Teknolojik parametrelerin sensörleri — kuvvet, basınç, tork
Teknolojik süreçlerin otomatikleştirilmiş ve son derece hassas kontrolünün uygulanması için, temel teknolojik parametrelerin mevcut değerleri hakkında her zaman elinizin altında olması gerekir. Genellikle bu amaçla çeşitli sensörler kullanılır: kuvvetler, basınç, tork vb. Üç sensör tipine bakalım, çalışma prensibini anlayalım.
Her şeyden önce, kuvvet veya tork sensörlerinin yapımında, belirli özellikleri bir veya daha fazla dış etkiden kaynaklanan mevcut deformasyon derecesine göre değişen hassas elemanların kullanıldığını not ediyoruz.
Bunlar, deformasyonu manyetostriktif, piezoelektrik veya yarı iletken bir elemana iletilen, elektriksel veya manyetik parametreleri doğrudan deformasyon derecesine bağlı olan elastik metal plakalar, yaylar veya miller olabilir. Deformasyonun boyutu ve buna bağlı olarak kuvvet (basınç, tork) hakkında fikir edinmek için bu parametreyi ölçmek yeterli olacaktır.
Tensometrik gerinim ölçerler
dayalı en basit gerinim ölçer gerinim ölçer tel dönüştürücü deformasyona maruz kalan bir mekanik elastik eleman ve buna bağlı, deformasyonu doğrudan bir elektrik sinyaline dönüştürülen bir gerinim ölçer içerir.
Bir yılanla katlanan ve bir film desteğine sabitlenen ince (15 ila 60 mikron çapında) bir nikrom, konstantan veya ellinvar tel, gerinim ölçer sensörü görevi görür. Böyle bir dönüştürücü, deformasyonu ölçülecek olan yüzeye yapıştırılır.
Mekanik elastik elemanın deformasyonu, telin uzunluğu boyunca gerilmesine veya sıkışmasına neden olurken, enine kesiti azalır veya artar, bu da dönüştürücünün elektrik akımına direncindeki değişikliği etkiler.
Bu direnci ölçerek (üzerindeki voltaj düşüşü), deforme olmuş elemanın mekanik parametrelerinin bilinmesi şartıyla, mekanik deformasyonun büyüklüğü ve buna bağlı olarak kuvvet hakkında bir fikir ediniriz.
Basınç göstergesi tork sensörleri
Kuvvet momentini ölçmek için, teknolojik işlem sırasında bükülen yay veya ince şaft şeklindeki hassas elastik elemanlar kullanılır. Elastik açısal deformasyon, yani yayın başlangıcı ve bitişinin bağıl açısı ölçülür ve bir elektrik sinyaline dönüştürülür.
Elastik eleman genellikle bir ucu sabit olan ve diğer ucu borunun uçları ile deforme olabilen eleman arasındaki sapma açısını ölçen bir açısal yer değiştirme sensörüne bağlı olan bir boru içine alınır.
Böylece, torkun büyüklüğü hakkında bilgi taşıyan bir sinyal elde edilir.Yaydan gelen sinyali kaldırmak için, gerinim direnci elemanının telleri kayma halkaları ile fırçalara bağlanır.
Manyetostriktif kuvvet sensörleri
Gerinim ölçer manyetostriktif dönüştürücülere sahip kuvvet sensörleri de vardır. Burada kullanılan ters manyetostriksiyon fenomeni (Villari etkisi), bir demir-nikel alaşımından (permaloid gibi) yapılmış bir çekirdeğe basınç uygulandığında manyetik geçirgenliğinin değişmesi gerçeğinden oluşur.
Çekirdeğin uzunlamasına sıkıştırılması genişlemeye yol açar histerezis döngüleri, döngünün dikliği azalır, bu da sırasıyla manyetik geçirgenlik değerinde bir azalmaya yol açar - sensör sargılarının endüktansında veya karşılıklı endüktansında bir azalmaya.
Manyetik özellikler lineer olmadığından ve ayrıca sıcaklıktan önemli ölçüde etkilendiklerinden, bir kompanzasyon devresinin kullanılması gerekli hale gelir.
Tazminat için aşağıdaki genel şema geçerlidir. Nikel-çinko ferritten yapılmış kapalı bir manyetostriktif manyetik çekirdek, ölçülebilir bir kuvvete tabi tutulur. Böyle bir çekirdek kuvvet basıncına maruz kalmaz, ancak iki telin sargıları birbirine bağlanır, bu nedenle toplam EMF'de bir değişiklik meydana gelir.
Birincil sargılar aynıdır ve seri olarak bağlanırlar, on kilohertz içinde bir frekansa sahip alternatif akımla beslenirler, ikincil sargılar (aynı şekilde) zıt olarak açılır ve deforme edici bir kuvvetin yokluğunda, toplam EMF 0. İlk çekirdek üzerindeki basınç artarsa, çıkıştaki toplam EMF sıfır değildir ve deformasyonla orantılıdır.