سنسورهای نیرو، ترنسدیوسرها و لودسل ها
سنسورها و ترنسدیوسرهای نیرو شرکت هوشمند صنعت تاو الکترونیک با تکنولوژی استرین گیج
سنسورها و ترنسدیوسرهای نیرو شرکت هوشمند صنعت تاو الکترونیک با تکنولوژی استرین گیج
سنسور نیرو که معمولا به عنوان مبدل نیرو نیز شناخته می شود، وسیله ای است که نیروی اعمال شده بر یک جسم را اندازه گیری می کند. نیروی اعمال شده به سنسور، به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می شود که می تواند توسط یک سیستم خوانده و تفسیر شود. توانایی سنسور نیرو در اندازه گیری کشش، فشار و نیروهای برشی، آنها را در طیف وسیعی از صنایع از جمله اتوماسیون، رباتیک، تجهیزات پزشکی و غیره ارزشمند می کند.
همانطور که لودسل بر اساس اصل تغییر شکل ناشی از وزن اعمال شده عمل می کند، سنسور نیرو (یا مبدل نیرو) نیز از همان مفهوم پیروی می کند اما در درجه اول نیرو را از نظر کشش، فشار و برش اندازه گیری می کند. علم پشت سنسورهای نیرو شبیه مبدل‌های نیرو است زیرا از تکنیک‌های اندازه‌گیری مانند اثر پیزوالکتریک، کرنش سنج، حسگر خازنی، حسگرهای نوری و حسگرهای مغناطیسی استفاده می‌کنند.
وقتی شروع به کار در مورد حسگرهای نیرو، مبدل ها و یا پروب های نیرو می کنید، با انواع مختلف این سنسورهای اندازه گیری مواجه خواهید شد. هر کدام از این دستگاه‌ها به طور منحصر به فردی طراحی شده است تا در شرایط و الزامات خاص به طور بهینه عمل کند. بیایید اکنون انواع اصلی سنسورهای نیرو را بررسی کنیم تا نحوه عملکرد آنها را بهتر درک کنیم.
این سنسورها نیرو را با تبدیل تغییر شکل سازه، ناشی از نیروی اعمال شده، به سیگنال الکتریکی تبدیل و اندازه گیری می کند. این نوع سنسورهای نیرو به دلیل دقت، قابلیت اطمینان و تطبیق پذیری، بسیار محبوب هستند.
مبدل‌های نیروی کرنش سنج فویل فلزی با توجه به دقت بالا، قابلیت اطمینان طولانی مدت، تنوع شکل‌ها و هندسه حسگر و مقرون به صرفه بودن آن در مقایسه با سایر فناوری‌های اندازه‌گیری نیرو، جز رایج‌ترین سنسورها هستند. همچنین سنسورهای کرنش سنج کمتر تحت تاثیر تغییرات دمایی قرار می گیرند.
در این مقاله شما با نحوه انتخاب مواد مناسب برای ساخت مبدل ها و همچنین هندسه عنصر فنری برای ساخت مبدل های دقیق آشنا خواهید شد
این نوع از سنسورهای نیرو، با استفاده از اثر پیزو الکتریک برای اندازه‌گیری نیرو استفاده می کنند. آنها برای اندازه گیری نیروی‌های دینامیکی مناسب هستند زیرا می توانند تغییرات سریع در سطوح نیرو را با دقت اندازه گیری کنند. یکی از مزایای ویژه سنسور اندازه‌گیری پیزوالکتریک، دقت اندازه‌گیری ثابت آن در یک محدوده اندازه‌گیری وسیع است: بنابراین، می‌توان از یک سنسور بسیار بزرگ برای اندازه‌گیری کوچک‌ترین نیروها - با دقت اندازه‌گیری ثابت استفاده کرد. سنسورهای پیزوالکتریک همچنین با سطح بالایی از محافظت در برابر اضافه بار طراحی می شوند که نیاز به اقدامات حفاظتی را به خصوص در محدوده های اندازه گیری پایین حذف می کند.
این سنسورها بر اساس اصل تغییر در ظرفیت خازن به دلیل تغییر شکل سنسور، تحت نیروی اعمالی کار می کنند. سنسورهای نیروی انعطاف پذیر در این دسته مخصوصا برای کاربردهایی که اندازه گیری نیروی کم مورد نیاز است مناسب هستند.
در این سنسورها نیروی اعمال شده، به تغییر در شدت نور، فرکانس یا ویژگی های فاز تبدیل و سپس این تغییرات اندازه‌گیری می شوند.به همین دلیل آنها برای کاربردهایی که به دقت بالایی نیاز دارند، ایده آل هستند.
تغییر میدان مغناطیسی ناشی از نیروی اعمالی را اندازه گیری می کند. آنها اغلب در محیط هایی با تداخل الکترومغناطیسی بالا استفاده می شوند زیرا در برابر چنین اختلالاتی مصون هستند.
طراحی و ساخت مبدل های اندازه گیری (3)
در این مقاله شما با نحوه نصب استرین گیج ها و همچنین سیم بندی مدار پل وتستون برای ساخت مبدل های دقیق آشنا خواهید شد
حسگرهای نیرو در طیف وسیعی از صنایع کاربرد دارند. در صنعت رباتیک، از آنها برای دادن حس لامسه به روبات ها و فیدبک‌های کنترلی استفاده می شود. در مراقبت های بهداشتی، آنها در دستگاه هایی مانند فشار سنج مورد استفاده قرار می‌گیرند. صنعت خودرو از سنسورهای نیرو برای کنترل کیفیت در کاربردهای حساس استفاده می‌کند، در حالی که در صنعت الکترونیک از آنها برای تست کیفیت سوئیچ‌ها، دکمه‌ها و صفحه‌های لمسی استفاده می‌شود.
سنسورهای نیرو همچنین نقش حیاتی در وسایل ایمنی مانند کیسه هوا در وسایل نقلیه، جایی که نیاز به واکنش فوری است، ایفا می کنند. در صنعت تولید، آنها دقت عملکرد ماشین آلات را با نظارت بر تغییرات نیرو در طول فرآیند تولید تضمین می کنند. علاوه بر اینها، سنسورهای نیرو نیز در هوافضا، دفاع، لوازم الکترونیکی مصرفی و غیره استفاده می شوند.
انتخاب سنسور نیرو به عوامل متعددی مانند نوع نیرویی که باید اندازه گیری شود (کشش، فشار، برش)، محدوده نیرو، دقت مورد نیاز، شرایط محیطی و فضای موجود برای نصب بستگی دارد.
در هوشمند صنعت تاو الکترونیک، ما طیف وسیعی از حسگرهای نیرو با کیفیت بالا را ارائه می‌کنیم که همه کاره و قابل اعتماد هستند و می‌توانند برای کاربردهای صنعتی مختلف ساخته شوند. تیم ما متعهد است که به شما کمک کند حسگر نیروی مناسب را برای نیازهای خاص خود انتخاب کنید.
به یاد داشته باشید، یک حسگر نیرو چیزی بیش از یک سنسور می‌باشد –در واقع این سنسورها یک بخش مهم از سیستم شما را تشکیل می‌دهند که دقت، کارایی و ایمنی را تضمین می کند.
در اصل، هر دو واقعا شبیه به هم به نظر می رسند: لودسل جرم یا وزن را اندازه می گیرد، مبدل نیرو، نیرو را اندازه گیری می کند (یعنی N یا نیوتن). آیا آنها تقریبا باهم قابل تعویض هستند؟ در جواب به این سوال باید گفت که آنها اندکی در جزئیات خود باهم تفاوت‌هایی را دارند که در زیر به آنها اشاره می‌شود.
طراحی و ساخت مبدل های اندازه گیری (4)
در این مقاله شما با نحوه جبرانسازی خطاهای حرارتی و همچنین بالانس کردن مبدل ها جهت برآورده کردن مشخصات مورد نیاز آنها آشنا خواهید شد
تفاوت اول: لودسل جرم را اندازه گیری می کند، و فقط در یک جهت، زیرا جرم همیشه بیشتر از 0 است. اگر ظرفی روی لودسل قرار گیرد، نمی تواند ناگهان خود را بلند کند و وزن منفی ایجاد کند. از طرف دیگر مبدل نیرو، نیروهای منفی و مثبت، نیروهای کششی و فشاری را نیز اندازه گیری می کند.
تفاوت دوم: لودسل‌ها ابتدا در کارخانه تولید می شوند و سپس در جایی یا مکانی دیگر توسط کاربر نصب شده و نهایتا در محل نصب هم کالیبره می شوند. مبدل‌های نیرو بلافاصله پس از تولید در کارخانه کالیبره می‌شوند و این کالیبراسیون را در طول عمر استفاده خود حفظ می‌کنند، حتی اگر چندین بار برداشته و نصب شوند. بنابراین مبدل نیرو نسبت به اکثر لودسل ها ساختار قوی تری دارد تا تکرارپذیری مقادیر اندازه گیری شده را در شرایط مختلف تضمین کند.
تفاوت سوم: لودسل باید الزامات قانونی خاصی را برآورده کنند. در حالی که مبدل‌های نیرو قوانین مختلفی را برآورده می کنند
ما درک می کنیم که انتخاب مبدل نیروی مناسب یک کار دلهره آور است، زیرا هیچ استاندارد صنعتی واقعی در مورد نحوه انتخاب یک مبدل وجود ندارد. همچنین ممکن است با چالش‌های مختلفی از جمله، یافتن تقویت‌کننده، تحلیل‌گر سیگنال سازگار با محصول و یا نیاز به محصول سفارشی که زمان تحویل محصول را افزایش می‌دهد، نیز روبه‌رو شوید.
برای کمک به شما در انتخاب حسگرتان، هوشمند صنعت تاو الکترونیک، یک راهنمای 5 مرحله‌ای را توسعه داده است که به راحتی قابل استفاده می‌باشد. در اینجا یک نگاه اجمالی به شما کمک می کند تا انتخاب های خود را محدود کنید.
مرحله 1: برنامه خود و آنچه که باید اندازه گیری کنید، را مشخص کنید. سنسور نیرو با سنسور فشار، حسگر گشتاور یا سنسور گشتاور نیرو متفاوت است و این سنسورها عمدتا برای اندازه گیری بارهای کششی و فشاری طراحی شده اند.
مرحله 2: مشخصات نصب سنسور و مجموعه آن را تعریف کنید. آیا بار استاتیک دارید یا بار شما از نوع دینامیکی است؟ نوع نصب را تعریف کنید. چگونه این سنسور نیرو را نصب خواهید کرد؟
مرحله 3: حداقل و حداکثر ظرفیت مورد نیاز خود را تعریف کنید. مطمئن شوید که ظرفیت را بیش از حداکثر بار عملیاتی انتخاب کرده و تمام بارهای اضافی (بارهای جانبی یا بارهای خارج از مرکز) را نیز در این بخش لحاظ کنید.
مرحله 4: الزامات اندازه و هندسه خود (عرض، وزن، ارتفاع، طول، و غیره) و الزامات عملکرد مکانیکی ( غیرخطی، پسماند، خزش، مقاومت پل، حساسیت، پاسخ فرکانسی و غیره) را مشخص کنید. سایر ویژگی‌هایی که باید در نظر بگیرید عبارتند از: میزان ضد آب بودن محصول، رطوبت، دمای بالا، تعداد محورها و ...
مرحله 5: نوع خروجی مورد نیاز برنامه خود را تعریف کنید. مدارهای مبدل ولتاژ، خروجی را بر حسب mV/V می دهند. بنابراین، اگر PLC یا DAQ شما به خروجی آنالوگ، خروجی دیجیتال یا ارتباط سریال نیاز دارد، مطمئنا به تقویت کننده و مفسر سیگنال نیز نیاز خواهید داشت. اطمینان حاصل کنید که تقویت کننده مناسب را انتخاب کرده اید و همچنین کل سیستم اندازه گیری (مبدل بار + مفسر سیگنال) را کالیبره کنید.
:مطالب پیشنهادی برای شما
