Регулатори в системите за автоматизация

Няма затворена система за автоматично управление без сензори, върху показанията на които се формира обратна връзка.

Сензори ... Толкова различни по дизайн и принцип на действие. Цифрови и аналогови сензори за налягане, температурни датчици, скорости на въртене, усилия, ток, напрежение, сензори за изместване ... И това не е целият списък на всички видове сензори, използвани в различни системи за управление.

но сензор - това е просто устройство, което променя сигнала си пропорционално на измерения параметър. И тъй като най-удобният сигнал за предаване и преобразуване е електрически ток, принципът на работа на повечето сензори се основава на промяна в собственото им електрическо съпротивление под въздействието на външен фактор. Поради това широко се използват сензори с вградени тензометрични елементи.

Какво е тензометричен елемент? Това най-често е защитен филм, изработен от метална сплав (фолио), електрическото съпротивление на което е пряко пропорционално на деформацията, която възниква. Използваната сплав обикновено е смес от никел и мед в определено съотношение.

Именно комбинацията от тези метали осигурява най-силната зависимост на устойчивостта от външни механични влияния. Оказва се, че всичко е съвсем просто: те включиха елемент на резистор с тензодатчик във веригата, приложиха към него постоянно малко напрежение (няколко волта) и по величината на тока преценяваме деформациите, тоест силата, действаща върху сензора.

Но на практика има друг проблем. Той се състои във факта, че дори за сплав от мед и никел, промяната в съпротивлението под въздействието на деформацията е много незначителна. Следователно е необходимо да се използват усилватели или аналогово-цифрови преобразуватели.

Тъй като измерванията са по-лесни от нулевата точка, тензодатчикът, наречен Wheatstone Bridge, често се използва в сензорите за тензодатчици. Мостът Wheatstone е четири-терминално устройство, което включва резистори R1, R2, R3 и R4 във веригата си. Резисторите са разположени на раменете на моста, тоест в неговите независими клонове.

Много е важно, ако всичките четири съпротивления на моста Wheatstone са равни, напрежението на неговия изход ще бъде равно на нула, независимо от входното напрежение. И ако съпротивлението в поне едната ръка се промени, тогава на изхода на моста незабавно ще се появи напрежение, което е лесно за проследяване и което е пряко пропорционално на промяната на съпротивлението на резистора.

Тази зависимост на изходното напрежение на моста Wheatstone от промяната на съпротивлението в раменете му се използва в сензори за тензодатчик. Тоест, поставяйки тензорезисторни резистори в едно или няколко рамена на моста, ние сме в състояние да проследим сложни деформации, които възникват в сензора.

Конструктивно сензорът е еластичен елемент, съдържащ тензодатчици. Обикновените резистори, включени в моста, могат да бъдат поставени в ADC или направени в отделен блок.

Просто невероятно е колко разнообразни измервания могат да бъдат направени с помощта на подобни сензори за деформация. Тензодатчиците ви позволяват да контролирате силата, теглото, налягането, изместването, деформацията сама по себе си, вибрациите ... Разбира се, тензодатчиците са едно от най-полезните изобретения в областта на автоматизацията.

Александър Молоков