Venymämittaukset automaatiojärjestelmissä

Mikään suljettu automaattinen ohjausjärjestelmä ei ole mahdollinen ilman antureita, joiden todistuksesta muodostuu palaute.

Anturit ... Niin erilainen suunnittelussa ja toimintaperiaatteessa. Digitaaliset ja analogiset paineanturit, lämpötila-anturit, pyörimisnopeudet, ponnistelut, virta, jännite, siirtoanturit ... Eikä tämä ole koko luettelo kaikenlaisista antureista, joita käytetään monissa ohjausjärjestelmissä.

mutta anturi - tämä on vain laite, joka muuttaa signaaliaan mitattuun parametriin nähden. Ja koska sopivin signaali siirtoon ja muuntamiseen on sähkövirta, useimpien anturien toimintaperiaate perustuu heidän oman sähkövastuksen muutokseen ulkoisen tekijän vaikutuksesta. Siksi sensoreita, joissa on sisäänrakennetut tensometriset elementit, käytetään laajasti.

Mikä on venymämittarielementti? Tämä on useimmiten metalliseoksesta (foliosta) suojattu kalvo, jonka sähköinen vastus on suoraan verrannollinen tapahtuvaan muodonmuutokseen. Käytetty seos on yleensä nikkelin ja kuparin seos tietyssä suhteessa.

Näiden metallien yhdistelmä antaa suurimman vastuksen riippuvuuden ulkoisista mekaanisista vaikutuksista. Osoittautuu, että kaikki on melko yksinkertaista: he sisällyttivät piiriin venymämittarivastetuselementin, käyttivät siihen vakiona pienen jännitteen (useita voltteja) ja arvioivat virran suuruudella muodonmuutoksia, ts. Anturiin vaikuttavaa voimaa.

Mutta käytännössä on toinen ongelma. Se koostuu siitä, että jopa kuparin ja nikkelin seokselle resistanssimuutos muodonmuutoksen vaikutuksesta on erittäin merkityksetön. Siksi on tarpeen käyttää vahvistimia tai analogia-digitaalimuuntimia.

Koska mittaukset ovat helpompia nollapisteestä, venymämittarianturissa käytetään usein Wheatstone Bridge -nimistä venymääriä. Wheatstone-silta on nelikytkentäinen laite, jonka piirissä on vastukset R1, R2, R3 ja R4. Vastukset sijaitsevat sillan hartioilla, toisin sanoen sen itsenäisissä haaroissa.

On erittäin tärkeää, että jos Wheatstone-sillan kaikki neljä vastusta ovat yhtä suuret, sen ulostulossa oleva jännite on nolla tulojännitteestä riippumatta. Ja jos ainakin yhden varren vastus muuttuu, sillan ulostulossa ilmestyy heti jännite, jota on helppo seurata ja joka on suoraan verrannollinen vastuksen resistanssin muutokseen.

Tätä Wheatstone-sillan lähtöjännitteen riippuvuutta sen hartioiden resistanssimuutoksista käytetään venymäantureissa. Toisin sanoen pystymme seuraamaan anturissa tapahtuvia monimutkaisia ​​muodonmuutoksia sijoittamalla venymämittavastukset yhdessä tai useammassa sillan hartiossa.

Rakenteellisesti anturi on elastinen elementti, joka sisältää venymämittareita. Sillan mukana olevat tavalliset vastukset voidaan sijoittaa ADC: hen tai tehdä erillisestä lohkosta.

On yksinkertaisesti hämmästyttävää, kuinka monipuoliset mittaukset voidaan tehdä samanlaisilla venymääritysantureilla. Jännitysmittareiden avulla voit hallita voimaa, painoa, painetta, siirtymää, muodonmuutosta itsessään, tärinää ... Vetomittarit ovat tietysti yksi hyödyllisimmistä keksinnöistä automatisoinnin alalla.

Aleksanteri Molokov