מדי מאמץ – כיצד הם עובדים?

מדי מאמץ- מבוא

מד מאמץ הוא חיישן שהתנגדותו משתנה עם הפעלת הכוח; הוא ממיר כוח, לחץ, מתח, משקל וכו’ לשינוי בהתנגדות החשמלית שלאחר מכן ניתן למדוד. כאשר כוחות חיצוניים מוחלים על אובייקט נייח, לחץ ומתח הם התוצאה.לחץ מוגדר ככוחות ההתנגדות הפנימיים של האובייקט, ומתח מוגדר כתזוזה ועיוות המתרחשים.

מד המאמץ הוא אחד הכלים החשובים ביותר בטכניקת המדידה החשמלית המיושמת למדידת כמויות מכניות. כפי ששמם מרמז, הם משמשים למדידת מתח. כמונח טכני “מתח” מורכב מתח דחיסה, מובחן על ידי סימן חיובי או שלילי. לכן, ניתן להשתמש במדדי מאמץ כדי לקלוט התרחבות כמו גם התכווצות.

המתח של הגוף נגרם תמיד על ידי השפעה חיצונית או השפעה פנימית. מתח יכול להיגרם על ידי כוחות, לחצים, רגעים, חום, שינויים מבניים של החומר וכדומה. אם מתקיימים תנאים מסוימים, ניתן לגזור את הכמות או הערך של הכמות המשפיעה מערך הזן הנמדד.

בניתוח מתח ניסיוני תכונה זו נמצאת בשימוש נרחב. ניתוח מתח ניסיוני משתמש בערכי המאמץ הנמדדים על פני השטח של דגימה, או חלק מבני, כדי לציין את הלחץ בחומר וגם לחזות את בטיחותו וסיבולתו.

מתמרים מיוחדים יכולים להיות מתוכננים למדידת כוחות או כמויות נגזרות אחרות, למשל, רגעים, לחצים, תאוצות, תזוזות, תנודות ועוד. המתמר מכיל בדרך כלל דיאפרגמה רגישה ללחץ עם מדי מאמץ המחוברים אליה.

מדי מאמץ מדויקים לשימוש כללי

מדי מאמץ מדויקים לשימוש כללי הם מדי מתח רדיד קונסטנטן עטופים המוצעים במגוון רחב של דפוסים לניתוח מתח מדעי, תעשייתי וניסויי. מדי מאמץ מדויקים אלה יכולים לשמש לניתוח מתח ניסיוני, ניטור ציוד תעשייתי או יישומים מדעיים שונים.

במקטע מד מאמץ למטרות כלליות תמצאו את תבניות מד המאמץ לצד המק”טים כך שתוכלו לראות את הגיאומטריה של מד המאמץ. מידות המד מסופקות גם ביחידות SI (מטרי, מ”מ) וארה”ב נהוגות (אנגלית, אינצ’ים). מדי מאמץ מדויקים לשימוש כללי מוצעים בתבניות ליניאריות, תבניות רשת מקביליות כפולות, רוזטות טי (0/90°), מלבניות או דלתא (45° או 60°), רוזטות מוערמות או מישוריות ותבניות גזירה.

מדי מאמץ באיכות מתמרים

מדי מאמץ באיכות מתמרים מיועדים ללקוחות המייצרים מתמרים או התקני חישה דומים. מדי מאמץ באיכות מתמרים כוללים סיבולת הדוקה יותר במידות הגימור של המוביל, המאפשרת להשתמש בקצה המוביל ליישור מד המאמץ במידת הצורך. הם גם כוללים סובלנות הדוקה יותר על ערכי התנגדות נומינליים.

ניתן לכוונן מדדים אלה כך שיעמדו במפרטי יצרן המתמרים וניתן להתאים אותם לדרישות הייחודיות של מתמר. הם גם מדדים מצוינים מהמדף לניתוח מתח ניסיוני ו / או פרויקטים לאימות מתח.

מדי מתח קארמה

ניתן להשתמש במדי מתח קארמה עבור יישומים סטטיים ודינמיים שונים. מדי זן קארמה משמשים ליישומי מתמרים שבהם נדרשת יציבות לטווח ארוך או שימוש בטמפרטורה גבוהה יותר. כאשר משתמשים בו בטמפרטורת החדר, למדידות מאמץ סטטי, למתמר תהיה יציבות טובה מאוד למשך חודשים או אפילו שנים.

מדי זן קארמה מומלצים גם למדידת מתח סטטי בטווח טמפרטורות רחב בין -75 ל-200 מעלות צלזיוס (-100 עד 392 מעלות פרנהייט) בשל הלינאריות הטובה שלו בטווח טמפרטורות רחב זה. מדי זן קארמה משמשים לעתים קרובות לעיצובי מתמרים בדירוג עייפות. T e חיי עייפות של סגסוגת קארמה נוטים להיות הרבה יותר טובים מאשר קונסטנטן, ולכן מתמרים המשתמשים במדי זן קארמה מספקים חיי עייפות טובים.

קארמה היא סגסוגת ניקל-כרום, והיא נבחרה כחומר מד מאמץ בשל יכולות פיצוי המודולוס שלה, אשר נוטה להפחית באופן משמעותי את שינוי התוחלת בתכנון המתמרים. עם סגסוגות קארמה, גורם המד נוטה לרדת עם עליית הטמפרטורה. השפעה זו של הפחתת מודולוס אלסטי נוטה להפחית את שינוי התוחלת.

לסגסוגות קארמה יש חסרונות, למשל קשה לרתך אותן ללא שטפים מיוחדים. לאומגה יש את הפתרון. חיסלנו בעיה זו על ידי הצעת מדי זן הקארמה שלנו עם רפידות הלחמה מצופות נחושת. אין צורך בשטף או נהלים מיוחדים.

מדי מתח של חוט מתכתי מלוכד

מד המתח הראשון מסוג חוט מתכתי מלוכד פותח בשנת 1938. מד המתח המתכתי מסוג רדיד אלומיניום מורכב מרשת של חוט תיל (נגד) של כ-0.001 אינץ’. (0.025 מ”מ) עובי, מחובר ישירות למשטח המתוח על ידי שכבה דקה של שרף אפוקסי. כאשר מופעל עומס על המשטח, השינוי שנוצר באורך פני השטח מועבר לנגד והמתח המתאים נמדד במונחים של ההתנגדות החשמלית של חוט האלומיניום, המשתנה באופן ליניארי עם המתח.

דיאפרגמת נייר הכסף וחומר ההדבקה חייבים לפעול יחד בהעברת המתח, כאשר הדבק חייב לשמש גם כמבודד חשמלי בין רשת נייר הכסף למשטח.

בעת בחירת מד מאמץ, יש לקחת בחשבון לא רק את מאפייני המאמץ של החיישן, אלא גם את יציבותו ואת רגישותו לטמפרטורה. למרבה הצער, חומרי מד המאמץ הרצויים ביותר רגישים גם לשינויי טמפרטורה ונוטים לשנות את ההתנגדות ככל שהם מתבגרים. עבור יישומים של משך קצר, זה לא יכול להיות דאגה רצינית, אבל עבור מדידה תעשייתית מתמשכת, יש לכלול טמפרטורה פיצוי סחף.

אולי יעניין אתכם גם: ההבדל בין חיישן למתמר | יציאה חשמלית של מתמר | מד מתח