Naprezanje u sustavima za automatizaciju

Nijedan zamisljeni zatvoreni sustav automatskog upravljanja nije moguć bez senzora, na temelju kojih se formira povratna informacija.

Senzori ... Tako različiti u dizajnu i principu djelovanja. Digitalni i analogni senzori tlaka, osjetnici temperature, brzine rotacije, napori, struja, napon, senzori pomaka ... I ovo nije cijeli popis svih vrsta senzora koji se koriste u raznim upravljačkim sustavima.

ali senzor - ovo je samo uređaj koji svoj signal mijenja proporcionalno izmjerenom parametru. A budući da je najpogodniji signal za prijenos i pretvaranje električna struja, načelo rada većine senzora temelji se na promjeni vlastitog električnog otpora pod utjecajem vanjskog faktora. Stoga se široko koriste senzori s ugrađenim tenzometrijskim elementima.

Što je element za zatezanje? To je najčešće zaštićeni film izrađen od metalne legure (folija), čiji je električni otpor izravno proporcionalan deformaciji koja se događa. Legura koja se koristi obično je mješavina nikla i bakra u određenom omjeru.

Upravo kombinacija ovih metala pruža najjaču ovisnost otpornosti na vanjske mehaničke utjecaje. Ispada da je sve prilično jednostavno: uključili su element otpornika naprezanja u krug, primijenili na njega konstantan mali napon (nekoliko volti) i po veličini struje prosudimo deformacije, odnosno silu koja djeluje na senzor.

Ali u praksi postoji još jedan problem. Sastoji se u činjenici da je i za leguru bakra i nikla promjena otpornosti pod utjecajem deformacije vrlo beznačajna. Stoga je potrebno koristiti pojačala ili analogno-digitalni pretvarač.

Budući da su mjerenja lakša od nulte točke, kod deformacijskih senzora često se koristi deformacijski tlak zvan Wheatstone Bridge. Wheatstone most je četverokutni uređaj koji u svom krugu uključuje otpornike R1, R2, R3 i R4. Otpornici su smješteni na ramenima mosta, to jest u njegovim neovisnim granama.

Veoma je važno da ako su sva četiri otpora Wheatstone mosta jednaki, napon na njegovom izlazu će biti nula bez obzira na ulazni napon. A ako se otpor u barem jednoj ruci promijeni, tada će se na izlazu mosta odmah pojaviti napon, koji je lako pratiti i koji je izravno proporcionalan promjeni otpora otpornika.

Ova ovisnost izlaznog napona Wheatstone mosta o promjeni otpora njegova ramena koristi se u senzorima za zatezanje. To jest, postavljanjem otpornih mjerača na jedno ili nekoliko ramena mosta, možemo pratiti složene deformacije koje se javljaju u senzoru.

Konstrukcijski gledano, senzor je elastični element koji sadrži mjerače naprezanja. Obični otpornici uključeni u most mogu se postaviti u ADC ili napraviti u zasebnom bloku.

Jednostavno je nevjerojatno kako se mogu izvršiti različita mjerenja koristeći se sličnim senzorima za deformaciju. Mjerači napona omogućuju vam kontrolu sile, težine, pritiska, pomaka, same deformacije, vibracija ... Naravno, mjerači napona jedan su od najkorisnijih izuma na polju automatizacije.

Aleksandar Molokov