Вот так он выглядит.
Как видите, у тензорезистора устройство таково, что если его сжимать или растягивать - его дорожки будут либо ужиматься, становясь толще и короче, либо растягиваться, становясь длиннее и тоньше. Соответственно и его сопротивление будет меняться - когда токопроводящая резистивная дорожка удлиниться и утоньшиться - её сопротивление вырастет.
Да, сопротивление изменится на очень малую величину и бытовым мультиметром типа dt830 вы это вряд ли разглядите, поскольку изменение сопротивления будет меньше, чем ошибка измерений мультиметра.
И для детектирования такого ничтожного изменения сопротивления даже недорогих распространенных ОУ (операционный усилитель) будет недостаточно - нужно что-то, что будет гораздо точнее и чувствительнее.
Либо же нужна определенная конструкция, которая при очень незначительном изменении сопротивления сможет выдать "на гора" хороший сигнал.
И такая конструкция есть: мост Уитстона. Четыре тензорезистора соединяются в мост Уитстона. Вот так это выглядит схематическое изображение тензодатчика.
А вот так выглядит сам тензодатчик.
Это балочный тензодатчик из кухонных весов. Сверху под белым клеем находится мост Уитстона. Сам мост, как видите, в месте максимального прослабления балки датчика, тоесть над отверстием.
Как работает тензодатчик.
Итак, вернемся с схеме.
Два из резисторов работают на сжатие, два на растяжение - когда балка датчика деформируется, одновременно два сжимаются и два растягиваются, за счет чего коэффициент сопротивления плеч моста меняется.
У тензодатчика, как видите, есть 4 провода - какой куда подключать?
Смотрим еще раз на мост Уитстона.
Два провода - питание, черный - минус, и красный - плюс.
Остается еще два - это и есть наши сигнальные провода. Как правило белый и зеленый, но у меня белый и желтый. Белый - минус, а желтый или зеленый - плюс. Нет, не надо их к питанию подключать, это выход сигнала.
Когда коэффициент резистивности в мосте меняется - на этих двух выводах появляется разница потенциалов, как правило всего в несколько милливольт.
И вот эти милливольты уже вполне можно и мультиметром увидеть, и усилить с помощью тех же транзисторов или операционных усилителей, причем вполне себе простых (недорогих и массовых - что позволяет масштабировать производство устройств за счет дешевизны производства). После чего с сигналом от тензодатчика может работать АЦП микроконтроллера (тоже бюджетного, поскольку сигнал уже вполне хорошо читаем).
Как подключить тензодатчик я расскажу и покажу в следующей статье, а сейчас давайте вернемся датчикам. На фото ниже представлен еще один балочный тензодатчик, на этот раз из ювелирных весов.
Как видите, конструкция точно такая же. Единственное отличие - он меньше размером и рассчитан на меньший вес. И тут кроется одна из немаловажных проблем тензодатчиков. Они работают за счет упругой деформации. Тоесть, пока балка деформируется упруго и может восстановить свою форму - тензодатчик будет работать. Как только перегрузить балку тензодатчика - произойдет пластическая деформация, говоря простым языком: балка изогнется и назад не выровняется. Тензодатчик либо вообще перестанет работать. либо будет выдавать неверный результат - всё зависит от того, насколько сильно он деформируется.
Второй проблемой может быть отслоение тензорезисторов моста Уитстона от упругого тела - не обязательно это будет балка, может быть диск (дисковые резистивное тензодатчики, ставят их в напольные весы, например). После отслоения как бы вы не нагружали упругое тело - резисторы вместе с ним деформироваться не будут. Или будут не все. Или не полностью. В общем, тензодатчик выйдет из строя и корректных показателей от него ждать уже не стоит.
Более подробно и наглядно я рассказал и показал тензодатчики в видео на своем ютуб-канале "Декатрон", в этом же видео показал и датчик из напольных весов.
