حسگرهای اندازه گیری نیرو (Sensorsto measure theforce ):

درباره حسگرهای اندازه گیری نیرو (Sensorsto measure theforce ): بیشتر بدانید ...

حسگرهای اندازه گیری نیرو (Sensorsto measure theforce ):

دربیشتر اوقات لازم است در مراکز صنعتی و کارگاه ها نیروهایی که بر یک جسم وارد میشود رااندازه بگیریم.مثلا برای کنترل پایداری یک پل که هر روز هزاران هزار اتومبیل از روی آن میگذرند باید میزان نیروهای که بر آن وارد می شوند را حساب کنیم.برای اندازه گیری نیروهای وارد بر یک جسم از مبدل هایی استفاده می شودکه نیروسنج نام دارند.

کرنش سنج چیست؟
تغییر طول یک جسم نسبت به حالت اولیه آن بخاطر نیرویی که به آن وارد میکنیم کرنش می نامند.کرنش بعد ندارد.

 

طبق شکل بالا میزان کرنش از رابطه ی زیر بدست می آید:
با اندازه گیری میزان کرنش براساس تغییر طول میله و با توجه به ضریب الاستیسیته می توان نیروی وارد شده بر جسم را محاسبه کرد.
برای اندازه گیری میزان کرنش بوجود آمده در جسم از کرنش سنج استفاده می شود که جزو حسگرهای مقاومتی می باشد.در شکل ۲ تصویر یک کرنش سنج را مشاهده میکنید. کرنش سنج ها برای اندازه گیری نیرو ،فشار ،گشتاور و وزن به کار می روند.
کرنش سنج های مقاومتی لایه های نازکی از سیم های مقاومتی می باشند که بر روی اجزای یک ماشین یا سازه بوسیله ی چسب های مخصوصی نصب میشوند.
در اثر نیروی وارد شده به کرنش سنج، طول سیم های مقاومتی افزایش(بر اثر کشش) یا کاهش (بر اثر فشردگی)میابد.ضخامت سیم ها در اثر فشار یا کشش تغییر میکند. در کرنش سنج ها یک رابطه خطی بین نیروی اعمالی و تغییر مقاومت وجود دارد.

مقاومت یک هادی فلزی از شکل زیر بدست می آید:


اگر یک لایه از ماده رسانا را بکشیم،لایه نازکتر میشود و در نتیجه طول وعرض افزایش میابد و مقاومت افزایش میابد.
برای حالت فشرده شدن مقاومت کاهش میابد. که این تغییر مقاومت ناچیز است.از حسگرها برای نمایش یک کمیت یا گرفتن فیدبک و بستن حلقه ی کنترلی استفاده می شود.سیگنال ها باید از نوع الکتریکی باشد. پس باید تغییر مقاومت یک کرنش سنج به سیگنال الکتریکی تبدیل شود.پل وتسون برای این منظور به کار می رود.خروجی از فرمول زیر بدست می آید:
VO=[R3/(R1+R3)-R4/(R2+R4)]

 


برای قرار دادن کرنش سنج در پل سه شیوه وجود دارد:
مدار یک چهارم پل
دراین مدار یک عنصر از چهار عنصر پل با کرنش سنج جایگزین می شود.بقیه ی مقاومتها ثابتند و با مقاومت اولیه کرنش سنج برابرند.
وقتی که هیچ نیرویی به کرنش سنج وارد نشود ،پل در حالت تعادل به سر میبرد وخروجی آن صفراست.با تغییر مقاومت کرنش سنج خروجی پل تغییر میکند و با اندازه گیری آن میتوان نیرو را محاسبه کرد.

مدار نیم پل
از دو کرنش سنج استفاده میشود که در زیر و روی جسم نصب میشود.در نتیجه وقتی به جسم نیرویی به سمت پایین وارد میشود مقاومت یکی از مقاومت ها افزایش و مقاومت مقاومت دیگر کاهش میابد.طبق شکل زیر

مدار تمام پل
شامل ۴ کرنش سنج میباشد. که در نیروسنجهای امروزه بیشتر مورد استفاده قرار میگیرد.

نیرو سنج
معمولا نیرو سنجهای امروزی شامل ۴ کرنش سنج می باشد که در یک مدار تمام پل قرار میگیرد.درقسمت پایین شکل انواع نیروسنج ها قابل مشاهده است:

تقویت کننده تفاضلی:

انواع لودسل: