"Akurasi adalah kesopanan raja!" Saat ini relevansi pepatah Prancis abad pertengahan ini semakin meningkat. Instrumen berdasarkan pengukur regangan semakin banyak digunakan untuk perhitungan pengukuran yang akurat dalam produksi dan dalam kehidupan sehari-hari.
Isi
Apa itu pengukur regangan dan untuk apa pengukur regangan?
Strain gauge (dari bahasa Latin tensus - stres) adalah metode dan teknik untuk mengukur keadaan tegangan-regangan dari objek atau struktur yang diukur. Faktanya adalah tidak mungkin untuk mengukur tekanan mekanis secara langsung, jadi tugasnya adalah mengukur deformasi objek dan menghitung tegangan menggunakan teknik khusus yang memperhitungkan sifat fisik material.
Pengukur regangan didasarkan pada efek regangan, yang merupakan sifat bahan padat untuk mengubah ketahanannya di bawah deformasi yang berbeda. Pengukur regangan adalah perangkat yang mengukur deformasi elastis benda padat dan mengubah nilainya menjadi sinyal listrik.Proses ini terjadi ketika resistansi konduktor sensor berubah saat diregangkan dan dikompresi. Mereka adalah elemen inti dalam perangkat untuk mengukur regangan padatan (misalnya suku cadang mesin, konstruksi, bangunan).
Desain dan prinsip operasi
Strain gauge terdiri dari strain gauge, dilengkapi dengan kontak khusus, yang dipasang di bagian depan panel pengukur. Dalam proses pengukuran, kontak sensitif panel menyentuh objek. Terjadi deformasi, yang diukur dan diubah menjadi sinyal listrik yang ditransmisikan ke elemen pemrosesan dan tampilan dari nilai terukur sensor pengukur regangan.
Tergantung pada ruang lingkup penggunaan fungsional, sensor berbeda dalam jenis dan jenis nilai yang diukur. Faktor penting adalah akurasi pengukuran yang dibutuhkan. Misalnya, sel beban timbangan truk di pintu keluar toko roti sama sekali tidak cocok untuk timbangan farmasi elektronik, di mana setiap seperseratus gram adalah penting.
Mari kita lihat lebih dekat jenis dan macam alat pengukur regangan modern.
Sensor torsi
Sensor torsi dirancang untuk mengukur torsi pada bagian sistem yang berputar seperti poros engkol mesin atau kolom kemudi. Sensor torsi dapat menentukan torsi statis dan dinamis dengan cara kontak atau tanpa kontak (telemetri).
Sel beban tipe balok, kantilever, dan tepi
Jenis sensor ini biasanya didasarkan pada desain jajaran genjang dengan elemen tekuk terintegrasi untuk sensitivitas tinggi dan linieritas pengukuran. Pengukur regangan di dalamnya dipasang pada bagian sensitif dari elemen elastis sensor dan dihubungkan sesuai dengan skema jembatan penuh.
Secara struktural, pengukur regangan gelagar memiliki lubang khusus untuk distribusi beban yang tidak merata dan deteksi regangan tekan dan tarik.Untuk efek maksimum, pengukur regangan diorientasikan secara ketat pada permukaan balok pada titik tertipisnya dengan tanda khusus. Sensor yang sangat akurat dan andal dari jenis ini digunakan untuk membuat sistem pengukuran multi-sensor dalam skala platform atau hopper. Mereka juga menemukan aplikasi mereka dalam batcher berat, pengepakan produk curah dan cair, pengukur tegangan kabel dan pengukur beban gaya lainnya.
Sel Beban Tarik dan Kompresif
Sel beban tarik dan kompresi umumnya berbentuk S, terbuat dari aluminium dan baja tahan karat. Dirancang untuk timbangan hopper dan timbangan dengan rentang pengukuran 0,2 hingga 20 ton. Sel beban tarik dan kompresi berbentuk S dapat digunakan pada mesin untuk produksi kabel, kain, dan serat untuk mengontrol gaya tarik bahan ini.
Pengukur regangan kawat dan foil
berkabel Strain gauge dibuat dalam bentuk spiral kawat berdiameter kecil dan dilekatkan pada elemen elastis atau bagian yang diperiksa dengan menggunakan perekat. Karakteristik mereka adalah:
- kemudahan fabrikasi;
- ketergantungan linier pada regangan;
- ukuran dan harga kecil.
Dari kerugian dicatat sensitivitas rendah, pengaruh suhu dan kelembaban lingkungan pada kesalahan pengukuran, kemungkinan aplikasi hanya di bidang deformasi elastis.
Menggagalkan pengukur regangan saat ini merupakan jenis pengukur regangan yang paling umum karena kualitas metrologi dan kemampuan manufakturnya yang tinggi. Ini menjadi tersedia karena teknologi fotolitografi produksi mereka. Teknologi canggih memungkinkan untuk menghasilkan pengukur regangan tunggal dengan dasar 0,3 mm, soket pengukur regangan khusus dan rantai pengukur regangan dengan rentang suhu operasi yang luas mulai dari -240 hingga +1100 , tergantung pada sifat bahan pengukur kisi.
Keuntungan dan kerugian dari sel beban
Strain gauge banyak digunakan karena sifatnya:
- kemungkinan sambungan monolitik pengukur regangan dengan bagian yang diteliti;
- ketebalan kecil dari elemen pengukur yang memberikan akurasi pengukuran yang tinggi dengan kesalahan 1-3%;
- kenyamanan pemasangan, baik pada permukaan datar maupun lengkung;
- kemampuan untuk mengukur perubahan deformasi dinamis dengan frekuensi hingga 50000 Hz;
- kemungkinan pengukuran dalam kondisi lingkungan yang sulit dalam kisaran suhu dari -240 hingga +1100˚C;
- Kemungkinan untuk mengukur parameter secara bersamaan di banyak titik bagian;
- kemungkinan mengukur deformasi objek yang terletak pada jarak yang jauh dari sistem pengukuran regangan;
- kemungkinan mengukur deformasi pada bagian yang bergerak (berputar).
Dari kekurangannya harus diperhatikan:
- pengaruh kondisi meteorologi (suhu dan kelembaban) terhadap sensitivitas sensor;
- sedikit perubahan pada resistansi elemen pengukur (sekitar 1%) memerlukan penggunaan penguat sinyal.
- Ketika pengukur regangan bekerja di lingkungan bersuhu tinggi atau korosif, diperlukan tindakan khusus untuk perlindungannya.
Diagram koneksi dasar
Mari kita perhatikan contoh sambungan pengukur regangan ke timbangan rumah tangga atau industri. Sel beban standar untuk timbangan memiliki empat kabel berwarna berbeda: dua input adalah daya (+Ex, -Ex), dua lainnya adalah output pengukuran (+Sig, -Sig). Ada juga varian dengan lima kabel, di mana kabel tambahan berfungsi sebagai pelindung untuk yang lainnya. Inti dari sensor pengukur berat jenis balok cukup sederhana. Daya diterapkan ke input, dan tegangan diambil dari output. Besarnya tegangan tergantung pada beban yang diterapkan pada sensor pengukuran.
Jika panjang kabel dari sel beban berat ke unit ADC signifikan, resistansi kabel itu sendiri akan mempengaruhi pembacaan timbangan. Dalam hal ini disarankan untuk menambahkan rangkaian umpan balik, yang mengkompensasi penurunan tegangan dengan mengoreksi kesalahan dari resistansi kabel, yang dimasukkan ke dalam rangkaian pengukuran. Dalam hal ini, diagram pengkabelan akan memiliki tiga pasang kabel: daya, pengukuran, dan kompensasi kerugian.
Contoh penggunaan sensor pengukur regangan
- Sebuah komponen dalam konstruksi timbangan.
- pengukuran gaya deformasi selama pembentukan logam pada mesin tempa dan penggilingan.
- Pemantauan tegangan - keadaan regangan struktur dan konstruksi bangunan selama ereksi dan operasinya.
- Sensor suhu tinggi yang terbuat dari baja paduan tahan panas untuk pabrik metalurgi.
- dengan elemen tahan karat baja tahan karat untuk pengukuran di lingkungan yang agresif secara kimiawi.
- untuk pengukuran tekanan dalam pipa minyak dan gas.
Kesederhanaan, kenyamanan, dan kemampuan manufaktur sel beban adalah faktor utama untuk implementasi aktifnya lebih lanjut, baik dalam proses metrologi maupun penggunaan dalam kehidupan sehari-hari sebagai elemen pengukur peralatan rumah tangga.
Artikel terkait:
