Koji se materijali koriste u senzoru napetosti?

Senzori tlaka napetosti bitni su uređaji koji se koriste u širokom rasponu industrija, od automobilskog i zrakoplovstva do proizvodnje i robotike. Ovi senzori dizajnirani su za mjerenje sile koja se vrši na objektu, bilo da se radi o sili povlačenja (napetosti) ili sila guranja (tlak). Kao dobavljač senzora napetosti tlaka, često me pitaju o materijalima koji se koriste u tim senzorima. U ovom postu na blogu raspravljat ću o uobičajenim materijalima koji se koriste u senzorima tlaka napetosti i njihovim svojstvima.

1. Strukturni materijali

Strukturni materijali senzora napetosti tlaka pružaju fizički okvir koji drži osjetljive elemente i druge komponente na mjestu. Moraju biti snažni, kruti i dimenzionalno stabilni kako bi osigurali točna i pouzdana mjerenja.

Nehrđajući čelik

Nehrđajući čelik jedan je od najčešće korištenih materijala za kućište i konstrukcijske komponente senzora tlaka napetosti. Nudi izvrsnu otpornost na koroziju, što je presudno u okruženjima u kojima senzor može biti izložen vlazi, kemikalijama ili drugim korozivnim tvarima. Nehrđajući čelik također ima visoku čvrstoću i dobra mehanička svojstva, omogućujući mu da izdrži visoku razinu napetosti i tlaka bez deformiranja. Na primjer, u morskim primjenama, gdje su senzori izloženi slanoj vodi, nehrđajući čelik osigurava dugotrajnu trajnost.

Aluminij

Aluminij je još jedan popularan izbor za strukturne dijelove. Lagana je, što je prednost u aplikacijama u kojima je težina briga, poput zrakoplovne ili prijenosne opreme. Aluminij također ima dobru toplinsku vodljivost, što pomaže u rasipanju topline koja se stvara tijekom rada senzora. Međutim, nije tako otporna na koroziju kao nehrđajući čelik, pa će ga možda trebati obložiti ili anodirati za upotrebu u teškim okruženjima.

2. Senzorski elementi

Osjetni elementi su srce senzora napetosti tlaka, jer mehaničku silu pretvaraju u električni signal. Različiti materijali koriste se za različite vrste osjetljivih mehanizama.

Mjerači za naprezanje

Mjerači za naprezanje najčešći su elementi osjetljivosti u senzorima na zatezanja. Izrađene su od tanke metalne folije ili žice, obično izrađene od legura poput Constantala (bakar - legura nikla) ​​ili karme (nikl - krom - aluminij - legura mangana). Te legure imaju visoki i stabilan faktor mjerača, što znači da pokazuju značajnu promjenu električne otpornosti kada su podvrgnute naprezanju. Kad se na senzor primijeni sila, strukturni dio deformira, a mjerači soja pričvršćene na nju također se deformiraju, uzrokujući promjenu njihovog otpora. Ta se promjena otpora mjeri i pretvara u signal proporcionalan primijenjenoj sili.

Prednost korištenja ovih legura je njihova linearnost i stabilnost u širokom rasponu temperatura. Oni mogu precizno izmjeriti male i velike sile s velikom preciznošću. Na primjer, u industrijskim vagama za vaganje senzori na temelju soja - mjerača pružaju točna mjerenja težine.

Piezoelektrični materijali

Piezoelektrični materijali, poput kvarca ili određene keramike poput olovnog cirkonatnog titanata (PZT), koriste se u nekim senzorima pritiska na zatezanju visokih performansi. Piezoelektrični materijali stvaraju električni naboj kada su podvrgnuti mehaničkom naprezanju. Ovo svojstvo čini ih pogodnim za mjerenje dinamičkih sila, poput ispitivanja udara ili praćenja vibracija. Piezoelektrični senzori mogu vrlo brzo reagirati na promjene na snazi, čineći ih idealnim za primjene u kojima su potrebna mjerenja velike brzine. Međutim, oni nisu prikladni za mjerenje statičkih sila tijekom dugih razdoblja jer generirani naboj postupno propušta.

3. Električne komponente

Električne komponente senzora tlaka napetosti uključuju žice, konektore i kružne ploče. Ove su komponente odgovorne za prijenos električnih signala iz osjetljivih elemenata na izlazno sučelje.

Bakar

Bakar je najčešće korišteni materijal za električno ožičenje u senzorima tlaka napetosti. Ima izvrsnu električnu vodljivost, što osigurava minimalan gubitak signala tijekom prijenosa. Bakar je također relativno jeftin i lako je raditi, što ga čini praktičnim izborom za masovno proizvedene senzore. Međutim, može se oksidirati s vremenom, što može utjecati na njegovu vodljivost. Da bi se to spriječilo, bakrene žice često su obložene kositrom ili drugim metalima.

Očasne pločice (PCB)

PCB su izrađeni od supstratnog materijala, obično epoksidne smole - ojačane epoksidne smole (FR - 4). FR - 4 je dobar izolator, koji sprječava električne smetnje između različitih komponenti na ploči. Provodljivi tragovi na PCB izrađeni su od bakra, koji povezuje različite električne komponente, poput mjerača naprezanja, krugova za kondicioniranje signala i izlaznih konektora.

4. brtvljenje i izolacijski materijali

Brtvi i izolacijski materijali koriste se za zaštitu unutarnjih komponenti senzora od okolišnih čimbenika poput prašine, vlage i onečišćenja.

Silikonska guma

Silikonska guma obično se koristi za brtvljenje kućišta senzora. Ima izvrsnu fleksibilnost, dobro prianjanje na različite materijale i visoki otpor na temperaturu i vremenske uvjete. Silikonska guma može oblikovati tijesnu brtvu, sprečavajući ulazak vlage i prašine u senzor. Također može izdržati širok raspon temperatura, od - 50 ° C do 200 ° C, što ga čini prikladnim za razne industrijske i okolišne primjene.

Epoksidna smola

Epoksidna smola koristi se za inkapsulaciju i izolaciju osjetljivih komponenti, poput mjerača naprezanja i elektroničkih krugova. Pruža mehaničku zaštitu i električnu izolaciju. Epoksidna smola ima dobru kemijsku otpornost i može se formulirati kako bi imala različita svojstva, poput visoke tvrdoće ili fleksibilnosti, ovisno o zahtjevima za primjenu.

Različite vrste senzora tlaka napetosti i njihova materijalna razmatranja

Postoji nekoliko vrsta senzora napetosti tlaka, od kojih svaka ima svoje specifične materijalne zahtjeve.

Senzor tlaka napetosti vijaka

Senzori tlaka napetosti vijaka dizajnirani su za ugradnju vijcima. Konstrukcijski dijelovi moraju biti izrađeni od materijala koji mogu izdržati sile zatezanja tijekom ugradnje. Nehrđajući čelik često je dobar izbor za tijelo senzora, dok se mjerači za naprezanje izrađene od konstantalne ili karme koriste za točno mjerenje sile.

Senzor tlaka napetosti tipa S

Senzori tipa S karakteriziraju njihov S - oblikovani dizajn, koji pruža visoku osjetljivost na sile napetosti. Struktura oblika S - obično je izrađena od aluminija ili nehrđajućeg čelika zbog njegove čvrstoće i fleksibilnosti. Opet osjetljivi elementi obično su mjerači za pouzdanu silu - do - pretvorba signala.

Senzor napetosti s jednim remenom

Senzori napetosti s jednim remenom koriste se za mjerenje napetosti u kabelu ili remenu koji prolazi preko remenice. Remenica je često izrađena od tvrdog materijala, poput očvrsnog čelika ili plastike s visokom čvrstoćom. Tijelo senzora može biti izrađeno od aluminija za njegovo lagano svojstvo, a mjerači naprezanja koriste se za mjerenje napetosti.

Zaključak

Materijali koji se koriste u senzoru tlaka napetosti igraju ključnu ulogu u njegovoj izvedbi, izdržljivosti i prikladnosti za različite primjene. Iz strukturnih materijala koji pružaju potporu osjetljivim elementima koji otkrivaju sile, svaki se materijal pažljivo odabire na temelju njegovih svojstava. Kao dobavljač senzora napetosti, razumijevamo važnost korištenja materijala visoke kvalitete kako bismo osigurali pouzdane i točne senzore.

Ako vam je potreban senzori tlaka napetosti za vašu specifičnu primjenu, bilo da se radi o industrijskoj automatizaciji, automobilskom testiranju ili bilo kojem drugom polju, mi smo tu da pomognemo. Možemo vam pružiti senzore izrađene od najprikladnijih materijala koji će ispuniti vaše zahtjeve. Kontaktirajte nas kako biste započeli raspravu o vašim potrebama nabave i pronađite savršen senzor tlaka napetosti za svoj projekt.

Reference

1. "Priručnik za mjerenje sile", uredio Peter H. Sydenham, John Wiley & Sons.
2. "Znanost o materijalima i inženjering: uvod", William D. Callister Jr. i David G. Rethwisch.
3. Tehničke tablice različitih proizvođača senzora tlaka.