เซ็นเซอร์ของพารามิเตอร์ทางเทคโนโลยี — แรง ความดัน แรงบิด

สำหรับการใช้งานการควบคุมกระบวนการทางเทคโนโลยีโดยอัตโนมัติและแม่นยำสูงจำเป็นต้องมีข้อมูลเกี่ยวกับค่าปัจจุบันของพารามิเตอร์ทางเทคโนโลยีที่สำคัญเสมอ โดยปกติแล้วจะใช้เซ็นเซอร์ต่าง ๆ เพื่อจุดประสงค์นี้: แรง, ความดัน, แรงบิด, ฯลฯ ลองดูที่เซ็นเซอร์สามประเภทมาทำความเข้าใจหลักการทำงานของพวกมันกัน

ก่อนอื่น เราทราบว่าในการสร้างเซ็นเซอร์วัดแรงหรือแรงบิดนั้น มีการใช้องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อน ซึ่งคุณสมบัติบางอย่างจะเปลี่ยนไปตามระดับการเสียรูปในปัจจุบันซึ่งเป็นผลมาจากอิทธิพลภายนอกอย่างใดอย่างหนึ่ง

สิ่งเหล่านี้อาจเป็นแผ่นโลหะสปริงหรือเพลาที่ยืดหยุ่นซึ่งการเปลี่ยนรูปจะถูกส่งไปยังองค์ประกอบแม่เหล็ก, เพียโซอิเล็กทริกหรือเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าหรือแม่เหล็กจะขึ้นอยู่กับระดับของการเสียรูปโดยตรง จะเพียงพอที่จะวัดพารามิเตอร์นี้เพื่อให้ทราบขนาดของการเสียรูปและตามด้วยแรง (ความดัน, แรงบิด)

เครื่องวัดความเครียดเทนโซเมตริก

สเตรนเกจที่ง่ายที่สุดขึ้นอยู่กับ ตัวแปลงสายสเตรนเกจ รวมถึงชิ้นส่วนยืดหยุ่นเชิงกลที่ต้องเปลี่ยนรูปและติดสเตรนเกจ ซึ่งการเปลี่ยนรูปจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าโดยตรง

ลวดนิโครม คอนสแตนแทนหรือเอลลินวาร์แบบบาง (ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 15 ถึง 60 ไมครอน) ซึ่งพับด้วยงูและติดไว้บนแผ่นฟิล์ม ทำหน้าที่เป็นเซ็นเซอร์สเตรนเกจ ทรานสดิวเซอร์ดังกล่าวติดกาวกับพื้นผิวที่ต้องการวัดการเสียรูป

การเสียรูปขององค์ประกอบยืดหยุ่นทางกลนำไปสู่การยืดหรือการบีบอัดของลวดตามความยาวในขณะที่ส่วนตัดขวางลดลงหรือเพิ่มขึ้นซึ่งส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของตัวแปลงเป็นกระแสไฟฟ้า

โดยการวัดความต้านทานนี้ (แรงดันตกคร่อม) เราจะได้แนวคิดเกี่ยวกับขนาดของการเสียรูปทางกลและตามด้วยแรง โดยมีเงื่อนไขว่าพารามิเตอร์ทางกลขององค์ประกอบที่ผิดรูปนั้นเป็นที่รู้จัก

เซ็นเซอร์วัดแรงบิดของมาตรวัดความดัน

ในการวัดช่วงเวลาของแรงจะใช้องค์ประกอบยืดหยุ่นที่ละเอียดอ่อนในรูปแบบของสปริงหรือเพลาบางซึ่งบิดในระหว่างกระบวนการทางเทคโนโลยี การเสียรูปเชิงมุมแบบยืดหยุ่น ซึ่งก็คือมุมสัมพัทธ์ของจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของสปริงจะถูกวัดและแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า

องค์ประกอบยืดหยุ่นมักจะอยู่ในท่อ ปลายด้านหนึ่งยึดอยู่กับที่ และอีกด้านเชื่อมต่อกับเซนเซอร์วัดมุมที่วัดมุมของการเบี่ยงเบนระหว่างปลายท่อและชิ้นส่วนที่เปลี่ยนรูปได้

ดังนั้นจึงได้รับสัญญาณที่นำข้อมูลเกี่ยวกับขนาดของแรงบิดในการถอดสัญญาณออกจากสปริง สายไฟของส่วนประกอบตัวต้านทานความเครียดจะเชื่อมต่อกันด้วยวงแหวนสลิปเข้ากับแปรง

เซ็นเซอร์วัดแรงแม่เหล็ก

นอกจากนี้ยังมีเซ็นเซอร์วัดแรงพร้อมทรานสดิวเซอร์แม่เหล็กแบบสเตรนเกจ ใช้ที่นี่ ปรากฏการณ์สนามแม่เหล็กผกผัน (Villari effect)ซึ่งประกอบด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อใช้แรงดันกับแกนที่ทำจากโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิล (เช่น เปอร์มาลอยด์) ความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็กจะเปลี่ยนไป

การบีบอัดตามยาวของแกนทำให้เกิดการขยายตัว ฮิสเทรีซิสของมันวนลูป, ความชันของลูปลดลงซึ่งนำไปสู่การลดลงของค่าการซึมผ่านของแม่เหล็กตามลำดับ - การลดลงของความเหนี่ยวนำหรือความเหนี่ยวนำร่วมของขดลวดเซ็นเซอร์

เนื่องจากลักษณะทางแม่เหล็กไม่เป็นเชิงเส้นและเนื่องจากอุณหภูมิได้รับผลกระทบอย่างมาก จึงจำเป็นต้องใช้วงจรชดเชย

โครงการทั่วไปต่อไปนี้ใช้สำหรับการชดเชย แกนแม่เหล็กแมกนีโตสตริกทีฟแบบปิดที่ทำจากนิเกิล-ซิงก์เฟอร์ไรต์อยู่ภายใต้แรงที่วัดได้ แกนดังกล่าวไม่มีแรงกด แต่ขดลวดของสายไฟทั้งสองเชื่อมต่อกันดังนั้นจึงเกิดการเปลี่ยนแปลงใน EMF ทั้งหมด

ขดลวดปฐมภูมิเหมือนกันและเชื่อมต่อเป็นอนุกรม โดยใช้พลังงานจากไฟฟ้ากระแสสลับที่มีความถี่ภายในสิบกิโลเฮิรตซ์ ในขณะที่ขดลวดทุติยภูมิ (เหมือนกัน) เปิดตรงกันข้าม และในกรณีที่ไม่มีแรงเปลี่ยนรูป EMF ทั้งหมดคือ 0. หากแรงกดบนแกนแรกเพิ่มขึ้น EMF ทั้งหมดที่เอาต์พุตจะไม่เป็นศูนย์และเป็นสัดส่วนกับการเสียรูป