Cảm biến đo lực

Cảm biến đo lực 1.Nguyên lý đo lực CB đo lực sử dụng vật trung gian biến dạng dưới tác dụng lực Định luật Hooke: trong giới hạn đàn hồi b.dạng ~ lực tác dụng  đo biến dạng  xác định lực tác dụng. Phương pháp đo: - trực tiếp (đo bd của vật trung gian) - gián tiếp: đo t/c điện của vật trung gian Các loại CB đo lực: - Cảm biến áp - Cảm biến từ giảo - Cảm biến đo độ dịch chuyển - Cảm biến xúc giác Giới hạn đo: 0,1 N - 107 N 2.Cảm biến áp điện 2.1.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Nguyên lý:- Hiệu ứng áp điện Vật liệu áp điện: - thạch anh: tính ổn định, độ cứng cao - gốm: dễ sản xuất, giá thành thấp PZT, PbTi1-xZrxO3 x = 0,5 VËt liÖu §iÖn trë suÊt (.m) Mo®un Young (109N.m-2) øng lùc cùc ®¹i (107N.m-2) Nh. ®é lµm viÖc (oC) Th¹ch anh 1012 Y11=80 10 550 PZT5A 1011 Y33=53 7-8 365 Cấu tạo Các b.dạng cơ bản: Cách ghép nối: 2.2.Cảm biến thạch anh kiểu vòng đệm Giới hạn đo:phụ thuộc diện tích bề mặt của các vòng đệm,vài kN(với đường kính ~1cm) đến 103 kN (đường kính ~10cm) Chỉ nhạy với lực nén tác dụng dọc theo trục Đo lực kéo độ nhạy giảm 5-10% 2.3.Cảm biến thạch anh nhiều thành phần Vòng đệm thạch anh được cắt các hướng khác nhau,khi chúng chỉ nhạy với 1 hướng xác định 2.4.Sơ đồ mạch đo a)Sơ đồ tương đương của cảm biến Trong dải thông rộng Trong d¶i th«ng cã Ých Nối với mạch ngoài 1/Rs =1/Rg +1/R1 Cs=Cg +C1 Trong dải thông rộng:-,, :đặc trưng cho cộng hưởng điện cơ ở ngoài dải thông của cảm biến -Rg điện trở cách điện của vật liệu áp điện -Cg tụ điện của nguồn phát điện tích,khi ở tần số trung bình và cao nó trở thành trở kháng của cảm biến b)Sơ đồ khuếch đại điện áp Sơ đồ tương đương của cảm biến mắc nối tiếp với bộ khuếch đại điện thế Điện áp của lối vào cảm biến: . 1 eq eq m q eq eq R C PQV C R C P   c)Sơ đồ khuếch đại điện tích Sơ đồ khối Sơ đồ ghép nối cảm biến và bộ chuyển đổi điện tích 3.Cảm biến từ giảo 3.1. Hiệu ứng từ giảo Tính chất từ của vật liệu thay đổi dưới tác dụng của ứng lực. ứng lực  thay đổi kích thước ô mạng t.thể  th.đổi hướng dễ từ hóa  thay đổi định hướng domen  thay đổi t/c từ ( và Br) Sự biến dạng của đường cong từ hóa dưới tác dụng của lực kéo Sự thay đổi của Br phụ thuộc: - vật liệu - ứng lực 3.2 Cảm biến từ thẩm biến thiên a. Nguyên lý: ứng lực  thay đổi độ từ thẩm  của lõi sắt từ  th.đổi độ tự cảm L của cuộn dây. b. Cấu tạo: mạch từ kín, cuộn dây, lõi chưa bị nhiễm từ Br=0 c. Hoạt động: lực  lõi bị biến dạng  thay đổi  và từ trở  L        K L L R R 3.3. Cảm biến từ dư biến thiên a.Nguyên lý: lõi sắt nhiễm từ (Br≠0), ứng lực  thay đổi độ từ dư Br b. Cấu tạo: mạch từ kín, cuộn dây, lõi sắt có từ dư Br≠0 c. Hoạt động: lực  Br thay đổi  từ thông thay đổi  sđđ tỷ lệ với dBr/dt. điện áp đo hở mạch: K - hệ số tỷ lệ với số và tiết diện của vòng dt d d dBK dt dBKV rrm    4. Cảm biến lực dựa trên phép đo độ dịch chuyển Nguyên lý: lực  vật trung gian  thay đổi kích thước ℓ ℓ đo bằng cảm biến dịch chuyển gọi Vm - tín hiệu ra F - lực tác dụng - Vm/ℓ - tỷ số truyền đạt của cảm biến - ℓ/F - độ mềm của vật trung gian F V F V mm      Độ dịch chuyển đo bằng:- CB điện thế kế điện trở, - CB cảm ứng từ trở biến thiên, - CB tụ điện. 5. Cảm biến xúc giác - da nhân tạo Cấu tạo - đế cách điện - lưới dẫn điện: 2 hệ thống dây dẫn vuông góc tạo thành những ô vuông nhỏ - các điện cực đo cách điện với dây dẫn. điện cực đo nối đất qua mạch đo dòng - cao su pha các hạt dẫn điện Hoạt động Bình thường các dòng bằng nhau. Lực tác dụng lên 1 phần của tấm cao su, kh.cách giữa các hạt dẫn điện ↓, điện trở↓, dòng điện ↑ Tọa độ vùng dòng tăngvị trí của lực tdụng, Trị số dòng  độ lớn của lực Một số loại cảm biến đo lực cảm biến lực SBD - Mức tải max 1 loadcell: 30 tấn - Đặc biệt: Đạt tiêu chuẩn OIML R60 C30 và NTEP 10000; khối lượng nhẹ, dễ dàng việc lắp đặt. Được thiết kế chống xoay. Chức năng tự cân bằng. Được sản xuất bằng vật liệu thép không rỉ đặc biệt kín. - Điện áp biến đổi: 2 0.002 m V/V - Điện áp kích thích: 20VDC/VAC Max - Điện trở đầu vào:7724 ohms - Điện trở đầu ra: 7001 ohms - Điện trở cách điện: 5000 Megohms (50VDC) - Sai số lặp lại: 0.01% F.S - Sai số tuyến tính: 0.02% F.S - Quá tải an toàn: 125% F.S - Quá tải hư hỏng: 300% F.S - Nhiệt độ làm việc: -300C ~ 650C - Tiêu chuẩn an toàn: IP 67 Thông số Đơn vị Giá trị Mức tải tối đa kg 50, 100, 150, 200, 250. Điện áp biến đổi mV/V 2 ± 10% Cấp chính xác mV/V OIML R60 C3 Cân bằng tại điểm "0" %R.O ≤ ± 10 Bù nhiệt °C -10 ~ +40 Nhiệt độ làm việc °C -20 ~ +65 Điện trở đầu vào Ω 410 ± 10 Điện trở đầu ra Ω 350 ± 4 Điện trở cách điện MΩ ≥ 5000 (ở 50VDC) Điện áp kích thích V 5 ~ 15 (DC/AC) Điện áp kích thích tối đa V 20 (DC/AC) Quá tải an toàn %R.O 150 Quá tải phá hủy hoàn toàn %R.O 300 Tuân thủ theo tiêu chuẩn asd IP67 Kích thước tối đa mm 400 x 400 Chiều dài dây tín hiệu m 2 Cảm biến lực MT1241 - Mức tải tối đa tấn 10, 20, 25, 30. - Điện áp biến đổi mV/V 2 ± 0.002 - Sai số lặp lại %R.C ≤0.01 - Độ trễ %R.C ≤ ± 0.02 - Sai số tuyến tính %R.C ≤ ± 0.02 - Quá tải (30 phút) %R.C ≤ ± 0.02 - Cân bằng tại điểm '0' %R.C ≤ ± 1 - Bù nhiệt °C -10 ~ 40 - Nhiệt độ làm việc °C -20 ~ 65 - Nhiệt độ tác động đến tín hiệu ra %R.C/°C ≤± 0.002 - Nhiệt độ tác động làm thay đổi - điểm'0' %R.C/°C ≤ ± 0.002 - Điện trở đầu vào Ω 772 ± 4 - Điện trở đầu ra Ω 700±1 - Điện trở cách điện MΩ ≥ 5000 (ở 50VDC) - Điện áp kích thích V 5~ 15 (DC/AC) - Điện áp kích thíchtốiđa V 20 (DC/AC) - Quá tải an toàn %R.C 150 - Quá tải phá hủy hoàn toàn %R.C 300 - Tuân thủ theo tiêu chuẩn IP67 - Chiều dài dây tín hiệu m 13 Cảm biến lực ZY H·ng Mettler Toledo LOADCELL 0782 -METTLER T OLEDO H·ng s¶n xuÊt:METTLER TOLEDO Dải Cân :100,200tấn Điện áp biến đổi : 2mV/V Cấp chính xác : OIML R60 C3, NTEP 10000III L, FM and EEx ib IIC T4 Cấp bảo vệ : IP68 Nhiệt độ làm việc : -10°C ~ +40°C Nhiệt độ cất giữ : -30°C ~ +65°C Đ Điện trở vào : 1160 ± 10 Ω Điện trở ra : 1000 ± 3 Ω Chiều dài dây cáp : 13m Ứng dụng : Cân ô tô, cân tàu hỏa.... Loadcell TSB-TSC - Mức tải tối đa kg 50,100,200,300, 500,1000 - Điện áp biến đổi mV/V 2 ± 0.002 - Sai số lặp lại %R.C ≤0.01 - Độ trễ %R.C ≤ ± 0.02 - Sai số tuyến tính %R.C ≤ ± 0.02 - Quá tải (30 phút) %R.C ≤ ± 0.02 - Cân bằng tại điểm '0' %R.C ≤ ± 1 - Bù nhiệt °C -10 ~ 40 - Nhiệt độ làm việc °C -20 ~ 65 - Nhiệt độ tác động đến tín hiệu ra %R.C/°C ≤± 0.002 - Nhiệt độ tác động làm thay đổi - điểm'0' %R.C/°C ≤ ± 0.002 - Điện trở đầu vào Ω 381 ± 4 - Điện trở đầu ra Ω 350±1 - Điện trở cách điện MΩ ≥ 5000 (ở 50VDC) - Điện áp kích thích V 5~ 15 (DC/AC) - Điện áp kích thích tối đa V 20 (DC/AC) - Quá tải an toàn %R.C 150 - Quá tải phá hủy hoàn toàn %R.C 300 - Tuân thủ theo tiêu chuẩn IP67 - Chiều dài dây tín hiệu m 5 Cảm biến lực SB - Mức tải tối đa tấn 0.3,0.5,1,2,3 - Điện áp biến đổi mV/V 2 ± 0.002 - Sai số lặp lại %R.C ≤0.01 - Độ trễ %R.C ≤ ± 0.02 - Sai số tuyến tính %R.C ≤ ± 0.02 - Quá tải (30 phút) %R.C ≤ ± 0.02 - Cân bằng tại điểm '0' %R.C ≤ ± 1 - Bù nhiệt °C -10 ~ 40 - Nhiệt độ làm việc °C -40~ 65 - Nhiệt độ tác động đến tín hiệu ra %R.C/°C ≤± 0.002 - Nhiệt độ tác động làm thay đổi - điểm'0' %R.C/°C ≤ ± 0.002 - Điện trở đầu vào Ω 381 ± 4 - Điện trở đầu ra Ω 350±1 - Điện trở cách điện MΩ ≥ 5000 (ở 50VDC) - Điện áp kích thích V 5~ 15 (DC/AC) - Điện áp kích thíchtốiđa V 20 (DC/AC) - Quá tải an toàn %R.O 150 - Quá tải phá hủy hoàn toàn %R.O 300 - Tuân thủ theo tiêu chuẩn IP67