วัดความเครียดในระบบอัตโนมัติ

ไม่มีระบบควบคุมอัตโนมัติปิดที่สามารถนึกได้หากไม่มีเซ็นเซอร์ในคำให้การที่เกิดข้อเสนอแนะ

เซ็นเซอร์ ... ความแตกต่างในการออกแบบและหลักการของการกระทำ เซ็นเซอร์ความดันแบบดิจิตอลและอนาล็อก เซ็นเซอร์อุณหภูมิ, ความเร็วในการหมุน, ความพยายาม, กระแส, แรงดัน, เซนเซอร์ดิสเพลสเมนต์ ... และนี่ไม่ใช่รายการทั้งหมดของเซ็นเซอร์ทุกชนิดที่ใช้ในระบบควบคุมที่หลากหลาย

แต่ เซ็นเซอร์ - นี่เป็นเพียงอุปกรณ์ที่เปลี่ยนสัญญาณตามสัดส่วนของพารามิเตอร์ที่วัดได้ และเนื่องจากสัญญาณที่สะดวกที่สุดสำหรับการส่งและการแปลงเป็นกระแสไฟฟ้าหลักการทำงานของเซ็นเซอร์ส่วนใหญ่จึงขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานไฟฟ้าของตัวเองภายใต้อิทธิพลของปัจจัยภายนอก ดังนั้นเซ็นเซอร์ที่มีองค์ประกอบแรงดึงในตัวจึงถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวาง

คืออะไร องค์ประกอบมาตรวัดความเครียด? นี่คือส่วนใหญ่มักจะเป็นฟิล์มป้องกันทำจากโลหะผสม (ฟอยล์) ความต้านทานไฟฟ้าซึ่งเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความผิดปกติที่เกิดขึ้น โลหะผสมที่ใช้มักจะมีส่วนผสมของนิกเกิลและทองแดงในสัดส่วนที่แน่นอน

มันคือการรวมกันของโลหะเหล่านี้ที่ให้การพึ่งพาที่แข็งแกร่งที่สุดของความต้านทานต่ออิทธิพลทางกลภายนอก ปรากฎว่าทุกอย่างค่อนข้างง่าย: พวกมันรวมองค์ประกอบของตัวต้านทานความเครียดไว้ในวงจรใช้แรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กคงที่ (หลายโวลต์) กับมันและตามขนาดของกระแสที่เราตัดสินว่ามีการเปลี่ยนแปลงนั่นคือแรงที่กระทำต่อเซ็นเซอร์

แต่ในทางปฏิบัติมีปัญหาอีกประการหนึ่งคือ ประกอบด้วยความจริงที่ว่าแม้สำหรับโลหะผสมของทองแดงและนิกเกิลการเปลี่ยนแปลงความต้านทานภายใต้อิทธิพลของการเสียรูปนั้นไม่มีนัยสำคัญมาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้เครื่องขยายเสียงหรือตัวแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิตอล

เนื่องจากการวัดนั้นง่ายกว่าจากจุดศูนย์มาตรวัดความเครียดที่เรียกว่าวีตสโตนบริดจ์จึงมักถูกใช้ในเซ็นเซอร์วัดความเครียด สะพานวีทสโตนเป็นอุปกรณ์สี่ขั้วที่มีตัวต้านทาน R1, R2, R3 และ R4 ในวงจร ตัวต้านทานตั้งอยู่บนไหล่ของสะพานนั่นคือในสาขาอิสระ

มันสำคัญมากที่หากความต้านทานทั้งสี่ของบริดจ์วีทสโตนเท่ากันแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตจะเป็นศูนย์โดยไม่คำนึงถึงแรงดันอินพุต และถ้าความต้านทานในการเปลี่ยนแปลงอย่างน้อยหนึ่งแขนแรงดันไฟฟ้าจะปรากฏขึ้นทันทีที่เอาท์พุทของสะพานซึ่งเป็นเรื่องง่ายที่จะติดตามและเป็นสัดส่วนโดยตรงกับการเปลี่ยนแปลงในความต้านทานตัวต้านทาน

การพึ่งพาแรงดันขาออกของสะพานวีทสโตนในการเปลี่ยนแปลงความต้านทานในบ่าของมันนั้นใช้ในเซ็นเซอร์เกจวัดความเครียด นั่นคือการวางตัวต้านทานเกจวัดความเครียดในหนึ่งหรือหลายไหล่ของสะพานเราสามารถติดตามการเสียรูปที่ซับซ้อนที่เกิดขึ้นในเซ็นเซอร์

โครงสร้างเซ็นเซอร์เป็นองค์ประกอบยืดหยุ่นที่มีเกจวัดความเครียด ตัวต้านทานสามัญที่เป็นส่วนหนึ่งของสะพานสามารถวางใน ADC หรือดำเนินการในหน่วยแยกต่างหาก

เป็นเรื่องที่น่าอัศจรรย์ว่าการวัดที่หลากหลายสามารถทำได้โดยใช้เซ็นเซอร์เกจวัดความเครียดแบบเดียวกัน เกจวัดความเครียดช่วยให้คุณสามารถควบคุมแรง, น้ำหนัก, แรงกด, การเคลื่อนที่, การเสียรูปในตัวมันเอง, การสั่นสะเทือน ... แน่นอนเกจวัดความเครียดเป็นหนึ่งในสิ่งประดิษฐ์ที่มีประโยชน์ที่สุดในด้านระบบอัตโนมัติ

Alexander Molokov