Тензорезистивные датчики

механическими напряжениями в электрический сигнал, предназначенный для последующей обработки.
Бывают металлические (проволочные, фольговые, пленочные) и полупроводниковые (пластинчатые).
В основе принципа работы металлических тензорезисторов лежит явление тензоэффекта, заключающееся в изменении электрического сопротивления проводящего материала при его механической деформации.
F→ R, P→ R

Общая структура подключения тензодатчиков в измерительный канал

Это позволяет прецизионно отследить изменение сопротивление тензорезисторов и преобразовать это изменение в электрический сигнал (напряжение).
На мост подается опорное напряжение (10 В). Когда на датчики не действует сила их сопротивление равняется начальному сопротивлению (Rд). В этом случае мост уравновешен и на выходе моста напряжение равно нулю. Если на датчики действует сила, то их сопротивление меняется на величину δR, при чем тензорезисторы в мосте располагаются так, что при действии силы два резистора увеличивают свое сопротивление ( R (1+δ) ), а два других уменьшают ( R (1-δ) ). В этом случае на выходе моста напряжение будет равно: Uм = δ ∙ Uоп . δ – коэффициент тензочувствительности, выражается в мВ/В. Например 2 мВ/В означает, что при действии номинальной силы и при уровне опорного напряжения 10 В, на выходе моста будет 20 мВ.

Коэффициент чувствительности тензодатчика: δ = 2 мВ/В
Для начала необходимо рассчитать сопротивление тензодатчика для номинального значения силы:
δ = 2 мВ/В = 0.002 (0.2 %)
Rд = 100 Ом,
R(1+δ) =Rд + Rд ∙ 0.2% = 100 + 0,2 = 100,2 Ом
R(1-δ) =Rд - Rд ∙ 0.2% = 100 - 0,2 = 99,8 Ом
Это сопротивления тензодатчиков которые будут если на них подействовать силой в 20 кГс.
Далее рассчитаем значения напряжения на выходе моста:
Uм = δ ∙ Uоп = 2 мВ/В ∙ 10 В = 20 мВ.
Это напряжение на выходе моста при действии силы в 20 кГс.

Схема включения тензодатчиков

подачи на преобразователь напряжение/ток. Это выполняется с помощью измерительного усилителя.
Начальное значение 1 В (начало диапазона) задаем с помощью смещения ноля (резисторы R7=9КОм и R8 = 1 КОм). Остается диапазон в 4 В (5-1 = 4). Необходимо максимальное значение напряжения на выходе моста усилить до 4 В. Отсюда найдем коэффициент усиления измерительного усилителя:
КИУ = UИУ_МАКС /UМ_МАКС = 4/ 0,02 = 200
Коэффициент усиления на измерительном усилителе задается с помощью резистора Rg:
Rg = (2 ∙R1) / (КИУ - 1), для нашей схемы R1 = R2 = R3 = R4 = R5 = R6 = 10 КОм.
Rg = 20 ∙103 / (200 -1 ) ≈ 100,4 Ом

Схема включения тензодатчиков

не действует сила), на выходе моста напряжение 0 мВ (мост уравновешен), на выходе ИУ напряжение 1 В.

на выходе моста напряжение 20 мВ, на выходе ИУ напряжение 5 В.