Расчет основных параметров устройства для измерения силы натяжения троса. Исходные данные для расчета 1.1.

Расчет основных параметров устройства для измерения силы натяжения троса. Исходные данные для расчета 1.1. Чувствительный элемент – тяговое звено измерительного преобразователя силы (рис. 1) выполнено из стали марки 40Х, закаленное до твердости 38-40 R. Допустимая деформация чувствительного элемента в сечении размещения тензорезисторов ξдоп = 2·10-3 о.е.д. 1.2. Тензорезисторы выполнены из константанового провода с коэффициентом тензочувствительности к = 2. Допустимый ток нагрузки (Iдоп) – по вариантам. Сопротивление тензорезисторов (Rтр) – по вариантам. Тензорезисторы включены по схеме полного моста (рис. 2). 1.3. Погрешность градуировки преобразователей силы (δ) – по вариантам: 1,5 % (№ 1-10); 2,5 % (№ 11-20); 4,0 % (№ 21-30). Рис. 1. Измерительный преобразователь силы: 1 – чувствительный элемент; 2 – палец; 3 – серьга; R1-R4 – тензисторы. Рис. 2. Принципиальная схема измерений R1-R4 – тензисторы; Un – напряжение питания измерительного моста; In – ток питания; Ig – допустимый ток транзистора; Iвых – выходной ток моста; мА – измерительный прибор. Объем работы по выполнению задания При выполнении задания необходимо: кратко описать метод измерения силы и принципы преобразования в электрический параметр; вычертить конструкцию чувствительного элемента измерительного преобразователя с размещением тензорезисторов; вычертить принципиальную схему измерения; рассчитать диаметр ЧЭ в зоне наклейки тензорезисторов, исходя издопустимой их деформации и силовой нагрузки (по вариантам); рассчитать напряжение питания измерительного моста и его выходной ток(по вариантам); провести градуировку и построить график градуировки измерительной системы в координатах «выходной ток – нагрузка» с учетом заданной погрешности (по вариантам). Диапазон нагрузки F, кН Данные схемы измерения № ВАРИАНТОВ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0-50 Rтр, Ом 50 60 74 80 90 100 110 120 130 140 Iдоп.тр, мА 25 20 15 0-100 № 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Rтр, Ом 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 Iдоп.тр, мА 15 20 25 0-200 № 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Rтр, Ом 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 Iдоп.тр, мА 25 20 15

Тензометрический датчик представляет собой весоизмерительный элемент, который реагирует на изменение величины физического воздействия (усилия) и переводит его в электрический сигнал. Фактически это резистор, меняющий параметр омического сопротивления, по отношению к прилагаемой силе.
В большинстве случаев тензодатчик функционирует не от одного тензорезистора, а включает в себя мостовую измерительную схему. Такой принцип реализуется следующим образом (рисунок 3):
Рис.3 Принципиальная схема измерений
Рис.4 – конструкция чувствительного элемента преобразователя
Как только к измерительному органу прибора будет приложена механическая нагрузка, гибкое основание деформируется, от чего изменятся рабочие параметры всех резисторов в цепи моста тензодатчика

. В большинстве случаев попарно происходит сжатие и растяжение тензорезисторов.
Как видите, на рисунке два резистора сжимаются, а другие два растягиваются, в результате чего происходит искажение моста. Электрическая цепь выходит из равновесия и через выход тензодатчика начинает протекать электрический ток. О чем будет свидетельствовать отклонение стрелки гальванометра или дисплей оборудования, реагирующий на изменение разности потенциалов. Как только нагрузка перестанет воздействовать на тензодатчик, гибкая пластина вернется в исходное состояние, а измерительный мост снова перейдет в состояние равновесия.
Расчет диаметра чувствительного элемента
Напряжение в сечении наклейки тензорезисторов:
σ=FS
где F – сила; S – сечение