Конструкторский раздел. 
Преобразователь нагрузки на колесо транспортного средства по состоянию рессор

Принцип действия преобразователя

Конструкция преобразователя наиболее часто применялась в области измерения малый и средних давлений. Тензорезисторный преобразователь силы работает на основе тензоэффекта. Его чувствительные элементы (тензорезисторы) изменяют свою электропроводность (электрическое сопротивление) при изменении объёма или напряжённого состояния, под действием нагрузки. Уравнение преобразования в общем виде выглядит так: R = с l / S, где Rсопротивление проводника, с — удельное сопротивление проводника (материала), Sплощадь поперечного сечения, l — длинна проводника.

Структурная схема установки, предназначенной для определения функции преобразования тензорезисторного преобразователя, представлена на рис. 8.

Рисунок 8. Структурная схема тензорезисторного датчика.

Основные параметры и характеристики преобразователя

Конструкция преобразователя разрабатывалась в соответствии с проведёнными расчетами, включающими в себя расчёты характеристик преобразователя при номинальных размерах и размерах элементов, соответствующих граничным условиям допусков, и функции преобразования по заданным исходным данным. Кроме того содержатся расчеты погрешностей, возникающих во время работы преобразователя.

Тензорезисторы характеризуются рядом параметров, основными из которых являются:

• 1) тензочувствительность S_т;
• 2) номинальное сопротивление R;
• 3) допустимая деформация Е_доп;
• 4) погрешность преобразования д.

Тензоэффект характеризуется величиной тензочувствительности, устанавливающей связь между относительным изменением сопротивления и относительной деформацией в направлении измерений .

Тензочувствительность материала характеризуется зависимостью.

S_{T =}, (2).

где; R; ДR; Д — длина и сопротивление тензочувствительного элемента и их приращение в следствии деформации;

Для кремния S_T = 170.

Коэффициент Пуассона для металлов и сплавов, из которых изготовляют тензорезисторы, в области упругих деформаций лежит в пределах 0,24 — 0,42. Важным свойством полупроводниковых тензорезисторов является практически линейная зависимость сопротивления от деформации и температуры, поэтому отпадает необходимость применения специальных средств для компенсации нелинейности.

Номинальное сопротивление тензорезистора — сопротивление между его выводами при заданной температуре окружающей среды в отсутствии механических нагрузок.

Величина номинального сопротивления полупроводниковых тензорезисторов — 50- 50 000 Ом.

Одной из важных характеристик тензорезисторов является допустимая деформация Е_доп. Её превышение приводит к появлению остаточных деформаций и даже обрыву проволочных проводников и разрушение пластины полупроводниковых преобразователей. Для тензорезисторов Е_доп =3ч5•10^-3.

Максимально возможное изменение сопротивления у полупроводниковых тензорезисторных преобразователей составляет: при S_т=100.

=30%.

Полупроводниковые тензорезисторы имеют большой динамический диапазон изменения сопротивления и поэтому могут вырабатывать значительный сигнал, не требующий усиления.