Celmspriegumi automatizācijas sistēmās

Neviena slēgta automātiskās vadības sistēma nav iedomājama bez sensoriem, par kuru liecībām tiek veidota atgriezeniskā saite.

Sensori ... Tik atšķirīgs dizains un darbības princips. Digitālie un analogie spiediena sensori, temperatūras sensori, griešanās ātrumi, centieni, strāvas, sprieguma, pārvietojuma sensori ... Un tas nav viss saraksts ar visiem sensoriem, kurus izmanto dažādās vadības sistēmās.

Bet sensors - šī ir tikai ierīce, kas maina savu signālu proporcionāli izmērītajam parametram. Un tā kā ērtākais signāls pārraidei un pārveidošanai ir elektriskā strāva, vairuma sensoru darbības princips ir balstīts uz viņu pašu elektriskās pretestības izmaiņām ārēja faktora ietekmē. Tāpēc tiek plaši izmantoti sensori ar iebūvētiem tenzometriskiem elementiem.

Kas ir deformācijas mērierīces elements? Tā visbiežāk ir aizsargāta plēve, kas izgatavota no metāla sakausējuma (folijas), kuras elektriskā pretestība ir tieši proporcionāla notiekošajai deformācijai. Izmantotais sakausējums parasti ir niķeļa un vara maisījums noteiktā proporcijā.

Tieši šo metālu kombinācija nodrošina visspēcīgāko pretestības atkarību no ārējām mehāniskām ietekmēm. Izrādās, ka viss ir pavisam vienkārši: viņi ķēdē iekļāva celma mērītāja rezistora elementu, tam piemēroja pastāvīgu mazu spriegumu (vairākus voltus) un pēc strāvas lieluma spriež par deformācijām, tas ir, spēku, kas iedarbojas uz sensoru.

Bet praksē ir vēl viena problēma. Tas sastāv no fakta, ka pat vara un niķeļa sakausējumam pretestības izmaiņas deformācijas ietekmē ir ļoti nenozīmīgas. Tāpēc ir jāizmanto pastiprinātāji vai analogo-ciparu pārveidotāji.

Tā kā mērījumus no nulles punkta veikt ir vieglāk, deformācijas mērītāju sensoros bieži izmanto deformācijas mērītāju, ko sauc par Wheatstone tiltu. Wheatstone tilts ir četru terminālu ierīce, kuras ķēdē ir rezistori R1, R2, R3 un R4. Rezistori atrodas uz tilta pleciem, tas ir, tā neatkarīgajos zaros.

Ir ļoti svarīgi, ka, ja visas četras Vatstona tilta pretestības ir vienādas, spriegums pie tā izejas būs nulle, neatkarīgi no ieejas sprieguma. Un, ja mainās pretestība vismaz vienā rokā, tad tilta izejā uzreiz parādās spriegums, kuru ir viegli izsekot un kurš ir tieši proporcionāls rezistora pretestības izmaiņām.

Šī Vatstona tilta izejas sprieguma atkarība no pretestības izmaiņām tā plecos tiek izmantota celma mērītāja sensoros. Tas ir, ievietojot deformācijas mērītāju rezistorus vienā vai vairākos tilta plecos, mēs varam izsekot sarežģītām deformācijām, kas notiek sensora ietekmē.

Strukturāli sensors ir elastīgs elements, kas satur deformācijas mērītājus. Parastos rezistorus, kas iekļauti tiltā, var ievietot ADC vai izgatavot atsevišķā blokā.

Tas ir vienkārši pārsteidzoši, cik daudzveidīgus mērījumus var veikt, izmantojot līdzīgus deformācijas devējus. Cīpslas ļauj kontrolēt spēku, svaru, spiedienu, pārvietojumu, pašas deformācijas, vibrāciju ... Protams, celma mērītāji ir viens no visnoderīgākajiem izgudrojumiem automatizācijas jomā.

Aleksandrs Molokovs