Comment les capteurs fonctionnent - cellules de charge
CELLULES DE CHARGE / DE LA FORCE
anneaux Proving sont utilisés pour la mesure de la charge, en utilisant un calibré
anneau métallique, dont le mouvement est mesuré avec une précision
transducteur de déplacement.
Plus récemment, la mesure de la contrainte de cisaillement a été adopté
comme une méthode plus efficace de détermination de la charge car il est moins
dépend de la manière et de la direction dans laquelle la force est appliquée
à la cellule de charge.
Le « S » ou « Z » du faisceau Charge
Le circuit pont Wheatstone
E = la tension d'excitation (typiquement 10 Vdc).
O / P = Signal de sortie
La courbure du faisceau Charge
Le Cisaillement Charge
Utilisé pour les moyennes et grandes capacités, la cellule de charge a une bonne linéarité
et n'est pas si sensible à la charge étrangère, en particulier
les charges latérales.
Cellules de charge miniatures
Spécialité Automobile / Autosport Cellules de charge
Beaucoup plus de charge conceptions cellulaires existent et nous allons vous apporter les détails
de ceux-ci à un stade ultérieur.
CELLULE DE CHARGE CONSIDERATIONS DE CONCEPTION DE PRINTEMPS DES MEMBRES
FIGURE 1. Bending: cantilever simple,
FIGURE 2. Améliorations apportées cantilever simples
structures en porte à faux multiples produisent un « pliage multiple » où
champs contrainte de tension et de compression existent sur la même surface de
la poutre comme représenté sur la figure 3a. L'avantage de multiples flexion
des éléments est réalisé lorsque l'on considère que le point de charge
l'application de la structure se traduit de manière linéaire le long de l'axe de chargement,
réduisant ou éliminant ainsi les premiers non-linéarités d'ordre. Quand le
collier de support périphérique est rigide et immobile, déviation des faisceaux de flexion produit également des charges de traction du plan médian du faisceau résultant de sorties non linéaires. Lorsque la bride périphérique est rigide et mobile, comme le montre la Figure 1, des contraintes de traction de plan médian sont éliminés cependant, comme les poutres fléchissent, le bras de levier diminue en longueur qui donne encore un autre terme non-linéaire et le doublement de la déviation de la cellule de charge. Notez que « T » est utilisée dans la figure pour désigner des contraintes de traction et « C » est utilisé pour désigner une contrainte de compression.
FIGURE 3. Multiple de pliage:
FIGURE 4. Couplé à double faisceau Cantilevers:
De nombreux modèles sont représentés montré ici possédant des coins à angle droit. Pour minimiser les concentrations de contraintes qui se produiront à discontinuités géométriques, il est fortement recommandé que généreux filets soient utilisés avec une attention particulière aux discontinuités possibles à tangents surfaces aux caractéristiques rayonnées. lève-stress montreront souvent des contraintes locales au-delà de la force de microyield du matériau utilisé, produisant zéro instabilités et les échecs de fatigue potentiels.
Les concepteurs de capteurs Il y a quarante ans a constaté que la performance a été presque toujours améliorée lorsque le capteur a été fabriqué à partir d'une billette de matière solide et l'attention accordée à l'élimination des discontinuités structurales. Aujourd'hui, nous avons une compréhension beaucoup plus raffiné des matériaux et le comportement des matériaux ainsi que la terminologie pour exprimer ces différents attributs et caractéristiques.
Pliage: Bague
L'anneau de cintrage représenté sur la figure 5 a une histoire riche et est populairement connu comme l'anneau dynamométrique Morehouse. La conception originale ayant été approprié de la Russie. L'anneau prouvant Morehouse a été et continue d'être utilisé comme un standard de transfert dans les deux systèmes d'étalonnage des capteurs et des systèmes d'essai de matériaux. Il est évident de la conception de l'anneau que chaque branche de l'anneau doit communiquer des charges axiales tout en découvrant simultanément la flexion. Le fait que les deux axiale et à la flexion se produit dans la zone de transduction du capteur caractérise des cellules de charge anneau de style.
Il convient de noter que la conception des patrons de communication charge dans la structure cyclique affecte de manière significative la performance de l'anneau. Les proportions optimales et les dimensions de ces patrons est autant déterminé par l'expérience et le test comme il est par la conception mécanique rigoureuse.
Bosses sont souvent contre-dépouille ou modifiés pour être plus flexible dans l'intérêt de rejeter les charges désaxées troquer performance pour le rejet de la charge hors axe. De même, des zones de transduction sont pourvues d'encoches pour améliorer concentration sortie au stress, la fréquence naturelle et de réduire la conformité. Dans certains cas, la mesure dans laquelle ces boss et les modifications sont si flexure étendent radicale à défier presque la caractérisation en tant que cellule de charge à base d'anneau. Le seul point commun à tous ces modèles est le fait que les zones de transduction doivent communiquer les charges de flexion et axiales.
FIGURE 5. Bending: L'anneau:
Contrairement à des contraintes de flexion développées dans la structure de poutre en porte à faux,
où les contraintes de flexion sont directement fonction du moment qui lui-même
est une fonction directe du bras de moment, contraintes de cisaillement, par définition,
sont égales seulement à la charge portée par l'élément et la surface de l'élément, indépendamment du point de chargement. En faisant varier l'épaisseur de l'élément de support de charge, les contraintes de cisaillement sont variées en proportion directe. En utilisant cette philosophie, la charge des poutres de support sont souvent fraisé pour créer cisaillement « bandes » possédant une surface suffisante pour produire des contraintes de cisaillement dans les 1000 à 1700 gamme de microcontraintes jauge de contrainte de ce fait à rendement sorties en pont complet entre 2 mV / V et 3 mV / V.
La cellule de charge de style « crêpe » populaire, comme le montre la figure 6c, est
configuré pour fonctionner en cisaillement, offrant un profil bas dans une
la conception qui est facile à l'environnement scellé et est largement insensible
à des charges hors axe. En général, le style pancake cellules de charge Web de cisaillement sont
disponible dans les 1000 lbf et les gammes de charge supérieur.
La section de la conception de cet article a été écrit par M. James Pierson