Tolok regangan adalah salah satu alat yang paling berguna untuk mengukur pengembangan atau pengecutan bahan dengan tepat semasa daya dikenakan. Tolok regangan juga berguna untuk mengukur daya yang dikenakan secara tidak langsung jika ia diselaraskan kira-kira secara linear dengan ubah bentuk bahan.
Apa itu Strain Gauges
Strain gauge adalah sensor yang rintangan elektriknya berbeza-beza dengan jumlah regangan (ubah bentuk bahan).
Tolok regangan yang ideal akan mengubah daya tahannya sebanding dengan regangan membujur di permukaan yang dipasang oleh sensor.
Walau bagaimanapun, ada faktor lain yang boleh mempengaruhi ketahanan, seperti suhu, sifat bahan, dan pelekat yang mengikat alat pengukur dengan bahan.
Tolok regangan terdiri daripada grid selari dawai logam atau kerajang yang sangat halus yang terikat pada permukaan tegang oleh lapisan epoksi bertebat nipis. Apabila bahan terikat tegang, regangan dihantar melalui pelekat. Bentuk grid dirancang dalam corak yang memberikan perubahan rintangan maksimum per unit luas.
Cara Memilih Strain Gauge
Semasa memilih pengukur regangan untuk aplikasi, tiga pertimbangan utama adalah suhu operasi, sifat regangan yang dapat dikesan, dan keperluan kestabilan.
Oleh kerana tolok regangan dipasang ke permukaan yang tegang, adalah penting bahawa tolok tegang sama dengan permukaan. Bahan pelekat harus dipilih dengan hati-hati untuk menghantar regangan ke sensor dengan pasti pada julat suhu yang luas dan keadaan lain.
Nilai rintangan tolok regangan berbeza-beza sebagai fungsi dari regangan yang berlaku mengikut: perubahan R / R = S di mana R adalah rintangan, e adalah ketegangan, dan S adalah faktor kepekaan regangan. Untuk tolok kerajang logam, faktor kepekaan regangan adalah kira-kira 2.
Peningkatan regangan biasanya kurang dari 0.005 inci / inci dan sering dinyatakan dalam unit regangan mikro. Dari formula, dilihat bahawa ketahanan tolok regangan akan berubah dalam jumlah yang sangat kecil dengan regangan yang diberikan, dalam urutan 0.1%.
Bacaan voltan kemudiannya boleh dilepaskan dari perintang ini dari segi milli-volt per volt (mV / V) untuk memberikan nilai pengukuran untuk regangan.
Nisbah Poisson adalah ukuran penipisan dan pemanjangan yang berlaku pada bahan semasa ia tegang. Sekiranya daya tegangan digunakan pada wayar resistif, wayar akan menjadi sedikit lebih panjang, dan pada masa yang sama menjadi lebih nipis. Nisbah kedua jenis ini adalah Poisson Ratio.
Ini adalah prinsip asas di sebalik pengukuran regangan regangan, kerana rintangan wayar akan meningkat secara proporsional kerana kesan Poisson.
Cara Mengukur Output Strain Gauge Dengan Tepat
Untuk mengukur perubahan rintangan kecil dengan tepat, pengukur regangan hampir selalu dijumpai dalam konfigurasi jambatan dengan sumber pengujaan voltan.
Jambatan Wheatstone biasanya digunakan seperti yang ditunjukkan dalam gambar rajah. Jambatan seimbang apabila nisbah perintang sama di kedua sisi, atau R1 / R2 = R4 / R3. Terbukti, voltan keluaran adalah sifar dalam keadaan ini.
Semasa rintangan tolok regangan (Rg) berubah, voltan keluaran (Vout) berubah oleh beberapa miliVolt, dan voltan ini kemudian diperkuat oleh penguat pembezaan untuk mengembalikan nilai yang dapat dibaca.
Litar Wheatstone ini juga sangat sesuai untuk pampasan suhu - hampir dapat menghilangkan kesan suhu. Kadang-kadang bahan tolok dirancang untuk mengimbangi pengembangan haba, tetapi ini tidak menghilangkan kepekaan terma sepenuhnya.
Untuk mencapai pampasan haba yang lebih baik, perintang seperti R3 dapat diganti dengan pengukur regangan yang serupa. Ini cenderung membatalkan kesan suhu.
Sebenarnya, keempat-empat perintang boleh digantikan oleh sensor pengukur regangan untuk kestabilan suhu maksimum. Dua dari mereka (R1 dan R3) dapat disiapkan untuk mengukur mampatan, sementara dua lainnya (R2 dan R4) disiapkan untuk mengukur ketegangan.
Ini bukan sahaja akan mengimbangi suhu, tetapi juga meningkatkan kepekaan dengan faktor empat. Tolok regangan dengan elemen rintangan elektrik adalah jenis sensor yang paling biasa untuk mengukur ketegangan, kerana mereka mempunyai kelebihan dengan biaya yang lebih rendah, juga sebagai mapan.
Mereka tersedia dalam saiz kecil dan hanya sedikit dipengaruhi oleh perubahan suhu, serentak mencapai kesalahan kurang dari +/- 0,10%. Tolok ketahanan rintangan terikat juga sangat sensitif, dan dapat digunakan untuk mengukur regangan statik dan dinamik.
Walau bagaimanapun, terdapat jenis lain yang tersedia untuk aplikasi tertentu, seperti piezo-resistive, carbon-resistive, semi-conductive, akustik, optik, dan induktif.
Malah ada sensor pengukur regangan berdasarkan litar kapasitor ..
Sebelumnya: Litar SMPS Termurah Menggunakan MJE13005 Seterusnya: Gunakan PC anda seperti Osiloskop
