از چه موادی در سنسور فشار تنش استفاده می شود؟
پیام بگذارید
سنسورهای فشار تنش دستگاه های اساسی هستند که در طیف گسترده ای از صنایع ، از خودرو و هوافضا گرفته تا تولید و روباتیک استفاده می شوند. این سنسورها برای اندازه گیری نیروی اعمال شده بر روی یک شیء طراحی شده اند ، خواه یک نیروی کشش (تنش) باشد یا یک نیروی فشار (فشار). به عنوان تأمین کننده سنسورهای فشار تنش ، اغلب در مورد مواد مورد استفاده در این سنسورها سؤال می شود. در این پست وبلاگ ، من در مورد مطالب متداول مورد استفاده در سنسورهای فشار تنش و خصوصیات آنها بحث خواهم کرد.
1. مواد ساختاری
مواد ساختاری یک سنسور فشار تنش ، چارچوب فیزیکی را که عناصر سنجش و سایر اجزای موجود در آن را در خود جای داده است ، فراهم می کند. آنها برای اطمینان از اندازه گیری های دقیق و قابل اعتماد باید قوی ، سفت و سخت و از نظر ابعادی پایدار باشند.
فولاد ضد زنگ
فولاد ضد زنگ یکی از متداول ترین مواد برای مسکن و اجزای ساختاری سنسورهای فشار تنش است. این مقاومت در برابر خوردگی عالی را ارائه می دهد ، که در محیط هایی که سنسور ممکن است در معرض رطوبت ، مواد شیمیایی یا سایر مواد خورنده باشد ، بسیار مهم است. فولاد ضد زنگ همچنین از استحکام و خاصیت مکانیکی خوبی برخوردار است و به آن اجازه می دهد تا بدون تغییر شکل ، از تنش و فشار زیادی مقاومت کند. به عنوان مثال ، در کاربردهای دریایی ، جایی که سنسورها در معرض آب شور قرار دارند ، فولاد ضد زنگ دوام طولانی مدت را تضمین می کند.
الومینیوم
آلومینیوم یکی دیگر از گزینه های محبوب برای قطعات ساختاری است. این سبک وزن است ، که در برنامه هایی که وزن آن نگران کننده است ، از جمله در هوافضا یا تجهیزات قابل حمل ، یک مزیت است. آلومینیوم همچنین دارای هدایت حرارتی خوبی است که به از بین رفتن گرمای تولید شده در طول کار سنسور کمک می کند. با این حال ، آن را به اندازه فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر خوردگی نیست ، بنابراین ممکن است برای استفاده در محیط های سخت مورد نیاز باشد یا آنودایز شود.
2. عناصر سنجش
عناصر سنجش قلب یک سنسور فشار تنش است ، زیرا آنها نیروی مکانیکی را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می کنند. از مواد مختلف برای انواع مختلف مکانیسم سنجش استفاده می شود.
سنجش
سنجهای کرنش رایج ترین عناصر سنجش در سنسورهای فشار فشار هستند. آنها از یک فویل یا سیم فلزی نازک ساخته شده اند که معمولاً از آلیاژهای مانند کنستانتان (یک مس - آلیاژ نیکل) یا کارما (یک نیکل - کروم - آلومینیوم - آلیاژ منگنز) ساخته شده است. این آلیاژها از یک عامل سنج بالا و پایدار برخوردار هستند ، به این معنی که آنها هنگام قرار گرفتن در معرض فشار ، تغییر قابل توجهی در مقاومت الکتریکی نشان می دهند. هنگامی که نیرویی به سنسور اعمال می شود ، قسمت ساختاری تغییر شکل می یابد و سنجهای کرنش متصل به آن نیز تغییر شکل می یابد و باعث تغییر در مقاومت آنها می شود. این تغییر در مقاومت سپس اندازه گیری و به یک سیگنال متناسب با نیروی اعمال شده تبدیل می شود.
مزیت استفاده از این آلیاژها خطی و ثبات آنها در طیف گسترده ای از دما است. آنها می توانند با دقت بالایی نیروهای کوچک تا بزرگ را اندازه گیری کنند. به عنوان مثال ، در مقیاس های توزین صنعتی ، سنسورهای مبتنی بر فشار سنج اندازه گیری وزن دقیق را ارائه می دهند.
مواد پیزو الکتریکی
از مواد پیزوالکتریک مانند کوارتز یا سرامیک های خاصی مانند تیتانات زیرکنات سرب (PZT) در برخی از سنسورهای فشار فشار فشار بالا استفاده می شود. مواد پیزوالکتریک هنگام قرار گرفتن در معرض استرس مکانیکی ، بار الکتریکی تولید می کنند. این خاصیت باعث می شود آنها برای اندازه گیری نیروهای پویا ، مانند آزمایش ضربه یا نظارت بر لرزش ، مناسب باشند. سنسورهای پیزوالکتریک می توانند خیلی سریع به تغییرات زور پاسخ دهند و آنها را برای کاربردهایی که در آن اندازه گیری سرعت بالا مورد نیاز است ، ایده آل می کند. با این حال ، آنها برای اندازه گیری نیروهای استاتیک برای مدت طولانی مناسب نیستند زیرا بار تولید شده به تدریج از بین می رود.
3. اجزای الکتریکی
اجزای الکتریکی یک سنسور فشار تنش شامل سیم ، اتصالات و تابلوهای مدار است. این مؤلفه ها وظیفه انتقال سیگنال های الکتریکی از عناصر سنجش به رابط خروجی را بر عهده دارند.
مس
مس پرکاربردترین ماده برای سیم کشی الکتریکی در سنسورهای فشار تنش است. دارای هدایت الکتریکی عالی است که حداقل از بین رفتن سیگنال در هنگام انتقال تضمین می شود. مس نیز نسبتاً ارزان و آسان برای کار با آن است و آن را به یک انتخاب عملی برای سنسورهای تولید شده انبوه تبدیل می کند. با این حال ، می تواند با گذشت زمان اکسیده شود ، که ممکن است بر رسانایی آن تأثیر بگذارد. برای جلوگیری از این امر ، سیمهای مس اغلب با قلع یا فلزات دیگر پوشانده می شوند.
تابلوهای مدار چاپی (PCB)
PCB از یک ماده بستر ، معمولاً فایبرگلاس - رزین اپوکسی تقویت شده (FR - 4) ساخته شده است. FR - 4 عایق خوبی است که از تداخل الکتریکی بین اجزای مختلف روی صفحه جلوگیری می کند. آثار رسانا روی PCB از مس ساخته شده است ، که اجزای مختلف الکتریکی مانند سنجش کرنش ، مدارهای تهویه سیگنال و اتصالات خروجی را به هم متصل می کند.
4. مواد آب بندی و عایق
مواد آب بندی و عایق برای محافظت از اجزای داخلی سنسور از عوامل محیطی مانند گرد و غبار ، رطوبت و آلاینده ها استفاده می شود.
لاستیک سیلیکونی
لاستیک سیلیکون معمولاً برای آب بندی محفظه سنسور استفاده می شود. از انعطاف پذیری عالی ، چسبندگی خوب به مواد مختلف و مقاومت زیاد در برابر دما و هوازدگی برخوردار است. لاستیک سیلیکون می تواند یک مهر و موم محکم ایجاد کند و از ورود رطوبت و گرد و غبار به درون سنسور جلوگیری می کند. همچنین می تواند در برابر طیف گسترده ای از دما ، از 50 درجه سانتیگراد تا 200 درجه سانتیگراد مقاومت کند و آن را برای کاربردهای مختلف صنعتی و محیطی مناسب می کند.
رزین اپیوکسی
رزین اپوکسی برای محاصره و عایق بندی اجزای حساس مانند سنجهای کرنش و مدارهای الکترونیکی استفاده می شود. این حفاظت از مکانیکی و عایق الکتریکی را فراهم می کند. رزین اپوکسی از مقاومت شیمیایی خوبی برخوردار است و بسته به نیاز کاربرد ، می توان از خواص مختلفی مانند سختی یا انعطاف پذیری بالا استفاده کرد.
انواع مختلف سنسورهای فشار تنش و ملاحظات مادی آنها
انواع مختلفی از سنسورهای فشار تنش وجود دارد که هر کدام نیازهای خاص خود را دارند.
سنسور فشار تنش پیچ
سنسورهای فشار فشار پیچ به گونه ای طراحی شده اند که با استفاده از پیچ ها نصب می شوند. قطعات ساختاری باید از موادی ساخته شود که می توانند در هنگام نصب در برابر نیروهای سفت کننده مقاومت کنند. فولاد ضد زنگ اغلب برای بدنه سنسور انتخاب مناسبی است ، در حالی که از سنجهای کرنش ساخته شده از کنستانتان یا کارما برای اندازه گیری دقیق نیرو استفاده می شود.
سنسور فشار تنش نوع S
سنسورهای نوع S با طراحی شکل S آنها مشخص می شود ، که حساسیت بالایی را به نیروهای تنش ارائه می دهد. ساختار S- شکل به طور معمول از استحکام و انعطاف پذیری آن از آلومینیوم یا فولاد ضد زنگ ساخته شده است. عناصر سنجش ، دوباره ، معمولاً سنجهای کرنش برای تبدیل سیگنال نیروهای قابل اعتماد هستند.
سنسور تنش قرقره تک
از سنسورهای تنش تک قرقره برای اندازه گیری تنش در کابل یا کمربند عبور از یک قرقره استفاده می شود. قرقره اغلب از مواد سخت و پوشیده مانند فولاد سخت یا پلاستیک با استحکام بالا ساخته شده است. بدنه سنسور را می توان از آلومینیوم به دلیل خاصیت سبک وزن خود تهیه کرد و از سنجهای کرنش برای اندازه گیری نیروهای تنش استفاده می شود.
پایان
مواد مورد استفاده در یک سنسور فشار تنش نقش مهمی در عملکرد ، دوام و مناسب بودن آن برای کاربردهای مختلف دارند. از مواد ساختاری که از عناصر سنجش که نیروها را تشخیص می دهند ، پشتیبانی می کنند ، هر ماده بر اساس خواص آن با دقت انتخاب می شود. ما به عنوان تأمین کننده سنسورهای فشار تنش ، اهمیت استفاده از مواد با کیفیت بالا را برای اطمینان از سنسورهای قابل اعتماد و دقیق درک می کنیم.
اگر برای کاربرد خاص خود به سنسورهای فشار تنش نیاز دارید ، خواه در اتوماسیون صنعتی ، آزمایش خودرو یا هر زمینه دیگری باشد ، ما برای کمک به اینجا هستیم. ما می توانیم سنسورهای ساخته شده از مناسب ترین مواد را برای پاسخگویی به نیازهای شما در اختیار شما قرار دهیم. برای شروع بحث در مورد نیازهای تهیه خود با ما تماس بگیرید و سنسور فشار فشار مناسب برای پروژه خود را پیدا کنید.
منابع
- "دفترچه راهنمای اندازه گیری نیرو" ، ویرایش شده توسط پیتر اچ. سیدنهام ، جان ویلی و پسران.
- "علوم و مهندسی مواد: مقدمه" ، توسط ویلیام دی کالستر جونیور و دیوید جی. رتویچ.
- برگه های فنی تولید کنندگان سنسور فشار تنش مختلف.
