Quais materiais são usados ​​em um sensor de pressão de tensão?

Os sensores de pressão de tensão são dispositivos essenciais usados ​​em uma ampla gama de indústrias, desde automotivo e aeroespacial até fabricação e robótica. Esses sensores foram projetados para medir a força exercida em um objeto, seja uma força de tração (tensão) ou uma força de empurrão (pressão). Como fornecedor de sensores de pressão de tensão, muitas vezes me perguntam sobre os materiais usados ​​nesses sensores. Nesta postagem do blog, discutirei os materiais comuns usados ​​nos sensores de pressão de tensão e suas propriedades.

1. Materiais estruturais

Os materiais estruturais de um sensor de pressão de tensão fornecem a estrutura física que mantém os elementos de detecção e outros componentes em vigor. Eles precisam ser fortes, rígidos e dimensionalmente estáveis ​​para garantir medições precisas e confiáveis.

Aço inoxidável

O aço inoxidável é um dos materiais mais usados ​​para o alojamento e os componentes estruturais dos sensores de pressão de tensão. Oferece excelente resistência à corrosão, que é crucial em ambientes onde o sensor pode ser exposto a umidade, produtos químicos ou outras substâncias corrosivas. O aço inoxidável também possui alta resistência e boas propriedades mecânicas, permitindo que ele suporta altos níveis de tensão e pressão sem se deformar. Por exemplo, em aplicações marítimas, onde os sensores são expostos à água salgada, o aço inoxidável garante durabilidade longa.

Alumínio

O alumínio é outra escolha popular para peças estruturais. É leve, o que é uma vantagem nas aplicações em que o peso é uma preocupação, como no equipamento aeroespacial ou portátil. O alumínio também possui boa condutividade térmica, o que ajuda a dissipar o calor gerado durante a operação do sensor. No entanto, não é tão corrosão - resistente quanto o aço inoxidável, por isso pode precisar ser revestido ou anodizado para uso em ambientes agressivos.

2. Elementos de detecção

Os elementos de detecção são o coração de um sensor de pressão de tensão, pois convertem a força mecânica em um sinal elétrico. Diferentes materiais são usados ​​para diferentes tipos de mecanismos de detecção.

Gosses de tensão

Os deformação são os elementos de detecção mais comuns nos sensores de pressão de tensão. Eles são feitos de um fino fino ou fio metálico, geralmente feito de ligas como Constantan (uma liga de níquel de cobre) ou karma (um níquel - cromo - alumínio - liga manganês). Essas ligas têm um fator de medidor alto e estável, o que significa que exibem uma mudança significativa na resistência elétrica quando submetidos a tensão. Quando uma força é aplicada ao sensor, a parte estrutural se deforma e os medidores de deformação presos a ele também se deformam, causando uma alteração em sua resistência. Essa mudança na resistência é então medida e convertida em um sinal proporcional à força aplicada.

A vantagem de usar essas ligas é sua linearidade e estabilidade em uma ampla gama de temperaturas. Eles podem medir com precisão forças pequenas a grandes com alta precisão. Por exemplo, em escalas de pesagem industrial, os sensores baseados em gaiolas de tensão fornecem medições precisas de peso.

Materiais piezoelétricos

Materiais piezoelétricos, como quartzo ou certas cerâmicas como o titanato de zirconato de chumbo (PZT), são usados ​​em alguns sensores de pressão de tensão de alto desempenho. Os materiais piezoelétricos geram uma carga elétrica quando submetidos a estresse mecânico. Essa propriedade os torna adequados para medir forças dinâmicas, como no teste de impacto ou no monitoramento da vibração. Os sensores piezoelétricos podem responder muito rapidamente às mudanças em vigor, tornando -os ideais para aplicações onde são necessárias medições de alta velocidade. No entanto, eles não são adequados para medir as forças estáticas por longos períodos, porque a carga gerada se eleva gradualmente.

3. Componentes elétricos

Os componentes elétricos de um sensor de pressão de tensão incluem fios, conectores e placas de circuito. Esses componentes são responsáveis ​​por transmitir os sinais elétricos dos elementos de detecção para a interface de saída.

Cobre

O cobre é o material mais amplamente usado para fiação elétrica nos sensores de pressão de tensão. Possui excelente condutividade elétrica, o que garante perda mínima de sinal durante a transmissão. O cobre também é relativamente barato e fácil de trabalhar, tornando -a uma escolha prática para sensores produzidos em massa. No entanto, pode oxidar com o tempo, o que pode afetar sua condutividade. Para evitar isso, os fios de cobre geralmente são revestidos com estanho ou outros metais.

Placas de circuito impresso (PCBs)

Os PCBs são feitos de material de substrato, geralmente resina epóxi reforçada de fibra de vidro (FR - 4). FR - 4 é um bom isolador, que impede a interferência elétrica entre diferentes componentes na placa. Rastreios condutores no PCB são feitos de cobre, que conecta os vários componentes elétricos, como os manômetros, os circuitos de condicionamento de sinalização e os conectores de saída.

4. Materiais de vedação e isolamento

Os materiais de vedação e isolamento são usados ​​para proteger os componentes internos do sensor de fatores ambientais, como poeira, umidade e contaminantes.

Borracha de silicone

A borracha de silicone é comumente usada para selar o alojamento do sensor. Tem excelente flexibilidade, boa adesão a diferentes materiais e alta resistência à temperatura e ao intemperismo. A borracha de silicone pode formar uma vedação apertada, impedindo a entrada de umidade e a poeira no sensor. Também pode suportar uma ampla gama de temperaturas, de - 50 ° C a 200 ° C, tornando -o adequado para várias aplicações industriais e ambientais.

Resina epóxi

A resina epóxi é usada para encapsular e isolar componentes sensíveis, como medidores de tensão e circuitos eletrônicos. Fornece proteção mecânica e isolamento elétrico. A resina epóxi tem boa resistência química e pode ser formulada para ter propriedades diferentes, como alta dureza ou flexibilidade, dependendo dos requisitos de aplicação.

Diferentes tipos de sensores de pressão de tensão e suas considerações materiais

Existem vários tipos de sensores de pressão de tensão, cada um com seus próprios requisitos de material específico.

Sensor de pressão de tensão parafuso

Os sensores de pressão de tensão do parafuso são projetados para serem instalados usando parafusos. As peças estruturais precisam ser feitas de materiais que possam suportar as forças de aperto durante a instalação. O aço inoxidável geralmente é uma boa escolha para o corpo do sensor, enquanto os medidores de tensão feitos de Constantan ou Karma são usados ​​para medição de força precisa.

Sensor de pressão de tensão do tipo S

Os sensores do tipo S são caracterizados por seu design em forma de S, que fornece uma alta sensibilidade às forças de tensão. A estrutura em forma de S é normalmente feita de alumínio ou aço inoxidável por sua resistência e flexibilidade. Os elementos de detecção, novamente, geralmente são deformação para a conversão de sinalização de força confiável.

Sensor de tensão de polia única

Os sensores de tensão de polia única são usados ​​para medir a tensão em um cabo ou correia que passa sobre uma polia. A polia é frequentemente feita de um material duro - de uso, como aço endurecido ou plástico de alta resistência. O corpo do sensor pode ser feito de alumínio para sua propriedade leve, e os medidores de tensão são usados ​​para medir as forças de tensão.

Conclusão

Os materiais usados ​​em um sensor de pressão de tensão desempenham um papel crucial em seu desempenho, durabilidade e adequação para diferentes aplicações. A partir dos materiais estruturais que fornecem suporte aos elementos de detecção que detectam as forças, cada material é cuidadosamente selecionado com base em suas propriedades. Como fornecedor de sensores de pressão de tensão, entendemos a importância de usar materiais de alta qualidade para garantir sensores confiáveis ​​e precisos.

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Referências

1. "Manual de Medição de Força", editado por Peter H. Sydenham, John Wiley & Sons.
2. "Ciência e Engenharia de Materiais: uma Introdução", de William D. Callister Jr. e David G. Rethwisch.
3. Faixas de dados técnicos de vários fabricantes de sensores de pressão de tensão.