Automatikos sistemų deformacijos

Neįmanoma įsivaizduoti jokios uždaros automatinės valdymo sistemos be jutiklių, apie kuriuos liudijama.

Jutikliai ... Taip skiriasi dizainas ir veikimo principas. Skaitmeniniai ir analoginiai slėgio jutikliai, temperatūros jutikliai, sukimosi greičiai, pastangos, srovė, įtampa, poslinkio jutikliai ... Ir tai nėra visas sąrašas visų rūšių jutiklių, naudojamų įvairiose valdymo sistemose.

Bet jutiklis - tai tik prietaisas, kuris keičia savo signalą proporcingai išmatuotam parametrui. Ir kadangi patogiausias perdavimo ir konversijos signalas yra elektros srovė, daugumos jutiklių veikimo principas pagrįstas jų pačių elektrinės varžos pasikeitimu veikiant išoriniam faktoriui. Todėl jutikliai su įmontuotais tensometriniais elementais yra plačiai naudojami.

Kas yra deformacijos matuoklio elementas? Dažniausiai tai yra apsaugota plėvelė, pagaminta iš metalo lydinio (folijos), kurios elektrinė varža yra tiesiogiai proporcinga susidarančiai deformacijai. Paprastai naudojamas lydinys yra nikelio ir vario mišinys tam tikroje proporcijoje.

Būtent šių metalų derinys sukuria didžiausią atsparumo priklausomybę nuo išorinių mechaninių poveikių. Pasirodo, viskas yra gana paprasta: jie į grandinę įtraukė deformacijų matuoklio rezistoriaus elementą, į jį pritaikė pastovią mažą įtampą (kelis voltus), o pagal srovės dydį vertiname deformacijas, tai yra jutikliui veikiančią jėgą.

Tačiau praktikoje yra kita problema. Tai susideda iš to, kad net vario ir nikelio lydinio pasipriešinimo pokytis, veikiamas deformacijos, yra labai nereikšmingas. Todėl būtina naudoti stiprintuvus arba analoginio-skaitmeninio keitiklius.

Kadangi matuoti nuo nulio taško yra lengviau, deformacijų davikliuose dažnai naudojamas deformacijų matuoklis, vadinamas Wheatstone tiltu. „Wheatstone“ tiltas yra keturių galų įtaisas, kurio grandinėje yra rezistoriai R1, R2, R3 ir R4. Rezistoriai yra ant tilto pečių, tai yra, jo nepriklausomose šakose.

Labai svarbu, kad jei visos keturios „Wheatstone“ tilto varžos yra vienodos, jo išėjimo įtampa bus lygi nuliui, nepriklausomai nuo įvesties įtampos. Ir jei bent vienos rankos pasipriešinimas pasikeičia, tada tilto išvestyje iškart atsiranda įtampa, kurią lengva sekti ir kuri yra tiesiogiai proporcinga rezistoriaus varžos pokyčiui.

Ši „Wheatstone“ tilto išėjimo įtampos priklausomybė nuo pasipriešinimo pokyčiams jo pečiuose yra naudojama deformacijų davikliuose. Tai yra, dedant deformacijos matuoklio rezistorius į vieną ar kelis tilto pečius, mes galime sekti sudėtingas jutiklio deformacijas.

Iš esmės jutiklis yra elastingas elementas, turintis deformacijų matuoklius. Paprastieji rezistoriai, įtraukti į tiltą, gali būti dedami į ADC arba gaminami atskirame bloke.

Tiesiog nuostabu, kaip įvairius matavimus galima atlikti naudojant panašius deformacijų matuoklius. Deformacijų matuokliai leidžia valdyti jėgą, svorį, slėgį, poslinkį, deformaciją savaime, vibraciją ... Žinoma, deformacijų matuokliai yra vienas iš naudingiausių išradimų automatikos srityje.

Aleksandras Molokovas