Spanningen in automatiseringssystemen

Geen gesloten automatisch besturingssysteem is denkbaar zonder sensoren, op basis waarvan feedback wordt gevormd.

Sensoren ... Zo verschillend in ontwerp en werkingsprincipe. Digitale en analoge druksensoren, temperatuursensoren, rotatiesnelheden, inspanningen, stroom, spanning, verplaatsingssensoren ... En dit is niet de hele lijst van allerlei sensoren die in verschillende besturingssystemen worden gebruikt.

maar sensor - dit is slechts een apparaat dat zijn signaal verandert in verhouding tot de gemeten parameter. En omdat het meest geschikte signaal voor transmissie en conversie elektrische stroom is, is het werkingsprincipe van de meeste sensoren gebaseerd op een verandering in hun eigen elektrische weerstand onder invloed van een externe factor. Daarom worden sensoren met ingebouwde tensometrische elementen op grote schaal gebruikt.

Wat is rekstrookelement? Dit is meestal een beschermde film gemaakt van een metaallegering (folie), waarvan de elektrische weerstand recht evenredig is met de vervorming die optreedt. De gebruikte legering is meestal een mengsel van nikkel en koper in een bepaalde verhouding.

Het is de combinatie van deze metalen die de sterkste afhankelijkheid van weerstand biedt voor externe mechanische invloeden. Het blijkt dat alles vrij eenvoudig is: ze omvatten een spanningsmeterweerstandselement in het circuit, hebben een constante kleine spanning (meerdere volt) erop aangelegd en door de grootte van de stroom beoordelen we de vervormingen, dat wil zeggen de kracht die op de sensor werkt.

Maar in de praktijk is er nog een probleem. Het bestaat uit het feit dat zelfs voor een legering van koper en nikkel de verandering in weerstand onder invloed van vervorming zeer onbeduidend is. Daarom is het noodzakelijk om versterkers of analoog-digitaalomzetters te gebruiken.

Omdat metingen eenvoudiger zijn vanaf het nulpunt, wordt een rekstrook, de Wheatstone Bridge genaamd, vaak gebruikt in rekstrooksensoren. De Wheatstone-brug is een vierpolig apparaat met weerstanden R1, R2, R3 en R4 in zijn circuit. Weerstanden bevinden zich op de schouders van de brug, dat wil zeggen in zijn onafhankelijke takken.

Het is heel belangrijk dat als alle vier de weerstanden van de Wheatstone-brug gelijk zijn, de spanning aan de uitgang nul is, ongeacht de ingangsspanning. En als de weerstand in ten minste één arm verandert, verschijnt de spanning onmiddellijk aan de uitgang van de brug, die gemakkelijk te volgen is en die recht evenredig is met de verandering in weerstand.

Deze afhankelijkheid van de uitgangsspanning van de Wheatstone-brug van de weerstandsverandering in zijn schouders wordt gebruikt in rekstrooksensoren. Dat wil zeggen, door weerstandsmeters in een of meerdere schouders van de brug te plaatsen, kunnen we complexe vervormingen volgen die in de sensor optreden.

Structureel is de sensor een elastisch element dat rekstroken bevat. Gewone weerstanden in de brug kunnen in de ADC worden geplaatst of in een afzonderlijk blok worden gemaakt.

Het is gewoon verbazingwekkend hoe verschillende metingen kunnen worden uitgevoerd met vergelijkbare reksensoren. Met spanningsmeters kunt u de kracht, het gewicht, de druk, de verplaatsing, de vervorming op zichzelf, trillingen regelen ... Natuurlijk zijn rekstrookjes een van de meest nuttige uitvindingen op het gebied van automatisering.

Alexander Molokov