Тензометрический датчик
Тензометрический датчик (от лат. tensus — напряжённый) (тензодатчик) — прибор для измерения деформации различных конструкций. Существует множество способов измерения деформаций: тензорезистивный, оптико-поляризационный, волоконно-оптический, или простым считыванием показаний с линейки механического тензодатчика.
Принцип работы тензометрических датчиков основан на способности специального резистора менять свое активное электрическое сопротивление в зависимости от деформации (растяжения или сжатия). Тензодатчик представляет собой упругий элемент, на поверхности которого наклонен проволочный преобразователь. В качестве преобразователя обычно применяют проволоку из константана диаметром 0,2—0,03 мм. В весоизмерительных устройствах используются тензодатчики, работающие на растяжение, сжатие и изгиб. Геометрические размеры, конструктивные и технологические особенности тензодатчиков определяются характером весовых нагрузок и задачами измерения. Конструкция тензодатчика должна надежно защищать проволочный элемент от механических повреждений и попадания влаги. Проволочные преобразователи включаются по схеме равноплечного электрического моста. При этом они наклеиваются таким образом, чтобы одна пара проволочных преобразователей испытала деформацию вдоль оси силоизмерительного упругого элемента. Вторая пара преобразователей находится под действием продольной деформации. Наибольшую деформацию испытывает первая пара преобразователей.
Данные об измерениях поступают от тензодатчиков в аналоговом виде (изменения выходного сигнала по напряжению или по току).
В качестве чувствительного элемента тензометрического датчика используется мост из тензорезисторов. Сигнал с тензодатчика поступает на измерительный усилитель (тензоусилитель) или систему сбора данных (тензостанцию) для последующего анализа.
Существуют разные типы датчиков[3]:
датчики силы (измеряет усилия и нагрузки)
датчики давления (измерение давления в различных средах)
датчик ускорения
датчики перемещения
датчики крутящего момента
Тензодатчики используются в различных отраслях машиностроения транспорта, строительства и мониторинга конструкций, в испытаниях автомобилей, в научных исследованиях.
Рисунок 8 - Тензометрический преобразователь для регистрации
кинетокардиограмм перемещения:
А - схема устройства тензометрического преобразователя; Б - размещение проволочных тензометров (решеток) на одной стороне пластины; В - кривая записи сигнала свободно колеблющейся плоской пружины с тензометрами (собственная частота); Г - запись калибровочного сигнала преобразователя: амплитуда кривой соответствует перемещению на 2 мм; 1,2,3,4 - тензометры на тензометрической пружинной пластине 5; 6 - шток; 7 - диск, контактирующий с грудной стенкой; 8 - вывинчивающаяся муфта, предупреждающая чрезмерный изгиб пластины; 9 - штатив; 10 и 11 - пары проводов к электрокардиографу и источнику питания.
Электродвигатель постоянного тока
Двигатель постоянного тока - электрическая машина, машина постоянного тока, преобразующая электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию.
Основными частями машины постоянного тока (см. рисунок 9) являются неподвижная станина, несущая электромагниты, и вращающаяся часть – якорь.
Часто их называют по аналогии с машинами переменного тока статором – неподвижную часть и ротором – вращающуюся часть. Станина с электромагнитами служит для возбуждения главного магнитного поля машины, а во вращающемся якоре индуктируется э.д.с. и проходят токи, создающие в генераторе тормозящий момент, а в двигателе – вращающий момент.
Рисунок 9 – Составные части электродвигателя постоянного тока
Станина изготавливается из литой стали и представляет собой полый цилиндр, на внутренней стороне которого укреплены сердечники полюсов: главных и дополнительных. На сердечники главных полюсов надеты катушки, составляющие обмотку возбуждения машины. Сердечники полюсов снабжаются наконечниками, служащими для более равномерного распределения магнитной индукции вдоль окружности якоря. Дополнительные полюса имеются только на более крупных машинах. Эти полюса устанавливаются на станине посредине между главными полюсами. Их обмотка соединяется последовательно с обмоткой якоря. Назначение этих полюсов – поддерживать магнитное поле работающей машины относительно постоянным независимо от нагрузки. Это нужно для безыскровой работы щеток на коллекторе.
Сердечник якоря собран из изолированных друг от друга листов электротехнической стали. Он снабжен пазами, в которые закладывается обмотка якоря, обычно состоящая из отдельных секций.
Характерной для машин постоянного тока деталью является коллектор – полый цилиндр, собранный из изолированных одна от другой и от вала машины клинообразных медных пластин. Последние определенным образом соединяются с витками обмотки якоря. На коллекторе в щеткодержателях устанавливаются неподвижные щетки, через которые обмотка якоря соединяется с внешней цепью. Щетки к коллектору прижимаются пружинами. щеткодержатели укрепляются на щеточных траверсах. Последние устанавливаются на подшипниках машины и их можно поворачивать, изменяя таким путем положение щеток по отношению к полюсам машины.