Desi este dificil de definit cu exactitate, conceptul de forta este usor de inteles. Atractia dintre doua corpuri este o forta gravitationala, careia i s-a atribuit denumirea unica de GREUTATE. Fortele pot fi produse si prin devierea elementelor arcului, presiunea hidraulica care actioneaza asupra pistoanelor, atractia magnetica si repulsia in motoare si efectele inertiale generate de acceleratia masei.
Analiza efectelor fortei se realizeaza cel mai usor tratand fortele ca marimi vectoriale. Ca vector, forta are o directie definita, o linie de actiune si un punct de aplicare. Doua sau mai multe forte care actioneaza concertate pot fi analizate prin insumarea vectorilor de forta pentru a produce o singura forta echivalenta.
In schimb, o singura forta poate fi considerata ca fiind formata din suma vectoriala a mai multor forte care actioneaza intr-un sistem de coordonate definit in mod arbitrar. Analiza este mult simplificata prin alegerea unui sistem de coordonate dreptunghiular. Intr-un astfel de sistem, efectele fiecarei COMPONENTE de forta pot fi analizate independent si mai tarziu combinate, daca este necesar.
Analiza si masurarea fortelor este tratata cel mai bine prin tehnicile vectoriale mentionate mai sus si prin utilizarea legilor lui NEWTON care concluzioneaza practic ca un corp care nu accelereaza nu poate avea un dezechilibru de forte care actioneaza asupra acestuia (adica: suma vectoriala a tuturor fortelor care actioneaza pe un corp care nu accelereaza trebuie sa fie egal cu zero).
Cea mai utilizata tehnica care utilizeaza vectori si acest concept de baza este DIAGRAMA GRATUITA A CORPULUI. Revizuirea acestei tehnici in orice manual de baza de fizica, statica sau dinamica este recomandata pentru analiza cu succes si masurarea fortei.
PRINCIPIILE TRANSDUCTORULUI
Practic, toate traductoarele de masurare a fortei utilizeaza o structura asemanatoare arcului, care se deformeaza sub aplicarea unei forte si a unui senzor precum cei de la sensodata.store.ro, pentru a detecta aceasta deviere. Arcul din traductorul de masurare a tensiunii este denumit STRUCTURA si deviatiile structurii detectate de conductori electrici dezosati, a caror rezistenta se modifica odata cu deformarea (SISTEME DE TENSIUNE).
Deflexia totala a unui traductor de manometru este extrem de mica (mai putin de 0,015”si de obicei 0,003”) atunci cand fortele sunt aplicate la capacitatea completa a traductorului. Deviatiile pot fi considerate liniare, iar fortele mai mici produc deviatii mai mici.
Chiar daca deviatiile sunt mici, apar probleme ocazionale de masurare datorate acestei deviatii.
Fortele dinamice, cum ar fi cele produse de impacturi sau degajari de energie, sunt deosebit de dificil de masurat din cauza cerintelor de latime a benzii. Traductorul, datorita caracteristicilor sale de arc, poate amplifica anumite componente de frecventa ale fortei masurate si / sau poate afecta fortele reale din sistemul in care este instalat. Fortele generate in sistemele STIFF, cum ar fi conexiunile cu suruburi, pot fi grav afectate de rigiditatea traductorului si trebuie sa se acorde o atentie speciala pentru a asigura o masurare valida.
Structurile utilizate pentru traductoarele de manometru constau in general in grinzi, diafragme, grinzi de forfecare sau coloane cu alegere a structurii dictate de marimile fortei si constrangerile geometrice ale dimensiunii.
Dispozitivele de masurare a tensiunii sunt aplicate in mod normal in multipli de 4 si conectate la o configuratie BRIDGE STONE care permite masurarea SCHIMBARII in rezistenta masuratorilor rezultate din deformarea structurii legata de forta.
Puntea Wheatstone produce o iesire de tensiune variabila proportionala cu forta aplicata atunci cand este excitata de o sursa de tensiune fixa. Iesirile tipice ale unui traductor de tensiune sunt de ordinul a 2 milivolti pe volt de excitatie atunci cand traductorul este incarcat la scara completa cu tensiuni corespunzatoare mai mici generate cu forte mai mici.
Datorita acestui nivel de semnal mic, in mod normal este necesara amplificarea. Indicatorii traductorului furnizeaza in mod normal atat tensiunea de excitatie, cat si amplificarea necesara traductorului, si prin urmare, sunt mai scumpe decat voltmetrele simple.
SELECTIA SENZORILOR DE FORTA
Masurarea fortei poate fi efectuata direct prin instalarea traductorului in SERIE cu calea fortei care trebuie masurata. Masurarea fortei indirecte poate fi efectuata si prin masurarea unei portiuni dintr-o portiune a unui sistem cu cai multiple sau a fortelor de reactie in care calea fortei primare este inaccesibila.
Un traductor bine conceput poate fi considerat a fi un rezolvator al vectorului de forta, iar semnalul obtinut trebuie sa fie proportional cu acele componente ale fortei care se afla pe, sau paralel cu AXA FORTEI SENSIBILE a traductorului.
Traductorul ar putea fi nevoit sa sustina componentele fortei in afara axei, dar nu ar trebui sa raspunda la aceste forte. Din aceasta cauza, consideratiile structurale limiteaza traductorul in ceea ce priveste nu numai sarcina maxima masurata, ci si fortele maxime externe (in afara axei) care pot fi aplicate. Prin urmare, specificarea unui traductor necesita estimarea sarcinilor maxime anticipate, care vor fi ambele, masurate si sustinute de traductor.
Din aceasta estimare, rezolutia traductorului poate fi estimata observand ca traductoarele tipice de gabarit de tensiune (cuplate cu indicatorii moderni ai traductorului) pot rezolva aproximativ 1 parte in 1000. Rezolutia sistemului de masurare a fortei este, prin urmare, 1/1000 din capacitatea nominala a traductorului. Alti factori care afecteaza precizia masurarii fortei sunt in mare masura mediul inconjurator, cum ar fi temperatura si presiunea ambianta.
Efectele de temperatura sunt compensate in traductor si sunt mentinute in mod normal la niveluri de .002% FS / F ca efect asupra semnalului de sarcina zero (temperatura produsa de deplasare zero offset) si .002% Rdg / F pentru schimbarea sensibilitatii (intervalului). Efectele asupra presiunii ambientale sunt minime in traductoarele de constructie DESCHIS sau pot fi reduse la minimum in traductoarele PRESIUNE BALANTATE.
SELECTIA UNUI TRANSDUCTOR POATE FI REZUMATA CUM URMEAZA:
1) Analizati forta care trebuie masurata si determinati:
- A) Valoarea sa maxima.
- B) Dinamica sa (sunt necesare frecvente de raspuns ridicate?).
- C) Efectele interpunerii unui arc rigid (traductorul) in calea fortei.
- D) Sarcinile maxime straine care trebuie suportate, dar care nu trebuie masurate de traductor.
2) Analizati sistemul in care trebuie facute fortele.
- A) Senzorul poate fi instalat pe calea fortei primare sau este indicata masurarea indirecta.
- B) Care sunt restrictiile de dimensiune fizica si ce configuratie de montaj este necesara.
3) Determinati daca rezolutia inerenta a unei parti din 1000 este adecvata pentru masurare.
4) Determinati daca efectele asupra mediului, cum ar fi temperatura si presiunea, vor provoca degradarea grava a masuratorii.
5) Alegeti un indicator de traductor sau un sistem de conditionare a semnalului care este compatibil cu traductorul si are caracteristici de raspuns compatibile cu obiectul masurarii.
Avand in vedere aceste puncte, selectarea unui senzor de forta este in general, o sarcina simplu de indeplinit.
