Содержание
S-образный тензодатчик — коротко
S-образный тензодатчик — датчик силы в форме буквы S с резьбовыми отверстиями сверху и снизу. Он работает на растяжение и сжатие, поэтому на нём удобно подвешивать бункеры, ёмкости и дозаторы, строить крановые весы и измерять силу тяги. Датчик ставят между двумя шарнирными проушинами: так сила идёт строго по его оси, а боковые силы и перекос не искажают показания.
Ниже — устройство датчика, чем растяжение отличается от сжатия, зачем нужны сферические шарниры, подвесные весы и бункеры на трёх и четырёх подвесах, дозаторы, крановые и тяговые измерения. Интерактивы: подбор номинала SH3, резьбы и проушины с проверкой её допустимой нагрузки, ошибка от угла отклонения силы, распределение веса по подвесам, сигнал датчика, тренажёр типичных ошибок, чек-лист и тест.
Как устроен S-образный тензодатчик
Корпус S-датчика — стальной брусок с двумя встречными прорезями. Верхняя и нижняя «полки» несут резьбовые отверстия, через которые приходит сила. Средняя перемычка работает как упругий элемент: при растяжении или сжатии она изгибается в виде буквы S. В перемычке сделано отверстие — концентратор напряжений. Над и под тонкими стенками отверстия наклеены тензорезисторы, соединённые в полный мост. Как работает мост и тензорезистор, подробно разобрано в статьях «Что такое тензодатчик» и «Мостовая схема подключения тензодатчиков».
Схема S-образного датчика: сила F по оси резьбовых отверстий, отверстие в перемычке концентрирует деформацию под тензорезисторами R1–R4.
Главное свойство S-датчика — одна ось. Он точен, когда сила проходит через центры обоих резьбовых отверстий. Всё, что тянет вбок, скручивает или изгибает корпус, датчик превращает в ошибку, а при большой силе — в повреждение. Поэтому монтаж S-датчика почти всегда строят на шарнирах.
SH3 и SH3G: чем отличаются
| Параметр (паспорт) | SH3 | SH3G |
|---|---|---|
| Особенность | базовая модель, «наиболее массовый» S-датчик Sierra (карточка) | «габаритная модификация № 12», уменьшенная конструктивная высота |
| Номинальные нагрузки по паспорту | 20; 30; 50; 100; 200; 250; 300; 500; 750 кг; 1; 1,5; 2; 3; 5; 7,5; 10; 20; 30 т | 20; 50; 75; 100; 150; 200; 250; 300; 500 кг; 1; 2; 3 т |
| Класс точности, nmax | C3, 3000 | C3, 3000 |
| Чувствительность (РКП) | 2,0 мВ/В | 2,0 мВ/В |
| Входное / выходное сопротивление | 365 ± 5 / 350 ± 3 Ом | 375 ± 5 / 350 ± 3 Ом |
| Предельная / разрушающая нагрузка | 150 / 300 % НПИ | 150 / 200 % НПИ |
| Питание рекомендуемое / максимальное | 5–12 В / 18 В | 5–12 В / 18 В |
| Класс защиты | IP67 | IP67 |
| Кабель | 4-жильный экранированный Ø 5,7 мм; 3 м (20 кг – 1 т), 6 м (2–30 т) | 4-жильный экранированный Ø 5,7 мм; 3,5 м |
| Температура: термокомпенсация / рабочая | −10…+40 / −35…+65 °C | −10…+40 / −35…+65 °C |
Цвета жил по обоим паспортам: красный — питание +, чёрный — питание −, зелёный — сигнал +, белый — сигнал −, прозрачный — экран. Как подключать, — в статье «Как подключить тензодатчик». По паспорту SH3 есть исполнения SHM3 (IP68) и SB3, SBM3 (нержавеющая сталь) с теми же остальными характеристиками — их наличие уточняйте у менеджера Sierra.

Растяжение и сжатие: один датчик — два разных монтажа
По паспорту SH3 и SH3G работают и на растяжение, и на сжатие. На практике S-датчик чаще всего тянут: груз висит на нём снизу, а сверху датчик подвешен к балке или раме. На сжатие S-датчик ставят реже — например, в стендах и прессах, когда нагрузку давят сверху.
Знак силы индикатор показывает по знаку сигнала моста. При растяжении и сжатии сигнал противоположного знака; если после монтажа вес идёт «в минус», чаще всего перепутаны сигнальные жилы или датчик нагружают не в том направлении, в котором его калибровали.
Готовые комплекты: SH3 с проушинами и вилками
Чтобы не подбирать узлы по резьбе самостоятельно, в каталоге есть SH3 в сборе с узлами встройки. Номиналы комплектов — от 20 кг до 30 т, резьба узлов соответствует номиналу датчика.
- SH3 с 2-мя монтажными проушинами — датчик и две проушины: сверху и снизу. Подходит, когда на конструкции и на грузе уже есть проушины, скобы или пальцы.
- SH3 с 2-мя проушинами и 2-мя вилками — датчик, две проушины и две вилки: полный шарнирный подвес «вилка — проушина — датчик — проушина — вилка». Вилку крепят к конструкции и к грузу.
У части исполнений комплекта с вилками в названии указана резьба вилки (например, M20×1,5, M24×2 или M24×3) — выбирайте её под тягу или кронштейн своей конструкции.


Подбор: масса → номинал SH3 → резьба → проушина
Калькулятор проходит всю цепочку: делит массу на подвесы с учётом неравномерности и динамики, выбирает ближайший номинал вверх из реальных исполнений в каталоге Sierra, берёт резьбу датчика из паспорта SH3 и проверяет, выдержит ли проушина SHL-3-003 этой резьбы нагрузку по её паспорту (в кН).
Нагрузка на датчик F₁ = m · k / N (N — число подвесов, которые реально несут вес). Номинал — ближайший не меньше F₁ из исполнений в каталоге Sierra. Резьба — паспорт SH3 (для SH3G — паспорт SH3G). Допустимая нагрузка проушины — паспорт SHL-3-003, «в статике» или «в динамике» по выбранному режиму. Перевод в силу: 1 кг · 9,80665 м/с² = 9,80665 Н. Коэффициент динамики и запаса задаёт проектировщик; в калькуляторе это просто множитель.
Пример: бункер 2000 кг брутто на 4 подвесах, считаем, что несут 3, коэффициент 1,25 → F₁ = 2000 · 1,25 / 3 ≈ 833 кг. Ближайший номинал SH3 — 1 т, резьба M12×1,75, проушина SHL-3-003-M12×1,75: 24,0 кН в статике. Сила на датчик ≈ 8,17 кН — запас проушины ≈ 2,9 раза; даже при полном номинале датчика (9,81 кН) запас ≈ 2,4.
Резьба датчика и узел по номиналу
Резьба SH3 растёт с номиналом, и проушину выбирают по резьбе датчика, а не по диапазону в названии. Диапазоны номиналов в паспорте проушины SHL-3-003 шире и частично перекрываются: например, M12×1,75 там указана для датчиков 200 кг – 1,5 т, а у SH3 на 1,5 т по его паспорту резьба M16×2.
| Номиналы SH3 (паспорт) | Резьба датчика | Сила от старшего номинала, кН | Проушина в каталоге | SHL-3-003, кН: динамика / статика | Запас: динамика / статика |
|---|---|---|---|---|---|
| 20 кг, 30 кг | M8×1,25 | 0,3 | SHL-3-003-M8×1,25 | 11,6 / 12,9 | ×39,43 / ×43,85 |
| 50 кг, 100 кг, 200 кг, 250 кг, 300 кг, 500 кг, 750 кг, 1 т | M12×1,75 | 9,8 | SHL-3-003-M12×1,75 | 17,0 / 24,0 | ×1,73 / ×2,45 |
| 1,5 т | M16×2 | 14,7 | SHL-3-003-M16×2 | 28,5 / 39,0 | ×1,94 / ×2,65 |
| 2 т, 3 т | M20×1,5 | 29,4 | SHL-3-003-M20×1,5 | 42,5 / 57,0 | ×1,44 / ×1,94 |
| 5 т, 7,5 т | M24×2 | 73,5 | нет в каталоге | 68,0 / 85,0 | ×0,92 / ×1,16 |
| 10 т | M30×2 | 98,1 | SHL-3-003-M30×2 | 88,0 / 114,0 | ×0,90 / ×1,16 |
| 20 т, 30 т | M42×3 | 294,2 | SHL-3-003-M42×3 | — / — | — / — |
Сила от номинала F = НПИ · 9,80665. Запас = допустимая нагрузка проушины / F. «—» — значения нет в паспорте или исполнения нет в каталоге. SH3 на 5 и 10 кг есть в каталоге, но в паспорте SH3 их резьба не указана — уточняйте у менеджера Sierra.
SH3G: резьба по паспорту
| Номиналы SH3G, кг | Резьба D | B × W × H, мм |
|---|---|---|
| 20, 50, 75, 100, 150 | M8×1 | 12 × 70 × 64 |
| 200, 250, 300, 500 | M12×1,75 | 20 × 70 × 64 |
| 1000 | M12×1,75 | 25 × 70 × 64 |
| 2000, 3000 | M20×1,5 | 32 × 86 × 92 |
У SH3G на 20–150 кг по паспорту резьба M8×1 (мелкий шаг), а у проушин SHL-3-003 — M8×1,25: они не свинчиваются. Для лёгких SH3G узел уточняйте у менеджера Sierra.
SHL-3-006: вилка + проушина, размеры по паспорту
| M (в датчик) | L, мм | H, мм | Ø, мм | M1 (вилка) |
|---|---|---|---|---|
| M8×1,25 | 70 | 37 | 24 | M8×1,25 |
| M12×1,75 | 96 | 55 | 33 | M12×1,75 |
| M16×2 | 113 | 65 | 38 | M16×2 |
| M20×1,5 | 139 | 85 | 50 | M24×3 |
Допустимую нагрузку в кН паспорт SHL-3-006 не приводит — уточняйте у менеджера Sierra. В каталоге SHL-3-006 есть и исполнения с M24×2; сочетание резьб указано в названии исполнения.
Подвесные весы и бункеры на трёх и четырёх подвесах
Подвесной бункер висит на S-датчиках: каждый датчик — звено тяги между рамой здания и проушиной бункера. Сумма сигналов через сумматор даёт массу. Правила те же, что для бункера на опорах: весь вес — только через датчики, трубы и лотки — через гибкие вставки, калибровка — после монтажа всей обвязки. Полное руководство — в статье «Взвешивание бункеров и ёмкостей на тензодатчиках».
- Три подвеса — статически определимая схема: нагрузка на каждый зависит только от массы и положения центра масс. Если центр масс ёмкости в центре треугольника, датчики нагружены поровну.
- Четыре подвеса — статически неопределимая схема: распределение зависит от длины тяг и жёсткости рамы. Одна тяга чуть короче — она несёт больше. Поэтому номинал для четырёх подвесов выбирают так, будто вес несут три или даже два.
- Один подвес — крановые весы, подвесной дозатор, груз на крюке. Датчик несёт всё, значит, динамика и раскачивание целиком на нём.
Как вес распределяется по подвесам
Допущения: тара делится между подвесами поровну; для 4 подвесов — жёсткий бункер и тяги одинаковой длины, нагрузка делится билинейно по положению центра масс (идеальный случай, на практике неравномерность больше). Для 3 подвесов — точка на треугольнике с вершинами в углах основания и середине верхней стороны, расчёт по уравнениям равновесия; центр этого треугольника — X = 50 %, Y = 33 %, там три подвеса нагружены поровну.
Контрольная точка: 1500 кг продукта в центре + 500 кг тары на 4 подвесах — по 500 кг на подвес. Сдвиньте продукт в угол (X = 100 %, Y = 100 %) — на угловой подвес придётся 1500 + 125 = 1625 кг, то есть 162,5 % номинала датчика на 1000 кг: выше предельной нагрузки 150 % НПИ.
Дозаторы на S-образных датчиках
Весовой дозатор — это бункер на датчиках плюс контроллер, который открывает и закрывает питатель по весу. S-датчики удобны для подвесных дозирующих бункеров и небольших дозаторов: их легко встроить в тягу между рамой и бункером. В карточках SH3 и SH3G дозаторы названы среди основных применений.
Для управления подходит весовой контроллер XK3190-C8+. По паспорту он умеет суммирующее и вычитающее дозирование и сортировку, имеет 3 управляющих входа и 3 управляемых выхода (реле AC 220 В, 0,5 А), подключает от 1 до 8 датчиков по 350 Ом по 6-проводной схеме, класс C3 (n = 3000), разрешение A/D до 1/30000, аналоговый выход 0/4–20 мА или 0–5/0–10 В, интерфейсы RS-232 или RS-422/485. Как выбрать прибор под задачу, разобрано в статье «Весовой индикатор: как выбрать и подключить».
Сигнал SH3 при нагрузке
Uвых = РКП · Uпит · F / НПИ; РКП SH3 = 2,0 мВ/В (паспорт). Диапазон входа XK3190-C8+ по паспорту — от −19 до +19 мВ. Контрольная точка: 2 мВ/В × 5 В × 50 % = 5 мВ.
Что важно в дозаторе
- Удар струи. Падающий материал добавляет к весу динамическую силу, и в момент отсечки часть материала ещё «в полёте». Контроллер компенсирует это упреждением (досыпкой), а датчик должен выдерживать пиковые удары без выхода за 150 % НПИ.
- Вибрация питателя. Вибропитатели и шнеки раскачивают бункер. Шарнирные проушины не передают на датчик изгиб, но раскачивание надо гасить: ограничителями хода с зазором, фильтрацией в контроллере.
- Обвязка. Гибкие вставки на входе и выходе бункера, иначе часть веса уходит в трубы, и доза плавает от партии к партии.
- Сумматор. Сигналы нескольких датчиков объединяют в сумматоре — подробнее в статье «Сумматор для тензодатчиков».

Крановые весы и измерение силы тяги
S-датчик на растяжение — естественный элемент крановых весов: датчик ставят между крюком и грузозахватом или в подвес траверсы. В карточках SH3 и SH3G крановые весы названы среди применений, а проушины SHL-3-003 и SHL-3-006 по паспорту предназначены в том числе для строительства крановых весов.
- Динамика. При подъёме рывком и при раскачивании груза сила в подвесе больше веса. Номинал датчика выбирают с запасом, а режим работы проушин — «в динамике» (см. калькулятор выше). Предельная нагрузка SH3 — 150 % НПИ, разрушающая — 300 % НПИ по паспорту.
- Вращение груза. Груз на крюке крутится. Датчик и кабель не должны закручиваться: проушины законтрены, кабель закреплён с петлёй, а вращение берёт на себя поворотный элемент подвеса.
- Показания в покое. Точный вес — когда груз перестал качаться. Индикаторы с фильтром и фиксацией стабильного веса помогают, но физику раскачивания не отменяют.
Тяговые и испытательные измерения
Та же схема «проушина — датчик — проушина» подходит для измерения силы тяги, натяжения троса или усилия на стенде: в карточке SH3 названы тестовые системы. Показания в килограммах переводят в силу: F [Н] = m [кг] · 9,80665. Сила, приложенная не по оси, даёт ту же ошибку и ту же боковую нагрузку, что и в подвесе, — шарниры нужны и здесь.
Типичные ошибки монтажа S-датчика
| Ошибка | Что происходит | Как правильно |
|---|---|---|
| Боковая сила: датчик прикручен жёстко к кронштейну, без шарниров | Прогиб рамы, нагрев, качание груза изгибают корпус; показания зависят от положения груза, нуль «плавает» | Проушины со сферическим шарниром сверху и снизу; угол силы к оси — не больше 0,5° |
| Жёсткая стяжка: бункер дополнительно привязан к раме тягами, трубами, растяжками | Часть веса идёт мимо датчиков: весы недовешивают, показания зависят от температуры и загрузки | Растяжки против раскачивания — горизонтальные, с шарнирами; трубы — через гибкие вставки; проверить, что бункер висит только на датчиках |
| Кручение датчика и кабеля: проушину довинчивают, вращая сам датчик, с подключенным кабелем | Скрученный кабель и ввод, момент на корпусе; после затяжки меняется нуль | Датчик держать ключом за корпус, крутить проушину; кабель подключать после монтажа, крепить с петлёй |
| Резьба «на глаз»: проушина из диапазона в её названии, а не по резьбе датчика | Резьба не свинчивается или свинчивается частично; узел может быть слабее датчика | Резьбу брать из паспорта датчика по номиналу, проушину — той же резьбы, допустимую нагрузку сверить в кН |
| Растяжение и сжатие в одном цикле | Узел рассчитан на одно направление, датчик — тоже (ТУ, п. 1.1.6) | Одно направление силы; при реверсе — отдельная схема по согласованию с менеджером Sierra |
| Сварка рядом с установленным датчиком | Сварочный ток через датчик выводит его из строя | Сваривать до установки датчиков или с макетом; подробнее — в статье «Монтаж тензодатчиков» |
Найдите причину
Если весы уже врут, пошаговая диагностика — в статьях «Как проверить тензодатчик мультиметром» и «Тензодатчик сломался или не работает».
Порядок монтажа подвеса
- Проверить номинал и резьбу. Номинал — по самому нагруженному подвесу с запасом; резьбу — по паспорту датчика; узлы — той же резьбы, допустимую нагрузку сверить в кН.
- Закончить сварку заранее. Все сварочные работы на раме и бункере закончить до установки датчиков или вести с макетом.
- Вкрутить проушины. Датчик держать ключом за корпус, проушину вкручивать на полную длину резьбы, законтрить гайкой. Кабель ещё не подключён.
- Навесить на вилки. Верхняя вилка — к раме, нижняя — к грузу; пальцы вилок зашплинтовать. Датчик висит вертикально, проушины свободно поворачиваются.
- Выставить вертикаль. Отвесом проверить, что линия «верхний шарнир — нижний шарнир» вертикальна; при нескольких подвесах — выровнять тяги по длине, чтобы все были нагружены.
- Развязать обвязку. Трубы, лотки, кабели — через гибкие вставки и петли; бункер не касается рамы, растяжки против раскачивания — с шарнирами.
- Проложить кабель. Кабель не укорачивать, закрепить с петлёй у датчика, вести отдельно от силовых линий к сумматору.
- Подключить, юстировать, калибровать. Подключить к сумматору и индикатору, проверить нуль, выровнять подвесы, откалибровать весы грузом после монтажа всей обвязки.
Общие правила монтажа всех типов датчиков — в статье «Монтаж тензодатчиков: узлы встройки, ножки, проушины», калибровка — в статье «Калибровка тензодатчиков и весов».
Чек-лист: S-датчик готов к работе
Проверьте себя
Частые вопросы
Что такое S-образный тензодатчик?
Датчик силы в форме буквы S с резьбовыми отверстиями сверху и снизу. Он работает на растяжение и сжатие; в перемычке корпуса наклеены тензорезисторы, соединённые в мост. Применяется в подвесных и бункерных весах, дозаторах, крановых весах и испытательных стендах.
Работает ли S-образный датчик на сжатие?
Да, по паспорту SH3 и SH3G работают на растяжение и сжатие. Но по п. 1.1.6 ТУ Sierra датчики SH3 не нагружают на растяжение и сжатие в одном цикле: для каждого направления нужен свой монтаж.
Зачем S-образному датчику проушины со сферическим шарниром?
Чтобы датчик сам вставал по линии силы. Шарнир снимает боковые силы и изгиб от прогиба рамы, нагрева и раскачивания груза. По ТУ Sierra характеристики датчика в норме при отклонении силы от оси до 0,5°.
Какая резьба у SH3?
По паспорту SH3: M8×1,25 на 20–30 кг, M12×1,75 на 50 кг – 1 т, M16×2 на 1,5 т, M20×1,5 на 2–3 т, M24×2 на 5–7,5 т, M30×2 на 10 т, M42×3 на 20–30 т. Проушину выбирают той же резьбы.
Какую нагрузку выдерживает проушина SHL-3-003?
По паспорту, в динамике / в статике: M8×1,25 — 11,6 / 12,9 кН; M10×1,5 — 14,5 / 18,0; M12×1,75 — 17,0 / 24,0; M16×2 — 28,5 / 39,0; M20×1,5 — 42,5 / 57,0; M24×2 — 68,0 / 85,0; M30×2 — 88,0 / 114,0 кН. Для M42×3 значения не приведены.
Сколько S-датчиков нужно для подвесного бункера?
Обычно три или четыре. Три подвеса делят вес однозначно, четыре — зависят от длины тяг и жёсткости рамы, поэтому номинал для них берут так, будто вес несут три или два датчика. Сигналы объединяют в сумматоре и подают на индикатор или контроллер дозирования.
Можно ли делать на SH3 крановые весы?
Крановые весы названы в карточке SH3 среди применений. Датчик в подвесе груза становится частью грузоподъёмного устройства, поэтому схему подвеса и запасы прочности определяют по проекту и правилам промышленной безопасности. Проушины для динамики выбирают по столбцу «в динамике» паспорта SHL-3-003.
Чем SH3G отличается от SH3?
SH3G — модификация с уменьшенной конструктивной высотой, номиналы по паспорту 20 кг – 3 т. Разрушающая нагрузка SH3G по паспорту — 200 % НПИ, у SH3 — 300 %. Класс точности обоих — C3, чувствительность 2,0 мВ/В, IP67.
Словарь
- S-образный тензодатчик
- Датчик силы в форме буквы S с резьбовыми отверстиями по одной оси; работает на растяжение и сжатие.
- Проушина
- Шарнирный наконечник с резьбовым хвостовиком; у SHL-3-003 — сферический подшипник с бронзовой вставкой.
- Вилка
- Скоба с пальцем, в которую входит ушко проушины; крепится к конструкции или грузу.
- Самоцентровка
- Свойство шарнирного подвеса: датчик сам поворачивается вдоль линии силы.
- НПИ
- Наибольший предел измерений датчика (номинал).
- Предельная нагрузка
- Нагрузка, после снятия которой характеристики датчика восстанавливаются; у SH3 и SH3G — 150 % НПИ.
- Разрушающая нагрузка
- Нагрузка, при которой возможно механическое разрушение датчика; у SH3 — 300 %, у SH3G — 200 % НПИ.
- РКП
- Рабочий коэффициент передачи — выходной сигнал при номинальной нагрузке, мВ на 1 В питания; у SH3 и SH3G — 2,0 мВ/В.
- Статически неопределимая схема
- Опор больше, чем нужно для равновесия (4 подвеса): распределение веса зависит от жёсткости и точности монтажа.
- Дозатор
- Весы с управлением питателем: контроллер набирает заданную массу и отсекает подачу.
Источники
- Паспорт тензодатчика Sierra SH3: номиналы, резьба и размеры по номиналам, характеристики, предельная и разрушающая нагрузка, кабель, узлы встройки SHL-3-003 и SHL-3-006.
- Паспорт тензодатчика Sierra SH3G (габаритная модификация № 12): номиналы, резьба, характеристики.
- Паспорта монтажных приспособлений Sierra SHL-3-003 (резьбы, номиналы датчиков, допустимая нагрузка в кН) и SHL-3-006 (размеры; вилка отдельно — SHL-3-008).
- ТУ 26.51.66-001-83071865-2018 «Датчик тензометрический» (ООО «Сиерра»): п. 1.1.6 — растяжение и сжатие, п. 1.1.9 — угловое отклонение силы до 0,5°.
- Паспорт весового контроллера XK3190-C8+.
- Сертификат об утверждении типа средств измерений № 76409-19 от 06.12.2024 (срок действия до 18.10.2029) «Датчики весоизмерительные тензорезисторные Sierra».
- ГОСТ 8.631–2013 (OIML R 60:2000) «Датчики весоизмерительные. Общие технические требования. Методы испытаний».
- Карточки каталога sierra.market: S-образные тензодатчики, S-образные комплекты, проушины и штанги тензодатчика, весовые контроллеры.
Читайте также
Пришлите массу, схему подвеса и режим работы — менеджер Sierra подскажет номинал SH3, резьбу, проушины и вилки.
S-образные тензодатчики


