"अचूकता ही राजांची सभ्यता आहे!" आजकाल या मध्ययुगीन फ्रेंच अ‍ॅफोरिझमची प्रासंगिकता वाढत आहे. उत्पादन आणि दैनंदिन जीवनात अचूक मोजमाप मोजण्यासाठी स्ट्रेन गेजवर आधारित उपकरणे वाढत्या प्रमाणात वापरली जात आहेत.
सामग्री
स्ट्रेन गेज म्हणजे काय आणि स्ट्रेन गेज कशासाठी आहेत?
स्ट्रेन गेज (लॅटिन टेन्ससमधून - तणावग्रस्त) ही मोजलेल्या वस्तू किंवा संरचनेची ताण-ताण स्थिती मोजण्यासाठी एक पद्धत आणि तंत्र आहे. वस्तुस्थिती अशी आहे की यांत्रिक तणावाचे थेट मोजमाप करणे अशक्य आहे, म्हणून कार्य म्हणजे वस्तूचे विकृत रूप मोजणे आणि सामग्रीचे भौतिक गुणधर्म विचारात घेणार्या विशेष तंत्रांचा वापर करून तणावाची गणना करणे.
स्ट्रेन गेज हे स्ट्रेन इफेक्टवर आधारित असतात, जे वेगवेगळ्या विकृतींखाली त्यांचा प्रतिकार बदलण्यासाठी घन पदार्थांचा गुणधर्म आहे. स्ट्रेन गेज अशी उपकरणे आहेत जी घन शरीराची लवचिक विकृती मोजतात आणि त्याचे मूल्य विद्युत सिग्नलमध्ये रूपांतरित करतात.जेव्हा सेन्सर कंडक्टरचा प्रतिकार ताणलेला आणि संकुचित केला जातो तेव्हा तो बदलतो तेव्हा ही प्रक्रिया घडते. घन पदार्थांचा ताण (उदा. मशीनचे भाग, बांधकामे, इमारती) मोजण्यासाठी उपकरणांमध्ये ते मुख्य घटक आहेत.
डिझाइन आणि ऑपरेशनचे सिद्धांत
स्ट्रेन गेजमध्ये स्ट्रेन गेज असते, विशेष संपर्कांनी सुसज्ज असते, जे मापन पॅनेलच्या पुढील भागावर निश्चित केले जाते. मापन प्रक्रियेत, पॅनेलचे संवेदनशील संपर्क ऑब्जेक्टला स्पर्श करतात. त्यांचे विकृत रूप उद्भवते, जे मोजले जाते आणि स्ट्रेन गेज सेन्सरच्या मोजलेल्या मूल्याच्या प्रोसेसिंग आणि डिस्प्ले घटकांना प्रसारित केलेल्या इलेक्ट्रिकल सिग्नलमध्ये रूपांतरित केले जाते.
कार्यात्मक वापराच्या व्याप्तीवर अवलंबून, सेन्सर दोन्ही प्रकार आणि मोजलेल्या मूल्यांमध्ये भिन्न आहेत. एक महत्त्वाचा घटक आवश्यक मापन अचूकता आहे. उदाहरणार्थ, बेकरीच्या बाहेर पडताना ट्रक स्केलचा लोड सेल इलेक्ट्रॉनिक फार्मसी स्केलशी पूर्णपणे जुळत नाही, जिथे ग्रॅमचा प्रत्येक शंभरावा भाग महत्त्वाचा असतो.
आधुनिक स्ट्रेन गेजचे प्रकार आणि प्रकार जवळून पाहू.
टॉर्क सेन्सर्स
टॉर्क सेन्सर इंजिन क्रँकशाफ्ट किंवा स्टीयरिंग कॉलम सारख्या सिस्टमच्या फिरत्या भागांवर टॉर्क मोजण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत. टॉर्क सेन्सर कॉन्टॅक्ट किंवा कॉन्टॅक्टलेस (टेलिमेट्री) पद्धतीने स्टॅटिक आणि डायनॅमिक टॉर्क दोन्ही निर्धारित करू शकतात.
बीम, कॅन्टिलिव्हर आणि एज टाईप लोड सेल
या प्रकारचे सेन्सर्स सामान्यत: उच्च संवेदनशीलता आणि मापनाच्या रेखीयतेसाठी एकात्मिक बेंडिंग घटकासह समांतरभुज चौकोनावर आधारित असतात. त्यातील स्ट्रेन गेज सेन्सरच्या लवचिक घटकाच्या संवेदनशील भागांवर निश्चित केले जातात आणि पूर्ण पुलाच्या योजनेनुसार जोडलेले असतात.
संरचनात्मकदृष्ट्या, गर्डर स्ट्रेन गेजमध्ये असमान भार वितरण आणि संकुचित आणि तन्य ताण ओळखण्यासाठी विशेष छिद्रे असतात.जास्तीत जास्त प्रभावासाठी, स्ट्रेन गेज बीमच्या पृष्ठभागावर त्याच्या सर्वात पातळ बिंदूवर विशेष चिन्हांद्वारे काटेकोरपणे केंद्रित केले जातात. या प्रकारचे अत्यंत अचूक आणि विश्वासार्ह सेन्सर प्लॅटफॉर्म किंवा हॉपर स्केलमध्ये मल्टी-सेन्सर मापन प्रणाली तयार करण्यासाठी वापरले जातात. वजन बॅचर्स, बल्क आणि लिक्विड प्रोडक्ट पॅकर्स, केबल टेंशन मीटर आणि इतर फोर्स लोड मीटर्समध्येही त्यांचा अर्ज आढळला.
तन्य आणि संकुचित लोड पेशी
टेन्साइल आणि कॉम्प्रेशन लोड सेल सामान्यतः एस-आकाराचे असतात, अॅल्युमिनियम आणि स्टेनलेस स्टीलचे बनलेले असतात. 0.2 ते 20 टन मोजण्याच्या श्रेणीसह हॉपर स्केल आणि वजनासाठी डिझाइन केलेले. या सामग्रीच्या तन्य शक्तीवर नियंत्रण ठेवण्यासाठी केबल्स, फॅब्रिक्स आणि तंतूंच्या उत्पादनासाठी मशीनमध्ये एस-आकाराच्या तन्य आणि कॉम्प्रेशन लोड सेलचा वापर केला जाऊ शकतो.
वायर आणि फॉइल स्ट्रेन गेज
वायर्ड स्ट्रेन गेज लहान व्यासाच्या वायरच्या सर्पिलच्या रूपात बनवले जातात आणि ते लवचिक घटकाशी किंवा चिकटलेल्या भागाशी संलग्न केले जातात. त्यांची वैशिष्ट्ये अशीः
- फॅब्रिकेशन सुलभता;
- ताण वर रेखीय अवलंबित्व;
- लहान परिमाणे आणि किंमत.
गैरसोयांपैकी कमी संवेदनशीलता, मापनाच्या त्रुटीवर तापमान आणि वातावरणातील आर्द्रतेचा प्रभाव, केवळ लवचिक विकृतीच्या क्षेत्रात वापरण्याची शक्यता लक्षात घ्या.
फॉइल स्ट्रेन गेज सध्या त्यांच्या उच्च मेट्रोलॉजिकल गुणांमुळे आणि उत्पादनक्षमतेमुळे स्ट्रेन गेजचा सर्वात सामान्य प्रकार आहेत. त्यांच्या उत्पादनाच्या फोटोलिथोग्राफिक तंत्रज्ञानामुळे हे उपलब्ध झाले. प्रगत तंत्रज्ञानामुळे 0.3 मिमी बेस, विशेष स्ट्रेन गेज सॉकेट्स आणि -240 ते +1100 ºС पर्यंत विस्तृत ऑपरेटिंग तापमान श्रेणी असलेल्या स्ट्रेन गेजच्या साखळ्या, मोजमापाच्या सामग्रीच्या गुणधर्मांवर अवलंबून असलेले सिंगल स्ट्रेन गेज तयार करणे शक्य होते. जाळी
लोड सेलचे फायदे आणि तोटे
स्ट्रेन गेज त्यांच्या गुणधर्मांमुळे मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात:
- अभ्यासाधीन भागासह स्ट्रेन गेजचे मोनोलिथिक कनेक्शनची शक्यता;
- मोजमाप घटकाची लहान जाडी जी 1-3% च्या त्रुटीसह मोजमापांची उच्च अचूकता प्रदान करते;
- सपाट आणि वक्र पृष्ठभाग दोन्हीवर माउंटिंगची सोय;
- 50000 Hz पर्यंत वारंवारतेसह बदलणारे डायनॅमिक विकृती मोजण्याची क्षमता;
- -240 ते +1100˚C पर्यंत तापमान श्रेणीतील कठीण पर्यावरणीय परिस्थितीत मोजमाप करण्याची शक्यता;
- भागांच्या अनेक बिंदूंमध्ये एकाच वेळी पॅरामीटर्स मोजण्याची शक्यता;
- ताण मापन प्रणालीपासून मोठ्या अंतरावर असलेल्या वस्तूंचे विकृती मोजण्याची शक्यता;
- हलणाऱ्या (फिरणाऱ्या) भागांमध्ये विकृती मोजण्याची शक्यता.
तोट्यांपैकी हे लक्षात घेतले पाहिजे:
- सेन्सर्सच्या संवेदनशीलतेवर हवामानविषयक परिस्थितीचा (तापमान आणि आर्द्रता) प्रभाव;
- मोजमाप करणाऱ्या घटकांच्या प्रतिकारातील किंचित बदल (सुमारे 1%) सिग्नल अॅम्प्लीफायर वापरणे आवश्यक आहे.
- जेव्हा स्ट्रेन गेज उच्च-तापमान किंवा संक्षारक वातावरणात काम करतात तेव्हा त्यांच्या संरक्षणासाठी विशेष उपाय आवश्यक असतात.
मूलभूत कनेक्शन आकृत्या
घरगुती किंवा औद्योगिक स्केलशी स्ट्रेन गेज कनेक्शनचे उदाहरण पाहू या. स्केलसाठी मानक लोड सेलमध्ये चार वेगवेगळ्या रंगाच्या तारा आहेत: दोन इनपुट पॉवर (+Ex, -Ex), इतर दोन मापन आउटपुट आहेत (+Sig, -Sig). पाच वायर्ससह रूपे देखील आहेत, जेथे अतिरिक्त वायर इतर सर्वांसाठी ढाल म्हणून काम करते. बीम-प्रकार वजन मापन सेन्सरचे सार अगदी सोपे आहे. इनपुटवर पॉवर लागू केली जाते आणि आउटपुटमधून व्होल्टेज घेतले जाते. व्होल्टेजचे परिमाण मोजमाप सेन्सरवर लागू केलेल्या लोडवर अवलंबून असते.
जर वेट लोड सेलपासून एडीसी युनिटपर्यंतच्या तारांची लांबी लक्षणीय असेल, तर तारांचा प्रतिकार स्वतःच स्केलच्या वाचनावर परिणाम करेल. या प्रकरणात फीडबॅक सर्किट जोडण्याचा सल्ला दिला जातो, जो मापन सर्किटमध्ये आणलेल्या तारांच्या प्रतिकारातून त्रुटी सुधारून व्होल्टेज ड्रॉपची भरपाई करतो. या प्रकरणात, वायरिंग डायग्राममध्ये वायरच्या तीन जोड्या असतील: पॉवर, मापन आणि नुकसान भरपाई.
स्ट्रेन गेज सेन्सर वापरण्याची उदाहरणे
- तराजूच्या बांधकामातील एक घटक.
- फोर्जिंग प्रेस आणि रोलिंग मिल्सवर मेटल तयार करताना विकृत शक्तींचे मोजमाप.
- तणावाचे निरीक्षण - इमारत संरचना आणि बांधकामे त्यांच्या उभारणी आणि ऑपरेशन दरम्यान ताण स्थिती.
- मेटलर्जिकल वनस्पतींसाठी उष्णता-प्रतिरोधक मिश्रित स्टीलचे बनलेले उच्च-तापमान सेन्सर.
- रासायनिक आक्रमक वातावरणात मोजण्यासाठी स्टेनलेस स्टील लवचिक घटकासह.
- तेल आणि गॅस पाइपलाइनमधील दाब मोजण्यासाठी.
साधेपणा, सुविधा आणि लोड सेलची उत्पादनक्षमता हे त्यांच्या पुढील सक्रिय अंमलबजावणीसाठी मुख्य घटक आहेत, दोन्ही मेट्रोलॉजिकल प्रक्रियांमध्ये आणि दैनंदिन जीवनात घरगुती उपकरणांचे मोजमाप घटक म्हणून वापरतात.
संबंधित लेख:
