חיישנים של פרמטרים טכנולוגיים - כוח, לחץ, מומנט

לצורך יישום בקרה אוטומטית ומדויקת ביותר של תהליכים טכנולוגיים, יש צורך תמיד שיהיה לרשותך מידע על הערכים העדכניים של הפרמטרים הטכנולוגיים המרכזיים. בדרך כלל, משתמשים בחיישנים שונים למטרה זו: כוחות, לחץ, מומנט וכדומה. בואו נסתכל על שלושה סוגי חיישנים, בואו נבין את עיקרון פעולתם.

קודם כל, נציין כי בבניית חיישני כוח או מומנט, נעשה שימוש באלמנטים רגישים, שמאפיינים מסוימים משתנים בהתאם לדרגת העיוות הנוכחית הנובעת מהשפעה חיצונית כזו או אחרת.

אלה יכולים להיות לוחות מתכת אלסטיים, קפיצים או פירים, שהדפורמציה שלהם מועברת לאלמנט מגנטוסטריקטי, פיזואלקטרי או מוליכים למחצה, שהפרמטרים החשמליים או המגנטיים שלו יהיו תלויים ישירות במידת העיוות. זה יהיה מספיק כדי למדוד פרמטר זה כדי לקבל מושג על גודל העיוות, ובהתאם, של הכוח (לחץ, מומנט).

מדי מתח טנסומטריים

מד המתח הפשוט ביותר מבוסס על ממיר חוט של מד מתח כולל אלמנט אלסטי מכני הנתון לדפורמציה ומד מתח מחובר אליו, שהעיוות שלו הופך ישירות לאות חשמלי.

חוט דק (קוטר של 15 עד 60 מיקרון) ניקרום, קבוע או ellinvar, המקופל עם נחש ומקובע על גבי סרט, פועל כחיישן מד מתח. מתמר כזה מודבק על פני השטח שיש למדוד את העיוות שלו.

העיוות של האלמנט האלסטי המכני מוביל למתיחה או דחיסה של החוט לאורכו, בעוד חתך הרוחב שלו יורד או גדל, מה שמשפיע על השינוי בהתנגדות הממיר לזרם חשמלי.

על ידי מדידת התנגדות זו (נפילת מתח על פניה), אנו מקבלים מושג על גודל העיוות המכני ובהתאם, הכוח, בתנאי שהפרמטרים המכניים של האלמנט המעוות ידועים.

חיישני מומנט של מד לחץ

כדי למדוד את מומנט הכוח, נעשה שימוש באלמנטים אלסטיים רגישים בצורת קפיצים או פירים דקים, אשר מתפתלים במהלך התהליך הטכנולוגי. העיוות הזוויתי האלסטי, כלומר הזווית היחסית של תחילת וסוף הקפיץ, נמדדת ומומרת לאות חשמלי.

האלמנט האלסטי סגור בדרך כלל בצינור, שקצהו האחד קבוע נייח, והשני מחובר לחיישן תזוזה זוויתית המודד את זווית ההתרחקות בין קצוות הצינור לאלמנט הניתן לעיוות.

כך מתקבל אות הנושא מידע על גודל המומנט.כדי להסיר את האות מהקפיץ, החוטים של אלמנט נגד המתח מחוברים באמצעות טבעות החלקה למברשות.

חיישני כוח מגנטוסטריקטיבים

ישנם גם חיישני כוח עם מתמרים מגנטוסטריקטיבים של מד מתח. משמש כאן תופעת המגנטו ההיפוך (אפקט וילארי), המורכב מכך שכאשר מופעל לחץ על ליבה העשויה מסגסוגת ברזל ניקל (כגון פרמלואיד), החדירות המגנטית שלה משתנה.

דחיסה אורכית של הליבה מובילה להתרחבות לולאות ההיסטרזיס שלו, תלילות הלולאה יורדת, מה שמוביל לירידה בערך החדירות המגנטית, בהתאמה - לירידה בהשראות או השראות הדדית של פיתולי החיישן.

מכיוון שהמאפיינים המגנטיים אינם ליניאריים וגם בשל העובדה שהם מושפעים באופן משמעותי מהטמפרטורה, יש צורך להשתמש במעגל פיצוי.

התכנית הכללית הבאה חלה על פיצוי. ליבה מגנטית מגנטית סגורה העשויה מניקל-אבץ פריט נתונה לכוח מדיד. ליבה כזו אינה חווה לחץ כוח, אבל הפיתולים של שני החוטים מחוברים זה לזה, ולכן מתרחש שינוי בסך ה-EMF.

הפיתולים הראשוניים זהים ומחוברים בסדרה, הם מופעלים על ידי זרם חילופין עם תדר בטווח של עשרה קילו-הרץ, בעוד שהפיתולים המשניים (גם זהים) מופעלים הפוך, ובהעדר כוח עיוות, סך ה-EMF הוא 0. אם הלחץ על הליבה הראשונה גדל, סך EMF במוצא אינו אפס ופרופורציונלי לעיוות.