W pomiarach siły i masy wykorzystywane są najczęściej czujniki tensometryczne - potocznie zwane tensometrami. Są one podstawowym elementem każdej wagi elektronicznej, stosowane są także w urządzeniach do pomiaru sił ściskających, rozciągających, naprężeń itp. Często spotykane są w układach automatyki, gdzie zachodzi konieczność dokonywania pomiarów wagowych (m.i. pomiary ciężaru zbiorników magazynujących surowce, zbiorników mieszalniczych, platformy najazdowe).
Czujniki te zazwyczaj umieszczane są pod podporami zbiornika bądź platformy. W połączeniu z odpowiednimi urządzeniami pomiarowymi można realizować pomiar mas, dozowania surowców itp.
O zastosowaniu odpowiedniego typu tensometru decydują warunki i wymagania pomiaru związane z materiałem, kształtem elementu konstrukcyjnego czujnika, rodzajem obciążeń, temperaturą pracy itp. Obecnie najszersze zastosowanie znalazły tensometry oporowe i są najczęściej stosowane przy pomiarach laboratoryjnych i użytkowych. Posiadają wiele zalet takich jak:
- duża dokładność
- duża czułość
- małe wymiary
- odporność na drgania i wstrząsy
- możliwość pracy w wysokich temperaturach i ciśnieniach
- mogą być umieszczane na powierzchniach zakrzywionych
Zasada działania czujnika tensometrycznego oporowego pokazana została na rysunku 1. Opiera się ona na właściwości fizycznej drutu metalowego, polegającej na zmianie jego oporu elektrycznego wraz ze zmianą jego długości. Drut oporowy lub folia w postaci cienkiej elastycznej płytki (kolor zółty) naklejany jest za pomocą specjalnego kleju na element odkształcający się pod wpływem działających sił lub momentów (kolor czerwony). Materiał oporowy czujnika ulega identycznym odkształceniom. co element na którym czujnik został przyklejony. Drut wklejony jest razem z kompensujacymi rezystorami w układ mostkowy. Technologia klejenia, użyte materiały to wielka wiedza firm oferujących czujniki siły, bo od nich zależą dokładność i stabilność czujników.
![]() |
|
| Rys1. Zasada działania czujnika tens. | Rys2. Przykłady tensometrów foliowych służących do wklejania w element odkształcający się. |
Najczęściej spotykane są gotowe czujniki w postaci tensometru foliowego przyklejonego do obudowy (rysunk 2). W zależności od konstrukcji elementu nośnego (obudowy) czujnik taki może służyć do pomiaru małych sił w zakresach pojedynczych niutonów jak i ogromnych sił liczonych w dziesiątkach kiloniutonów.
| Rys3. Przykłady czujników tensometrycznych. |
Istotną kwestią w pomiarach z wykorzystaniem czujników tensometrycznych jest mierzenie małych napięć na nim występujących. Dla uzyskania rozdzielczości 1000 działek pomiarowych wymagany jest pomiar napięcia gałęzi mostka z dokładnością +- 20uV (zależną od napięcia zasilania czujnika). Wymaga to zastosowania specjalizowanych układów, które zapewniają odpowiednią stabilność i rozdzielczość pomiarów.
Producenci oferują różne urządzenia i systemy przeznaczone do wspołpracy z mostkowymi czujnikami tensometrycznymi. Najprostrze zwane wzmacniaczami, konwertują małe sygnały z czujnika na sygnał napięciowy 0-10V lub prądowy 4-20mA. Niegdyś realizowane były za pomocą wzmacniaczy analogowych, dziś stosuje się najczęściej precyzyjne przetworniki analogowo-cyfrowe dedykowane do współpracy z czujnikami mostkowymi.
Bardzej zaawansowane urządzenia pomiarowe potrafą zbierać sygnały z kilku czujników jednocześnie i odpowiednio je przetwarzać, a następnie przesyłać przez spotykane w automatyce standardy transmisji danych (modbus, profibus, profinet itp) lub np. rejestrować dane w pamięci urządzenia.



