Technológiai paraméterek érzékelői - erő, nyomás, nyomaték
A technológiai folyamatok automatizált és nagy pontosságú vezérlésének megvalósításához mindig szükséges, hogy az Ön rendelkezésére álljon a legfontosabb technológiai paraméterek aktuális értékeiről szóló információ. Általában különféle érzékelőket használnak erre a célra: erők, nyomás, nyomaték stb. Nézzünk meg három típusú érzékelőt, értsük meg működésük elvét.
Mindenekelőtt megjegyezzük, hogy az erő- vagy nyomatékérzékelők felépítésénél érzékeny elemeket használnak, amelyek bizonyos tulajdonságai az egyik vagy másik külső hatásból adódó alakváltozás aktuális mértékének megfelelően változnak.
Ezek lehetnek rugalmas fémlemezek, rugók vagy tengelyek, amelyek deformációja egy magnetostrikciós, piezoelektromos vagy félvezető elemre kerül át, amelynek elektromos vagy mágneses paraméterei közvetlenül függnek az alakváltozás mértékétől. Elegendő ezt a paramétert megmérni, hogy képet kapjunk a deformáció méretéről és ennek megfelelően az erőről (nyomás, nyomaték).
Tensometrikus nyúlásmérők
A legegyszerűbb nyúlásmérő alapján nyúlásmérő vezeték átalakító deformációnak kitett mechanikus rugalmas elemet és a hozzá csatlakoztatott nyúlásmérőt tartalmaz, amelynek deformációja közvetlenül elektromos jellé alakul.
Egy vékony (15-60 mikron átmérőjű) nikróm, konstans vagy ellinvar huzal, amelyet kígyóval hajtanak össze és fólia hátlapra rögzítenek, nyúlásmérő érzékelőként működik. Az ilyen jelátalakítót arra a felületre ragasztják, amelynek alakváltozását mérni kell.
A mechanikus rugalmas elem deformációja a huzal hosszában megnyúlásához vagy összenyomódásához vezet, miközben a keresztmetszete csökken vagy nő, ami befolyásolja az átalakító elektromos árammal szembeni ellenállásának változását.
Ezt az ellenállást (feszültségesést rajta) megmérve képet kapunk a mechanikai deformáció nagyságáról és ennek megfelelően az erőről, feltéve, hogy a deformált elem mechanikai paraméterei ismertek.
Nyomásmérő nyomatékérzékelők
Az erőnyomaték mérésére érzékeny rugalmas elemeket használnak rugók vagy vékony tengelyek formájában, amelyeket a technológiai folyamat során csavarnak. A rugalmas szögdeformációt, vagyis a rugó kezdetének és végének egymáshoz viszonyított szögét megmérjük és elektromos jellé alakítjuk.
A rugalmas elem általában egy csőbe van zárva, amelynek egyik vége fixen rögzített, a másik pedig egy szögelmozdulás-érzékelőhöz van csatlakoztatva, amely a cső végei és a deformálható elem közötti eltérés szögét méri.
Így olyan jelet kapunk, amely információt hordoz a nyomaték nagyságáról.A rugó jelének eltávolításához a húzóellenállás elem vezetékeit csúszógyűrűk kötik a kefékhez.
Magnetostrikciós erőérzékelők
Léteznek erőérzékelők nyúlásmérő magnetostrikciós jelátalakítókkal is. Itt használt az inverz magnetostrikciós jelenség (Villari-effektus), amely abból áll, hogy ha nyomást gyakorolnak egy vas-nikkel ötvözetből (például permaloidból) készült magra, annak mágneses permeabilitása megváltozik.
A mag hosszanti összenyomása táguláshoz vezet hiszterézishurkai, a hurok meredeksége csökken, ami a mágneses permeabilitás értékének csökkenéséhez, illetve az érzékelő tekercseinek induktivitásának vagy kölcsönös induktivitásának csökkenéséhez vezet.
Mivel a mágneses karakterisztikák nem lineárisak, és a hőmérséklet jelentősen befolyásolja őket, szükségessé válik egy kompenzációs áramkör alkalmazása.
A kompenzációra az alábbi általános rendszer vonatkozik. A nikkel-cink-ferritből készült zárt magnetostrikciós mágnesmag mérhető erőhatásnak van kitéve. Egy ilyen mag nem éri erőnyomást, de a két vezeték tekercselése össze van kötve, így a teljes EMF-ben változás következik be.
A primer tekercsek azonosak és sorba vannak kötve, tíz kilohertzen belüli frekvenciájú váltakozó árammal látják el őket, míg a szekunder tekercsek (szintén azonosak) ellentétes irányban kapcsolódnak, deformáló erő hiányában pedig a teljes EMF 0. Ha az első magra gyakorolt nyomás megnőtt, a kimeneten a teljes EMF nem nulla és arányos a deformációval.