Вплив температури на роботу тензодатчика (автомобільні ваги)
Прагнення забезпечити постійну роботу ваг із заданим ступенем точності вимірювань пояснюється тим, що будь-яке неточне зважування обертається відчутними матеріальними втратами для підприємства. За відсутності точної інформації про значення обсягів сировини, що переміщується, дуже складно розрізняти ступінь завантаження виробництва. Досягнута висока продуктивність швидко зводиться нанівець, якщо несправності вагового устаткування чи неточне зважування призведуть до затримок відвантаження продукції.
Тензодатчики працюють за рахунок тензоефекту - зміни опору напівпровідників при їх деформації. При розтягуванні опір підвищується за рахунок подовження резисторів та зменшення поперечного перерізу. Стиснення навпаки – зменшує цей показник. Різниця опорів уловлюється вольтметром, після чого перетворюється на електричний сигнал, який переробляється в зручний для сприйняття формат.
З винаходом тензометричних датчиків була відкрита нова епоха в історії точності ваговимірювального обладнання. Але не обійшлося і без недоліків, одним з яких є пряма залежність від впливу навколишнього середовища, зокрема найбільший вплив надає температура і вологість повітря.
Розглянемо зміну температури та її впливу на тензометричний датчик
Найчастіше при змінах температури навколишнього середовища виникають проблеми стабільності роботи датчиків, що впливає на кінцеві показання зважування. Це зумовлено кількома чинниками:
Вплив ТКС (температурний коефіцієнт опору) резистора з його опір;
Паразитний тензорезистивний ефект за рахунок різниці температурного розширення між підкладкою та матеріалом резистора.
При підвищенні температури навколишнього середовища відбувається зниження чутливості тензодатчика за рахунок зниження якостей міцності обладнання і розм'якшення клею в деталях, що призводить до збільшення похибки у вимірюваннях.
Зниження температури навколишнього середовища відбувається зміна діапазону розтягування і стиснення матеріалу, що призводить до збільшення похибки у вимірах.
Робочий діапазон температур для різних видів клею, що використовуються в тензометричних датчиках:
Ціаноакрилат використовується при температурах від -30 до +800С. Існують марки із ширшим діапазоном -196...+1200С. Похибка трохи більше 6%.
Поліефір. Від -30 до 1800С.
Фенол. Застосовується при температурі -296...+2000С. Похибка 3-10%.
Епоксидна смола. Залежить від марки, розкид становить -296 ... 2000С. Похибка приблизно така сама, як у формальдегідних складів.
Велике значення має основа, яку нанесений напівпровідник. У фольгових резисторів ТКС може становити лише ±0,05 ppm/C в діапазоні від 0 до +600С. Це один із найстабільніших видів датчиків.
Найбільший ТКС спостерігається у датчиків на основі вуглецевої плівки. Він може досягати 500 ppm/с і похибка буде не менше 5%, а то й усі 10%. Тому такі тензодатчики не використовуються там, де потрібна висока точність вимірів.
Захист тензодатчиків від дії довкілля
В даний час існує декілька способів температурної компенсації:
Легування напівпровідників;
Використання константанового дроту;
З'єднання двох напівпровідників з р і n-провідністю;
Застосування термочохлів для захисту від низьких та високих температур.
Тензометричні датчики має кілька видів виконання, високотемпературні та низькотемпературні. Таке обладнання призначене для роботи в екстремальних умовах довкілля.
При їх виготовленні використовуються спеціальні матеріали, такі як ніхром та додатково наноситься захисні покриття, такі як термочохол з підігрівом, термостійка обмазка зі скла та алюмінію, спеціальний цемент, емалі.
Але повністю ізолювати обладнання від впливу навколишнього середовища неможливо, особливо якщо брати роботу в екстремальних умовах. Найбільша точність досягається у стабільних умовах та із застосуванням захисних пристроїв та покриттів.
Офіційний сайт компанії АСП https://асп.рф/