Stamavstånd i automatiseringssystem

Inget stängt automatiskt styrsystem är tänkbart utan sensorer, på vilka vittnesbörd bildas.

Sensorer ... Så olika design och handlingsprincip. Digitala och analoga tryckgivare, temperatursensorer, rotationshastigheter, ansträngningar, ström, spänning, förskjutningssensorer ... Och detta är inte hela listan över alla slags sensorer som används i en mängd olika styrsystem.

men sensor - detta är bara en enhet som ändrar sin signal i proportion till den uppmätta parametern. Och eftersom den mest bekväma signalen för överföring och omvandling är elektrisk ström, är principen för drift av de flesta sensorer baserad på en förändring av deras egna elektriska motstånd under påverkan av en extern faktor. Därför används sensorer med inbyggda tensometriska element.

Vad är töjningsmätare? Detta är oftast en skyddad film tillverkad av en metalllegering (folie), vars elektriska motstånd är direkt proportionell mot deformationen som inträffar. Den använda legeringen är vanligtvis en blandning av nickel och koppar i en viss andel.

Det är kombinationen av dessa metaller som ger det starkaste beroendet av resistens på yttre mekaniska påverkningar. Det visar sig att allt är ganska enkelt: de inkluderade ett töjningsmätningsmotståndselement i kretsen, applicerade en konstant liten spänning (flera volt) på det, och efter storleken på strömmen bedömer vi deformationerna, det vill säga kraften som verkar på sensorn.

Men i praktiken finns det ett annat problem. Det består i det faktum att även för en legering av koppar och nickel är förändringen i motstånd under påverkan av deformation mycket obetydlig. Därför är det nödvändigt att använda förstärkare eller analoga till digitala omvandlare.

Eftersom mätningarna är enklare från nollpunkten används ofta en töjningsmätare som kallas Wheatstone Bridge i töjningsmätare. Wheatstone-bron är en fyra-terminal enhet som inkluderar motstånd R1, R2, R3 och R4 i sin krets. Motstånd är belägna på axlarna på bron, det vill säga i dess oberoende grenar.

Det är mycket viktigt att om alla fyra motstånd på Wheatstone-bron är lika, kommer spänningen vid dess utgång att vara noll, oavsett ingångsspänningen. Och om motståndet i minst en arm förändras, kommer bryggens utgång direkt att ha en spänning som är lätt att spåra och som är direkt proportionell mot förändringen i motståndsmotstånd.

Detta beroende av utgångsspänningen från Wheatstone Bridge av förändringen i motstånd i axlarna används i spänningsmätare. Det vill säga genom att placera töjningsmätningsmotstånd i en eller flera axlar på bron, kan vi spåra komplexa deformationer som uppstår i sensorn.

Strukturellt sett är sensorn ett elastiskt element som innehåller spänningsmätare. Vanliga motstånd som ingår i bron kan placeras i ADC eller göras i ett separat block.

Det är helt enkelt fantastiskt hur olika mätningar kan göras med liknande sensormätare. Stängmätare gör att du kan kontrollera kraften, vikten, trycket, förskjutningen, deformationen i sig själv, vibrationer ... Naturligtvis är töjningsmätare en av de mest användbara uppfinningarna inom automatiseringsområdet.

Alexander Molokov