Sensor parameter teknologi — gaya, tekanan, torsi

Untuk implementasi kontrol proses teknologi yang otomatis dan sangat akurat, Anda selalu perlu memiliki informasi tentang nilai parameter teknologi utama saat ini. Biasanya berbagai sensor digunakan untuk tujuan ini: gaya, tekanan, torsi, dll. Mari kita lihat tiga jenis sensor, mari kita pahami prinsip operasinya.

Pertama-tama, kami mencatat bahwa dalam konstruksi sensor gaya atau torsi, elemen sensitif digunakan, sifat-sifat tertentu yang berubah sesuai dengan tingkat deformasi saat ini yang dihasilkan dari satu atau lain pengaruh eksternal.

Ini dapat berupa pelat logam elastis, pegas atau poros, yang deformasinya ditransmisikan ke elemen magnetostriktif, piezoelektrik atau semikonduktor, yang parameter listrik atau magnetnya akan secara langsung bergantung pada tingkat deformasi. Cukup mengukur parameter ini untuk mendapatkan gambaran tentang ukuran deformasi dan, karenanya, gaya (tekanan, torsi).

Pengukur regangan tensometrik

Pengukur regangan paling sederhana berdasarkan konverter kawat pengukur regangan termasuk elemen elastis mekanis yang mengalami deformasi dan pengukur regangan yang melekat padanya, deformasi yang diubah langsung menjadi sinyal listrik.

Kawat nichrome, constantan atau ellinvar tipis (dengan diameter 15 hingga 60 mikron), yang dilipat dengan ular dan dipasang pada alas film, berfungsi sebagai sensor pengukur regangan. Transduser semacam itu direkatkan ke permukaan yang deformasinya akan diukur.

Deformasi elemen elastis mekanis mengarah pada peregangan atau kompresi kawat sepanjang panjangnya, sementara penampangnya berkurang atau bertambah, yang memengaruhi perubahan resistansi konverter terhadap arus listrik.

Dengan mengukur resistansi ini (penurunan tegangan melewatinya), kami mendapatkan gambaran tentang besarnya deformasi mekanis dan, karenanya, gaya, asalkan parameter mekanis dari elemen yang dideformasi diketahui.

Sensor torsi pengukur tekanan

Untuk mengukur momen gaya, elemen elastis sensitif dalam bentuk pegas atau poros tipis digunakan, yang dipelintir selama proses teknologi. Deformasi sudut elastis, yaitu sudut relatif awal dan akhir pegas, diukur dan diubah menjadi sinyal listrik.

Elemen elastis biasanya tertutup dalam tabung, salah satu ujungnya tetap diam, dan ujung lainnya terhubung ke sensor perpindahan sudut yang mengukur sudut perbedaan antara ujung tabung dan elemen yang dapat dideformasi.

Dengan demikian, diperoleh sinyal yang membawa informasi tentang besarnya torsi.Untuk menghilangkan sinyal dari pegas, kabel elemen penahan tegangan dihubungkan dengan cincin selip ke sikat.

Sensor gaya magnetostriktif

Ada juga sensor gaya dengan transduser magnetostriktif pengukur regangan. Digunakan di sini fenomena magnetostriksi terbalik (efek Villari), yang terdiri dari fakta bahwa ketika tekanan diterapkan pada inti yang terbuat dari paduan besi-nikel (seperti permaloid), permeabilitas magnetiknya berubah.

Kompresi longitudinal inti menyebabkan ekspansi loop histeresisnya, kecuraman loop berkurang, yang mengarah pada penurunan nilai permeabilitas magnetik, masing-masing - ke penurunan induktansi atau induktansi timbal balik dari belitan sensor.

Karena karakteristik magnetiknya non-linier dan juga karena fakta bahwa karakteristik tersebut dipengaruhi secara signifikan oleh suhu, maka perlu menggunakan rangkaian kompensasi.

Skema umum berikut berlaku untuk kompensasi. Inti magnetik magnetostriktif tertutup yang terbuat dari ferit nikel-seng dikenai gaya terukur. Inti seperti itu tidak mengalami tekanan gaya, tetapi belitan kedua kabel terhubung satu sama lain, sehingga terjadi perubahan EMF total.

Belitan primer identik dan dihubungkan secara seri, mereka ditenagai oleh arus bolak-balik dengan frekuensi dalam sepuluh kilohertz, sedangkan belitan sekunder (juga sama) dihidupkan secara berlawanan, dan dengan tidak adanya gaya deformasi, total EMF adalah 0. Jika tekanan pada inti pertama meningkat, EMF total pada keluaran tidak nol dan sebanding dengan deformasi.