Sensorteknik 2017 Trådtöjningsgivare

Relevanta dokument
Laboration 1. Töjning och Flödesmätning

Sensorer, effektorer och fysik. Mätning av töjning, kraft, tryck, förflyttning, hastighet, vinkelhastighet, acceleration

Laboration 2 Instrumentförstärkare och töjningsgivare

Trådtöjningsgivare TTG. Zoran Markovski

Hållfasthetslära. HT1 7,5 hp halvfart Janne Carlsson

Givare. Givare / sensor / transmitter: Mätning av instorhet. Sensorutsignal. Matning (ström/spänning) (Spänning: 0-5V eller Ström: 4-20 ma)

Lösningar till övningsuppgifter i

Automationsteknik Laboration Givarteknik 1(6)

1 Laboration 1. Bryggmätning

MÄTNING AV KRAFT, TRYCK OCH VRIDMOMENT

Impedans och impedansmätning

Impedans! och! impedansmätning! Temperatur! Komponentegenskaper! Töjning! Resistivitetsmätning i jordlager!.!.!.!.!

En givare kan beskrivas enligt blockschemat i Fig. 1 (Fig. 1.1 i PL), med de viktigaste komponenterna:

Wheatstonebryggans obalansspänning

Givare och system. Givare. Elektrisk Impedans Spänning Ström Frekvens. Mekanisk Kemisk Biologisk Magnetisk. Sensor

PM Bussdepå - Gasutsläpp. Simulering av metanutsläpp Verkstad. 1. Förutsättningar

FELSÖKNING MÄTNING KONTROLL

Sensorer, effektorer och fysik. Grundläggande fysikaliska begrepp som är viktiga inom mättekniken

Belastningsanalys, 5 poäng Tvärkontraktion Temp. inverkan Statiskt obestämd belastning

Sensorteknik Ex-tenta 1

Givare/sensorer. Mätteknik Ville Jalkanen.

- Exempel på elektrotekniskt innehåll i en Mutterdragare och en maskin för tillverkning av elektronik. - Vinkel och varvtalsmätning med pulsgivare

Mättekniklaboration. 1. Inledning Z5:1. Chalmers Tekniska Högskola Institutionen för Radio och Rymdvetenskap

Föreläsning 8. Ohms lag (Kap. 7.1) 7.1 i Griffiths

Transportfenomen i människokroppen

HYDRAULIK (ej hydrostatik) Sammanfattning

Hållfasthetslära. VT2 7,5 p halvfart Janne Färm

Tentamen i El- och vågrörelselära,

p + ρv ρgz = konst. [z uppåt] Speciellt försumbara effekter av gravitation (alt. horisontellt):

Hållfasthetslära. VT2 7,5 p halvfart Janne Carlsson

Termodynamik Föreläsning 5

Impedans och impedansmätning

Energiomvandling Ottomotor, Energi A 7,5 hp

Kortlaboration Fil. Mätning av vikt med lastcell. Förstärkning, filtrering och kalibrering av mätsignal.

Flödesmätare LRF-2000SW

Kortlaboration Fil. Mätning av vikt med lastcell. Förstärkning, filtrering och kalibrering av mätsignal.

Sensorer, effektorer och fysik. Mätning av flöde, flödeshastighet, nivå och luftföroreningar

HYDRAULIK Grundläggande begrepp I

Införa begreppen ström, strömtäthet och resistans Ohms lag Tillämpningar på enkla kretsar Energi och effekt i kretsar

Flödesmätare Ultraljud DMTFB med Clamp On sensorer

Portabel Energiflödesmätare ultraljud DFTP1 med Clamp On sensorer

Tentamen i Hållfasthetslära gkmpt, gkbd, gkbi, gkipi (4C1010, 4C1012, 4C1035, 4C1020) den 13 december 2006

Material, form och kraft, F4

1( ), 2( ), 3( ), 4( ), 5( ), 6( ), 7( ), 8( ), 9( )

Spänning, ström och energi!

Spänning och töjning (kap 4) Stång

2.7 Virvelströmmar. Om ledaren är i rörelse kommer den att bromsas in, eftersom det inducerade magnetfältet och det yttre fältet är motsatt riktade.

Sensorer för inbyggda system

TRYCKREGULATOR. Lucifer EPP 4 - Basic. Beskrivning. Tekniska data

Termodynamik FL5. Konserveringslag för materie. Massflöde (Mass Flow Rate) MASSABALANS och ENERGIBALANS I ÖPPNA SYSTEM. Massflöde:

Sensorer och elektronik. Grundläggande ellära

Material, form och kraft, F5

HYDRAULIK Grundläggande ekvationer I

MAG-mätare VM 9028 Waterflux Beskrivning. Varianter. DN PN 16/10 fläns

2E1112 Elektrisk mätteknik

Examinator: William Sandqvist Tel

Laborationer i miljöfysik. Solcellen

Användningsområde För tillfällig flödesmätning i applikationer där höga krav på noggrannhet ställs och där processen inte kan avbrytas.

Sensorer och Mätteknik 2014

Temperaturgivare. Värmetransport på 3 sätt: Typer av givare för temperatur: * Värmeledning * Konvektion * Strålning

Onlinedatablad FLOWSIC300 GASFLÖDESMÄTARE

5. Kretsmodell för likströmsmaskinen som även inkluderar lindningen resistans RA.

Flödesmätare LRF-2000M Ultraljud med utanpåliggande sensorer

Konduktivitetsmätning

fakta mätteknik Kortfattad fakta lufthastighet och -flöde, givarsystem, mätmetoder etc. fakta - kunskap - utbildning - support

TYP-TENTAMEN I TURBOMASKINERNAS TEORI

Stångbärverk. Laboration. Umeå universitet Tillämpad fysik och elektronik Staffan Grundberg. 14 mars 2014

Hemuppgift 2, SF1861 Optimeringslära för T, VT-10

Material föreläsning 3. HT2 7,5 p halvfart Janne Carlsson

Numerisk modellering av självkompakterande betongs flöde diskret och kontinuumbaserad ansats

Magnetiska flödesmätare BFM910 / BFM910E / BFM920

DN 2,5-15 och DN med mediaberört material av PFA kompakt utförande: -40 C till +140 C fjärrmonterat utförande: -40 C till +180 C

IE1206 Inbyggd Elektronik

IE1206 Inbyggd Elektronik

Fakulteten för teknik- och naturvetenskap. Sensorfinger. Sensor Finger. Daniel Silvén Patrik Karlsson

Mät resistans med en multimeter

Think, pair, share. Vad tänker du på när du hör ordet elektricitet? Vad vill du veta om elektricitet?

Material, form och kraft, F2

Jämförelse av ventilsystems dynamiska egenskaper

Räkneuppgifter på avsnittet Fält Tommy Andersson

wallox Utanpåliggande Flödesmätare DMTFB Ultraljud Clamp-On

SAUTER ASV115 Komfort Kompakt VAV-regulator och ställdon för komfortstyrning

Bernoullis ekvation Rörelsemängdsekvationen Energiekvation applikationer Rörströmning Friktionskoefficient, Moody s diagram Pumpsystem.

Energiomvandling Ottomotor

Lektion 5: Sensorer och givare. 5MT030: Automation - Lektion 5 p. 1

Resistansen i en tråd

9. Magnetisk energi Magnetisk energi för en isolerad krets

Sammanfattning av kursen ETIA01 Elektronik för D, Del 1 (föreläsning 1-6)

Nikolai Tesla och övergången till växelström

VSMA01 - Mekanik ERIK SERRANO

= 1 E {σ ν(σ +σ z x y. )} + α T. ε y. ε z. = τ yz G och γ = τ zx. = τ xy G. γ xy. γ yz

Belastningsanalys, 5 poäng Balkteori Deformationer och spänningar

Flödesmätare VM 9911 NivuFlow 600 Löptidsflödesmätning av rena till lätt förorenade media i fyllda rör.

Laborationer i miljöfysik. Solcellen

Hydrodynamik Mats Persson

Ordinarie tentamen i Givare och Ställdon (Ten1 2p) ( Omtentamen Mekatronik-komponenter 6B3212 Ann1 ) Ten1, 2p

Material. VT1 1,5 p Janne Färm

Termodynamik, våglära och atomfysik (eller rätt och slätt inledande fysikkursen för n1)

Några övningar som kan vara bra att börja med

Transkript:

Sensorteknik 2017 Johan Nilsson http://www.kyowa-ei.com www.hbm.com Uppfanns 1938 i USA för mätningar under utveckling av jordbävningssäkra byggnader (Simmons & Ruge) Använda nu i ett stort antal tillämpningar Ex. Övervakning av maskiner och byggnader Givarelement i vågar och last celler Givarelement i accelerometrar och tryckgivare www.sensorwiki.org/doku.php/sensors/strain_gauge, techworld.idg.se, museum.mit.edu, en.wikipedia.org/wiki/1933_long_beach_earthquake

Syfte med dagens föreläsning Förstå grundprincipen för en trådtöjningsgivare Hur ansluts den in i en elektronisk krets Fördelar med bryggkopplingar Lite översikt om tillämpningar för trådtöjningsgivare Resistiv givare Resistansen ändras då givaren förlängs eller förkortas Töjning eller kompression Ex. Vid töjning blir givaren längre och smalare samtidigt. & = ' ( ) ) = *$ $ Hookes lag s Mekanisk spänning (Kraft per ytenhet) E Elasticitetsmodulen e - Töjning! = # $ % r resistivitet L Längd A - Tvärsnittsarea www.hbm.com

! = # $ % Relativ ändring av resistansen: + = *!! = *# # + *$ $ + *% % Samband mellan töjning och relativ ändring av tvärsnittsarea: *% % =./ *$ $ g - Poissons tal, 0,5 innebär konstant volym Sammantaget: *!! = *# *$ + 0 +./ # $ DL/L = e av storleksordning 0,1% www.hbm.com Givarfaktorn, k: 1 = *!! *$ $ = + ) För metaller i allmänhet i närheten av 2. Konstantan är en vanlig metall i trådtöjningsgivare och den har en givarfaktor på just 2. Halvledarmaterial kan ha givarfaktorer på upp mot 100, framför allt beroende på att resistiviteten ändras med töjningen. Halvledarmaterialen har sämre linjaritet och större temperaturberoende. www.hbm.com

Ex. montering Klistras ofta mot mätobjektet (viktigt att välja rätt klister) Riktningskänslighet: Givarna har en huvudriktning där de är mest känsliga (vilken, varför?)

Riktningskänslighet: Givarna har en huvudriktning där de är mest känsliga (vilken, varför?) De tjockare ändarna gör att givaren framför allt ger utslag i längsriktningen. Riktningskänslighet: Flera givare kan kombineras för att analysera en töjning med okänd riktning. www.hbm.com

Utmaning 1: Givarna har ofta resistanser i området 10-500 Ohm. 0,2% relativ resistansändring ger en resistansändring på 0,02 1 Ohm. Hur mäter man bäst en så liten resistansändring? Lösning på utmaning 1: Koppla in givaren i en mät-brygga (Wheatstone-brygga, kvartsbrygga). Nolla bryggan genom att sätta R 2 = R 1, R 3 = R 4. Utsignalen blir då (om DR 1 är liten): 2 3 2! 5! 0 = 2! 0 = 2 0 5! 0. )

Utmaning 2: Olika temperaturkoefficienter för givarmaterialet och mätobjektet -> Olika töjning eller kompression i de båda materialen -> Utsignal utan fysisk belastning Hur kan man lösa detta problem? Lösning på utmaning 2: Montera två givare, gärna så de påverkas av töjning i motsatt riktning och anslut i en mät-brygga (halvbrygga) R 0 (1+r 1 ) R 0 (1+r 2 )

Lösning på utmaning 2: Montera två givare, gärna så de påverkas av töjning i motsatt riktning och anslut i en mät-brygga (halvbrygga) R 0 (1+r 1 ) R 0 (1+r 2 ) Utsignalen blir då (om r 1 är liten): 2 3 2 5 (+ 0 +. ) För en temperaturändring, (r 1 = r 2 ): För töjningen, (r 1 = -r 2 ): 2 3 = 9 2 3 2. + - Applikationer Ex. Last-cell för kraftmätning med upp till 4 givare som kopplas i en brygga. http://www.smdsensors.com www.sparkfun.com

- Applikationer Ex. Övervakning av tåg-räls engtech.weebly.com/uploads/5/1/0/6/5106995/practical_applications_of _strain_gauges_student_sample.pptx - Applikationer Ex. Mätning av vridmoment gzracing.se nybryggt.ignorelist.com

- Applikationer Ex. Givarelement i mikromekanisk trycksensor http://tid.uio.no/kurs/fys4260/chap9.html

Sensorteknik 2017 Flödesmätning Johan Nilsson http://www.kyowa-ei.com www.hbm.com Flödesmätning Laminärt Turbulent flöde Laminärt R e < 2300 Reynolds number Inertial force R e = Viscous force R e = ρ u d η r = density u = average linear velocity d = characteristic length (diameter) h = viscosity Turbulent 2300 < R e (Circular geom.)

) ) Flödesmätning Totalflöde t ex i en rörledning Volymflöde (m 3 /s) Massflöde (kg/s) = Volymflöde x Densitet (om inkompressibelt) Lokalflöde T ex då man vill veta hur strömningspriofilen ser ut Totalflöde kan erhållas genom att integrera det lokala flödet över tvärsnittsytan. Obstruktionsmätare Ex. Strypfläns A 2 A 1 Trycksensor Från Bernouille:! = # $ % & ' % & % ' & &(+ ' + & ) - C d Korrektionsfaktor för aktuell geometri

Induktiv flödesmätare (Hall-effekt) Magnetfält vinkelrätt mot flödet, ger upphov till en tvärs-spänning Ledande fluider Löptidsmätare Tiderna för en ultraljudspuls att gå från sändare till mottagare och från mottagaren tillbaka till sändaren igen mäts. / &1 2 & 3 = &1 2 & %!

Varmtrådsanemometer Avkylning/uppvärmning ger utsignal i en bryggkoppling A 2 Mäter massflöde (varför)