Tenzometry v automatizačních systémech

Bez senzorů není myslitelný žádný uzavřený automatický řídicí systém, na jehož základě se vytváří zpětná vazba.

Senzory ... Tak odlišné v designu a principu činnosti. Digitální a analogové tlakové senzory, teplotní senzory, rychlosti otáčení, úsilí, proud, napětí, senzory posunu ... A to není celý seznam všech druhů senzorů používaných v různých řídicích systémech.

Ale senzor - jedná se pouze o zařízení, které mění svůj signál v poměru k měřenému parametru. A protože nejvýhodnějším signálem pro přenos a konverzi je elektrický proud, je princip činnosti většiny senzorů založen na změně vlastního elektrického odporu pod vlivem vnějšího faktoru. Proto se široce používají senzory se zabudovanými tenzometrickými prvky.

Co je to? tenzometrický prvek? Nejčastěji se jedná o chráněnou fólii vyrobenou z kovové slitiny (fólie), jejíž elektrický odpor je přímo úměrný deformaci, ke které dochází. Použitá slitina je obvykle směs niklu a mědi v určitém poměru.

Právě kombinace těchto kovů poskytuje nejsilnější závislost odolnosti na vnějších mechanických vlivech. Ukázalo se, že vše je celkem jednoduché: zahrnovaly odporový tenzometrický prvek v obvodu, aplikovaly na něj konstantní malé napětí (několik voltů) a podle velikosti proudu posuzujeme deformace, tj. Sílu působící na senzor.

V praxi však existuje další problém. Spočívá v tom, že i u slitiny mědi a niklu je změna odporu vlivem deformace velmi zanedbatelná. Proto je nutné použít zesilovače nebo analogově digitální číslicové převodníky.

Protože měření jsou od nulového bodu snazší, v senzorech tenzometrů se často používá tenzometr nazývaný Wheatstone Bridge. Wheatstoneův můstek je čtyřkoncové zařízení, které ve svém obvodu obsahuje rezistory R1, R2, R3 a R4. Odpory jsou umístěny na ramenou mostu, tj. V jeho nezávislých větvích.

Je velmi důležité, že pokud jsou všechny čtyři odpory Wheatstoneova můstku stejné, bude napětí na jeho výstupu nulové, bez ohledu na vstupní napětí. A pokud se změní odpor alespoň v jednom ramenu, napětí se okamžitě objeví na výstupu můstku, který je snadno sledovatelný a který je přímo úměrný změně odporového odporu.

Tato závislost výstupního napětí Wheatstoneova můstku na změně odporu v jeho ramenech se používá u snímačů tenzometrů. To znamená, že umístěním odporů tenzometrů do jedné nebo několika ramen můstku jsme schopni sledovat komplexní deformace, ke kterým dochází v senzoru.

Strukturálně je senzor elastický prvek obsahující tenzometry. Obyčejné odpory, které jsou součástí můstku, mohou být umístěny v ADC nebo provedeny v samostatné jednotce.

Je prostě úžasné, jak různá měření lze provádět pomocí podobných snímačů tenzometrů. Tenzometry umožňují ovládat sílu, hmotnost, tlak, posunutí, deformace samy o sobě, vibrace ... Tenzometry jsou samozřejmě jedním z nejužitečnějších vynálezů v oblasti automatizace.

Alexander Molokov