Αισθητήρες τεχνολογικών παραμέτρων — δύναμη, πίεση, ροπή

Για την υλοποίηση αυτοματοποιημένου και υψηλής ακρίβειας ελέγχου των τεχνολογικών διαδικασιών, είναι πάντα απαραίτητο να έχετε στη διάθεσή σας πληροφορίες σχετικά με τις τρέχουσες τιμές των βασικών τεχνολογικών παραμέτρων. Συνήθως, χρησιμοποιούνται διάφοροι αισθητήρες για το σκοπό αυτό: δυνάμεις, πίεση, ροπή κ.λπ. Ας δούμε τρεις τύπους αισθητήρων, ας κατανοήσουμε την αρχή της λειτουργίας τους.

Πρώτα απ 'όλα, σημειώνουμε ότι στην κατασκευή αισθητήρων δύναμης ή ροπής χρησιμοποιούνται ευαίσθητα στοιχεία, ορισμένες ιδιότητες των οποίων αλλάζουν ανάλογα με τον τρέχοντα βαθμό παραμόρφωσης που προκύπτει από τη μία ή την άλλη εξωτερική επίδραση.

Αυτά μπορεί να είναι ελαστικές μεταλλικές πλάκες, ελατήρια ή άξονες, των οποίων η παραμόρφωση μεταδίδεται σε ένα μαγνητοσυσταλτικό, πιεζοηλεκτρικό ή ημιαγωγικό στοιχείο, του οποίου οι ηλεκτρικές ή μαγνητικές παράμετροι θα εξαρτώνται άμεσα από τον βαθμό παραμόρφωσης. Θα είναι αρκετό να μετρήσετε αυτή την παράμετρο για να πάρετε μια ιδέα για το μέγεθος της παραμόρφωσης και, κατά συνέπεια, της δύναμης (πίεση, ροπή).

Τανομετρικά μετρητές καταπόνησης

Ο απλούστερος μετρητής καταπόνησης με βάση μετατροπέας σύρματος μετρητή τάσης περιλαμβάνει ένα μηχανικό ελαστικό στοιχείο που υπόκειται σε παραμόρφωση και ένα μετρητή καταπόνησης προσαρτημένο σε αυτό, η παραμόρφωση του οποίου μετατρέπεται απευθείας σε ηλεκτρικό σήμα.

Ένα λεπτό (με διάμετρο από 15 έως 60 μικρά) σύρμα νιχρώμιου, κονταντάν ή ελλινβαρ, το οποίο διπλώνεται με ένα φίδι και στερεώνεται σε ένα υπόστρωμα μεμβράνης, λειτουργεί ως αισθητήρας μετρητή τάσης. Ένας τέτοιος μετατροπέας είναι κολλημένος στην επιφάνεια της οποίας η παραμόρφωση πρόκειται να μετρηθεί.

Η παραμόρφωση του μηχανικού ελαστικού στοιχείου οδηγεί σε τέντωμα ή συμπίεση του σύρματος κατά το μήκος του, ενώ η διατομή του μειώνεται ή αυξάνεται, γεγονός που επηρεάζει τη μεταβολή της αντίστασης του μετατροπέα σε ηλεκτρικό ρεύμα.

Μετρώντας αυτήν την αντίσταση (πτώση τάσης σε αυτήν), παίρνουμε μια ιδέα για το μέγεθος της μηχανικής παραμόρφωσης και, κατά συνέπεια, τη δύναμη, υπό την προϋπόθεση ότι είναι γνωστές οι μηχανικές παράμετροι του παραμορφωμένου στοιχείου.

Αισθητήρες ροπής μανόμετρου

Για τη μέτρηση της ροπής δύναμης χρησιμοποιούνται ευαίσθητα ελαστικά στοιχεία με τη μορφή ελατηρίων ή λεπτών αξόνων, τα οποία συστρέφονται κατά την τεχνολογική διαδικασία. Η ελαστική γωνιακή παραμόρφωση, δηλαδή η σχετική γωνία της αρχής και του τέλους του ελατηρίου, μετράται και μετατρέπεται σε ηλεκτρικό σήμα.

Το ελαστικό στοιχείο συνήθως περικλείεται σε ένα σωλήνα, το ένα άκρο του οποίου είναι σταθερό και το άλλο συνδέεται με έναν αισθητήρα γωνιακής μετατόπισης που μετρά τη γωνία απόκλισης μεταξύ των άκρων του σωλήνα και του παραμορφώσιμου στοιχείου.

Έτσι, λαμβάνεται ένα σήμα που μεταφέρει πληροφορίες σχετικά με το μέγεθος της ροπής.Για να αφαιρέσετε το σήμα από το ελατήριο, τα καλώδια του στοιχείου αντίστασης καταπόνησης συνδέονται με δακτυλίους ολίσθησης στις βούρτσες.

Αισθητήρες μαγνητοσυσταλτικής δύναμης

Υπάρχουν επίσης αισθητήρες δύναμης με μαγνητοσυστολικούς μορφοτροπείς μετρητή τάσης. Χρησιμοποιείται εδώ το φαινόμενο της αντίστροφης μαγνητοσυστολής (φαινόμενο Villari), που συνίσταται στο γεγονός ότι όταν ασκείται πίεση σε έναν πυρήνα κατασκευασμένο από κράμα σιδήρου-νικελίου (όπως το περμαλοειδές), αλλάζει η μαγνητική του διαπερατότητα.

Η διαμήκης συμπίεση του πυρήνα οδηγεί σε διαστολή βρόχους υστέρησής του, η κλίση του βρόχου μειώνεται, γεγονός που οδηγεί σε μείωση της τιμής της μαγνητικής διαπερατότητας, αντίστοιχα - σε μείωση της επαγωγής ή της αμοιβαίας επαγωγής των περιελίξεων του αισθητήρα.

Δεδομένου ότι τα μαγνητικά χαρακτηριστικά είναι μη γραμμικά και επίσης λόγω του γεγονότος ότι επηρεάζονται σημαντικά από τη θερμοκρασία, καθίσταται απαραίτητη η χρήση ενός κυκλώματος αντιστάθμισης.

Το ακόλουθο γενικό καθεστώς ισχύει για αποζημίωση. Ένας κλειστός μαγνητοσυσταλτικός μαγνητικός πυρήνας από φερρίτη νικελίου-ψευδάργυρου υπόκειται σε μετρήσιμη δύναμη. Ένας τέτοιος πυρήνας δεν υφίσταται πίεση δύναμης, αλλά οι περιελίξεις των δύο καλωδίων συνδέονται μεταξύ τους, επομένως συμβαίνει μια αλλαγή στο συνολικό EMF.

Τα πρωτεύοντα τυλίγματα είναι πανομοιότυπα και συνδεδεμένα σε σειρά, τροφοδοτούνται από εναλλασσόμενο ρεύμα με συχνότητα εντός δέκα kilohertz, ενώ τα δευτερεύοντα τυλίγματα (επίσης τα ίδια) ενεργοποιούνται αντίθετα και ελλείψει δύναμης παραμόρφωσης, το συνολικό EMF είναι 0. Εάν η πίεση στον πρώτο πυρήνα αυξηθεί, το συνολικό EMF στην έξοδο είναι μη μηδενικό και ανάλογο της παραμόρφωσης.