سنسور نیرو

سنسور نیرو ، دستگاههایی هستند که برای ترجمه نیروهای مکانیکی اعمال شده مانند نیروهای کششی و فشاری به سیگنالهای خروجی طراحی شده اند که می توان از مقدار آنها برای منعکس کردن میزان نیرو استفاده کرد.

سیگنال ها ممکن است برای آگاهی دادن به اپراتورها به نشانگرها ، کنترل کننده ها یا رایانه ها ارسال شوند یا به عنوان ورودی برای کنترل ماشین آلات و فرآیندها عمل کنند.

اگرچه حسگرهای نیرو و مبدلهای نیرو کاملاً تفاوتی با یکدیگر دارند ، اما این دو اصطلاح معمولاً به جای یکدیگر استفاده می شوند.

سنسور نیرو در طیف وسیعی از اندازه ها در دسترس هستند و می توان از آنها برای شناسایی نیروها از کسرهای اونس تا صدها تن استفاده کرد.

آنها در طیف وسیعی از محصولات و برنامه ها مانند مقیاس حمام ، آلات موسیقی ، برنامه های پزشکی ، اتومبیل برای تشخیص میزان اشغال صندلی و کنترل فرآیند در تاسیسات تولیدی مورد استفاده قرار می گیرند تا چند مورد از کاربردهای زیاد این دستگاه ها ذکر شود.

در این مقاله اطلاعاتی در مورد سنسور نیرو از جمله انواع متداول و نحوه کار آنها ارائه خواهد شد.

انواع سنسورهای نیرو

چندین نوع مختلف سنسور نیرو وجود دارد که هر کدام از آنها از فن آوری های مختلف برای اندازه گیری مقدار یک نیروی داده شده و ایجاد سیگنال خروجی استفاده می کنند.

متداول ترین سنسورهای نیرو شامل Load Cells ، strain Gages و pressure Sensing Resistors FSR هستند.

سلول بارگیری load cell

سلولهای بارگذاری (که بعضاً بصورت loadcells از آن یاد می شوند) نوعی سنسور نیرو / مبدل نیرو هستند که نیروی وارد شده را به سیگنال خروجی تبدیل می کنند که می تواند برای اندازه گیری نیروهایی مانند نیروهای فشاری ، معمولاً وزن ، مورد استفاده قرار گیرد.

انواع لودسل

لودسل ها می توانند از فن آوری های مختلفی برای تولید خروجی استفاده کنند و بنابراین انواع مختلف لودسل موجود است ، از جمله:

  1. لودسل پنوماتیک
  2. لودسل هیدرولیکی
  3. لودسل کریستال پیزو الکتریک
  4. لودسل (سلول بار) القایی
  5. لودسل (سلول بار) خازنی
  6. لودسل (سلول بار) مغناطیسی
  7. Strain guage

لودسل پنوماتیک

لودسل های پنوماتیک از منبعی از هوا یا گاز تحت فشار تشکیل شده است که از طریق تنظیم کننده فشار به محفظه ای درون لودسل منتقل می شود.

دیافراگم انعطاف پذیر هنگامی که به صفحه موجود در سطح بالایی لودسل فشار وارد شود ، فشرده می شود. فشار سنج ، فشار پنوماتیک حاصل از وزن اعمال شده را اندازه گیری می کند.

از میزان فشار لازم برای متعادل سازی وزن جسم اندازه گیری شده می توان برای اندازه گیری وزن استفاده کرد و در صورت لزوم به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود.

لودسل هیدرولیک

لودسل هیدرولیکی مشابه لودسل پنوماتیک هستند و از یک مایع تحت فشار مانند روغن هیدرولیک یا آب برای متعادل سازی بار وارد شده استفاده می کنند.

یک دیافراگم انعطاف پذیر در داخل سلول بار (لودسل) در زیر یک پیستون متصل به صفحه ای به نام سکوی بارگذاری نصب شده است.

همانطور که یک بار به لودسل وارد می شود ، وزن جسم پیستون را حرکت می دهد که دیافراگم را خم می کند و مایع را در محفظه فشرده می کند و باعث افزایش فشار مایع می شود.

اساس کار لودسل هیدرولیکی

فشار سنج ، تغییر فشار را کنترل می کند ، مقدار آن مستقیماً متناسب با وزن یا نیروی اعمال شده است.

پس از کالیبراسیون مناسب ، خواندن فشار می تواند به وزن تبدیل شده و مستقیماً از یک نمایشگر آنالوگ خوانده شود یا ممکن است به یک سیگنال خروجی الکتریکی مانند یک خروجی استاندارد 4-20mA تبدیل شود.

سلولهای هیدرولیکی و همچنین نوع پنوماتیک مشابه این ویژگی را دارند که به طور مستقیم به استفاده از جریان الکتریکی اطمینان ندارند و بنابراین می توانند در شرایطی که احتمال خطر انفجار بالقوه وجود دارد استفاده شوند.

لودسل پیزو الکتریک

(سلول بار) لودسل کریستال پیزوالکتریک مبتنی بر مفهوم "اثر پیزوالکتریک" که همان تحت فشار قرار دادن می باشد ، بوجود آمده است. در داخل لودسل مجموعه ای از عناصر بلوری وجود دارد که حاوی الکترود بین بلورها است.

در صورت عدم وجود تنش مکانیکی ، کریستال ها بدون تنش هستند و بار الکتریکی متعادلی را از خود نشان می دهند.

هنگامی که تحت بار یا فشار مکانیکی قرار می گیرد ، کریستال تغییر شکل می یابد که منجر به تغییر در مرکز تقارن بارهای الکتریکی برای کریستال می شود که باعث ایجاد تغییر متناسب در بار الکتریکی می شود و سپس قابل اندازه گیری است.

اندازه گیری میزان شارژ نشانه ای از میزان وزن یا نیرو وارد شده به (سلول بار) لودسل کریستال پیزوالکتریک را فراهم می کند.

ازین رو به منظور کاهش اثر مقاومت می توان از دستگاهی به نام تقویت کننده بار استفاده کرد تا مقدار بار الکتریکی موجود در کریستال را به یک سیگنال خروجی آنالوگ یا دیجیتال برای نمایش یا پردازش تبدیل کند.

لودسل القایی

سلولهای بار القایی دارای یک هسته فرومغناطیسی در داخل سیم پیچ یک شیر برقی هستند.

با وارد شدن بار به سنسور ، نیروی وارد شده باعث تغییر موقعیت هسته درون سیم پیچ و در نتیجه تغییر در اندوکتانس سیم پیچ یا سلف می شود.

تغییر اندازه گیری شده در القا می تواند برای ایجاد مقدار حرکت سیم پیچ استفاده شود و می تواند برای اندازه گیری نیروی وارد شده کالیبره شود.

دستگاهی به نام سلول بار متغیر به طور مشابه کار می کند و در پاسخ مستقیم به اعمال نیرو ، تغییر مغناطیسی شکاف هوا را تغییر می دهد.

فلومتر مغناطیسی

لودسل خازنی

لودسل خازنی از اصل تنوع در ظرفیت سنسور برای اندازه گیری میزان بار اعمال شده استفاده می کنند. درون دستگاه مجموعه ای از صفحات موازی وجود دارد که تا رسیدن به حالت شارژ پایدار ، با جریان الکتریکی شارژ می شود و یک خازن تشکیل می شود.

مقدار بار ذخیره شده بر روی صفحات با سطح صفحه مستقیماً متناسب و با فاصله یا شکاف جدایی بین صفحات متناسب است.

همانطور که یک بار به سلول بار وارد می شود ، نیروی اعمال شده فاصله جدایی بین صفحات را تغییر می دهد ، در نتیجه ظرفیت را تغییر می دهد.

این تغییر را می توان به صورت الكتریكی اندازه گیری كرد و به نشانه ای از وزنی كه به لودسل وارد شده ، تبدیل كرد.

لودسل مغناطیسی

لودسل مغناطیسی بر اساس اصل مغناطیسی کار می کنند ، جایی که نفوذ پذیری مغناطیسی مواد فرو مغناطیسی وقتی تحت فشار قرار بگیرند ، تغییر می کند.

این بدان معنی است که وقتی مواد مغناطیسی می شود ، تحت تنش یا کرنشی قرار می گیرد که طول آن را تغییر دهد یا باعث ایجاد گشتاور شود.

 عامل اصلی همچنین به طور معکوس کار می کند که باعث ایجاد تنش در مواد می شود و منجر به تغییر در حالت مغناطیسی ماده می شود.

حسگرهای نیروی مغناطیسی از این ویژگی استفاده می کنند تا میزان انحرافی را که در نتیجه بار وارد شده در سنسور نیرو رخ داده است ، حس کنند.

انحراف را می توان به مقداری نشان داد که وزن جسم یا مقدار نیروی وارد شده را نشان می دهد.

استرین گیج

Strain gauage load از انواع لودسل هستند که از فشار جو به عنوان عنصر سنجش استفاده می کنند. بخش زیر توضیح می دهد که فشار جو چیست و چگونه کار می کند.

فشار سنج

کرنش سنج نوعی عنصر حسگر است که مقاومت الکتریکی آن در نتیجه یک نیروی اعمال شده متفاوت است.

تنش اصطلاحی است که برای توصیف نیروی مقاومت داخلی که یک جسم در برابر اعمال نیروی خارجی از خود نشان می دهد ، استفاده می شود در حالیکه فشار کرنش معمولی متشکل از یک بستر عایق بر روی آن است که یک الگوی فویل فلزی رسانا به صورت زیگ زاگ رسوب کرده است.

اساس کار فشار سنج

هنگامی که فشار سنج تحت فشار قرار می گیرد ، دستگاه بسته به جهت نیروی وارد شده فشرده می شود یا کشیده می شود.

کشیدگی یا فشرده سازی فشار سنج ، الگوی فویل فلزی روی بستر را تحریف می کند ، که مقاومت الکتریکی آن را تغییر می دهد.

از تغییر مقاومت الکتریکی می توان برای اندازه گیری نیروی وارد شده به فشار کرنش استفاده کرد.

یک شبکه پل الکتریکی معروف به مدار پل Wheatstone معمولاً برای تبدیل تغییر مقاومت فشار کرنش به اندازه گیری ولتاژ استفاده می شود. 

در پایان مقایسه ای بین انواع سنسور لودسل از نظر میزان دقت و کارآیی در قالب یک نمودار انجام شده که کمک زیادی به انتخاب نوع سنسور مورد نظر شما میکند.




  • وضعیت
  • جدیدترین
  • پربازدیدترین
  • پرفروشترین
  • ارزانترین
  • گرانترین
ثبت سفارش
تعداد
عنوان