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Galgas extensiométricas en sistemas de automatización
Ningún sistema de control automático cerrado es concebible sin sensores, en cuyo testimonio se forma retroalimentación.
Sensores ... Tan diferentes en diseño y principio de acción. Sensores de presión digitales y analógicos, sensores de temperatura, velocidades de rotación, esfuerzos, corriente, voltaje, sensores de desplazamiento ... Y esta no es la lista completa de todo tipo de sensores utilizados en una variedad de sistemas de control.
Pero sensor - este es solo un dispositivo que cambia su señal en proporción al parámetro medido. Y dado que la señal más conveniente para la transmisión y conversión es la corriente eléctrica, el principio de funcionamiento de la mayoría de los sensores se basa en un cambio en su propia resistencia eléctrica bajo la influencia de un factor externo. Por lo tanto, los sensores con elementos tensométricos incorporados son ampliamente utilizados.
Que es elemento de galgas extensométricas? Esta es, con mayor frecuencia, una película protegida hecha de una aleación de metal (lámina), cuya resistencia eléctrica es directamente proporcional a la deformación que ocurre. La aleación utilizada suele ser una mezcla de níquel y cobre en cierta proporción.
Es la combinación de estos metales la que proporciona la mayor dependencia de la resistencia a las influencias mecánicas externas. Resulta que todo es bastante simple: incluyeron un elemento de resistencia de galga extensométrica en el circuito, le aplicaron un voltaje pequeño constante (varios voltios), y por la magnitud de la corriente juzgamos las deformaciones, es decir, la fuerza que actúa sobre el sensor.
Pero en la práctica hay otro problema. Consiste en el hecho de que incluso para una aleación de cobre y níquel, el cambio de resistencia bajo la influencia de la deformación es muy insignificante. Por lo tanto, es necesario utilizar amplificadores o convertidores de analógico a digital.
Dado que las mediciones son más simples desde el punto cero, a menudo se usa un medidor de tensión llamado Puente Wheatstone en los sensores de galgas extensométricas. El puente Wheatstone es un dispositivo de cuatro terminales que incluye resistencias R1, R2, R3 y R4 en su circuito. Las resistencias están ubicadas en los hombros del puente, es decir, en sus ramas independientes.
Es muy importante que si las cuatro resistencias del puente Wheatstone son iguales, el voltaje en su salida será cero, independientemente del voltaje de entrada. Y si la resistencia en al menos un brazo cambia, entonces a la salida del puente aparecerá instantáneamente un voltaje, que es fácil de rastrear y que es directamente proporcional al cambio en la resistencia de la resistencia.
Esta dependencia del voltaje de salida del puente Wheatstone en el cambio de resistencia en sus hombros se usa en sensores de galgas extensométricas. Es decir, al colocar resistencias de galgas extensométricas en uno o varios hombros del puente, podemos rastrear deformaciones complejas que ocurren en el sensor.
Estructuralmente, el sensor es un elemento elástico que contiene galgas extensométricas. Las resistencias ordinarias que forman parte del puente pueden colocarse en el ADC o realizarse en una unidad separada.
Es simplemente sorprendente cómo se pueden realizar diversas mediciones utilizando sensores de galgas extensométricas similares. Los medidores de tensión le permiten controlar la fuerza, el peso, la presión, el desplazamiento, la deformación en sí misma, la vibración ... Por supuesto, los medidores de tensión son uno de los inventos más útiles en el campo de la automatización.
Alexander Molokov
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