для проведения измере - ний на движущихся деталях , одновре - менно в нескольких точках конструк - ции и т . д . Но тензодатчики нужны не только в рассмотренных в статье слу - чаях . Тензорезисторы прямоугольно - го и розеточного типа на основе кон - стантановой фольги предназначены для измерения деформации деталей машин , металлоконструкций при ста - тических нагрузках , а также в качестве чувствительных элементов силоизме - рительных датчиков в условиях макро - климатических районов с умеренным и холодным климатом . Их техниче - ские характеристики допускают циклы давлений / деформаций / воздействий десятки млн на один прибор . Былое и перспективы тензодатчиков Технологичность , универсальность , удобство использования и выгодная стоимость – ключевые факторы , вли - яющие на востребованность тензо - датчиков разных типов . Перспектива их применения связана и с методами обработки сигналов датчиков линей - ных и угловых перемещений , фаз ква - дратурного сигнала в код положений . К примеру , получение цифрового кодо - вого сигнала непосредственно с АЦП ( микросхема RDS-M), сопряжённого с тензорезистором , позволяет не только юстировать подключённый датчик , но и использовать альтернативные алго - ритмы вычисления скорости переме - щений конструкции ( деформации вос - Рис . 19. Иллюстрация размещения в корпусе тензодатчика элемента термокомпенсации