Gerinim Ölçer Ölçümlerinin Temelleri

Gerinim ölçer, kuvvetler uygulandıkça bir malzemenin genişlemesini veya daralmasını hassas bir şekilde ölçmek için en kullanışlı araçlardan biridir. Gerinim ölçerler, malzemenin deformasyonu ile yaklaşık olarak doğrusal olarak hizalanmışsa, uygulanan kuvvetleri dolaylı olarak ölçmek için de yararlıdır.

Gerinim Ölçerler nelerdir

Gerinim ölçerler, elektrik direnci gerinim miktarıyla (bir malzemenin deformasyonu) orantılı olarak değişen sensörlerdir.

İdeal bir gerinim ölçer, direncini, sensörün bağlı olduğu yüzeydeki uzunlamasına gerilmeyle orantılı olarak değiştirecektir.

Bununla birlikte, sıcaklık, malzeme özellikleri ve göstergeyi malzemeye bağlayan yapışkan gibi direnci etkileyebilecek başka faktörler de vardır.

Bir gerinim ölçer, gerilmiş yüzeye ince bir yalıtımlı epoksi tabakası ile bağlanmış çok ince metal tel veya folyodan oluşan paralel bir ızgaradan oluşur. Yapıştırılan malzeme gerildiğinde, gerilim yapıştırıcı yoluyla iletilir. Izgara şekli, birim alan başına maksimum direnç değişimi sağlayan bir modelde tasarlanmıştır.

Gerinim Ölçer Nasıl Seçilir

Bir uygulama için bir gerinim ölçer seçerken, göz önünde bulundurulması gereken üç ana husus, çalışma sıcaklığı, tespit edilecek türün yapısı ve stabilite gereksinimleridir.

Bir gerinim ölçer gergin bir yüzeye monte edildiğinden, göstergenin yüzey ile eşit şekilde gerilmesi önemlidir. Yapışkan malzeme, gerginliği sensöre geniş bir sıcaklık aralığında ve diğer koşullarda güvenilir bir şekilde iletmek için dikkatlice seçilmelidir.

Bir gerinim ölçerin direnç değeri, uygulanan gerilmenin bir fonksiyonu olarak şuna göre değişir: R / R = S'deki değişiklik, burada R direnç, e gerinim ve S gerinim duyarlılık faktörüdür. Metalik folyo ölçerler için gerinim duyarlılığı faktörü yaklaşık 2'dir.

Gerinim artışları genellikle 0,005 inç / inçten azdır ve genellikle mikro-gerinim birimleri olarak ifade edilir. Formülden, gerinim ölçerin direncinin verilen gerinimle çok küçük miktarlarda% 0.1 civarında değişeceği görülmektedir.

Daha sonra gerilim için ölçüm değeri sağlamak üzere bu dirençten volt başına mili volt (mV / V) cinsinden bir gerilim okuması alınabilir.

Poisson Oranı, malzemede gerildikçe meydana gelen incelme ve uzamanın bir ölçüsüdür. Örneğin dirençli bir tele bir çekme kuvveti uygulanırsa, tel biraz daha uzun olur ve aynı zamanda incelir. Bu iki suşun bu oranı Poisson Oranıdır.

Poisson etkisine bağlı olarak tel direnci orantılı olarak artacağından, gerinim ölçer ölçümlerinin arkasındaki temel prensip budur.

Gerinim Ölçer Çıkışı Nasıl Doğru Ölçülür?

Dirençteki küçük bir değişikliği doğru bir şekilde ölçmek için, gerinim ölçerler hemen hemen her zaman bir voltaj uyarma kaynağı olan bir köprü konfigürasyonunda bulunur.

Wheatstone köprüsü, şemada gösterildiği gibi yaygın olarak kullanılır. Direnç oranları her iki tarafta eşit olduğunda veya R1 / R2 = R4 / R3 olduğunda köprü dengelenir. Açıktır ki, bu durumda çıkış voltajı sıfırdır.

Gerinim ölçer direnci (Rg) değiştikçe, çıkış voltajı (Vout) birkaç milivolt kadar değişir ve bu voltaj daha sonra okunabilir bir değer döndürmek için bir diferansiyel amplifikatör tarafından yükseltilir.

Bu Wheatstone devresi aynı zamanda sıcaklık telafisi için de çok uygundur - sıcaklığın etkilerini neredeyse ortadan kaldırabilir. Bazen gösterge malzemesi, termal genleşmeyi telafi edecek şekilde tasarlanır, ancak bu, termal hassasiyeti tamamen ortadan kaldırmaz.

Daha iyi termal kompanzasyon elde etmek için, R3 gibi bir direnç benzer bir gerinim ölçer ile değiştirilebilir. Bu, sıcaklık etkilerini geçersiz kılma eğilimindedir.

Aslında, maksimum sıcaklık kararlılığı için dört direncin tümü gerinim ölçer sensörleri ile değiştirilebilir. Bunlardan ikisi (R1 ve R3) sıkıştırmayı ölçmek için ayarlanabilirken, diğer ikisi (R2 ve R4) gerilimi ölçmek için kurulabilir.

Bu sadece sıcaklığı telafi etmekle kalmaz, aynı zamanda hassasiyeti de dört kat artırır.Elektrik direnç elemanlarına sahip gerinim ölçerler, daha düşük maliyet avantajlarına sahip oldukları için gerinimi ölçmek için en yaygın sensör türüdür. köklü olarak.

Küçük boyutlarda mevcutturlar ve sıcaklık değişikliklerinden yalnızca orta derecede etkilenirler, aynı anda +/-% 0,10'dan daha az hata elde ederler. Bağlanmış direnç gerinim ölçerler de oldukça hassastır ve hem statik hem de dinamik gerilimi ölçmek için kullanılabilir.

Bununla birlikte, piezo dirençli, karbona dirençli, yarı iletken, akustik, optik ve endüktif gibi belirli uygulamalar için başka türler de mevcuttur.

Bir kapasitör devresine dayalı gerinim ölçer sensörleri bile vardır.