EN
Οι αισθητήρες μετατρέπουν φυσικά μεγέθη σε μετρήσιμα σήματα. Η αξιόπιστη λειτουργία τους εξαρτάται όχι μόνο από το στοιχείο αίσθησης, αλλά και από κύρια αξεσουάρ όπως περιβλήματα, διαμορφωτές σήματος, συνδέσμους και εξαρτήματα στήριξης. Παρακάτω περιγράφονται πέντε σημαντικοί τύποι αισθητήρων, συμπεριλαμβανομένων των αρχών λειτουργίας τους και των απαραίτητων αξεσουάρ.
1. Γραμμικοί Αισθητήρες (Ποτενσιόμετρικοί ή Μαγνητοσυστελλόμενοι)
Αρχή λειτουργίας: Οι ποτενσιόμετρικοί γραμμικοί αισθητήρες χρησιμοποιούν μια αντιστατική τροχιά και έναν υποδοχέα (wiper). Καθώς ο υποδοχέας μετακινείται γραμμικά, η αντίσταση αλλάζει αναλογικά, παράγοντας έξοδο διαιρέτη τάσης. Οι μαγνητοσυστελλόμενοι αισθητήρες περιέχουν έναν οδηγό κύματος (waveguide) και έναν μόνιμο μαγνήτη· ένα ηλεκτρικό παλμός δημιουργεί έναν παλμό παραμόρφωσης που ανακλάται από τη θέση του μαγνήτη, ενώ η καθυστέρηση χρόνου υποδεικνύει τη μετατόπιση.
Κύρια αξεσουάρ: Αδιάβροχα περιβλήματα (IP67), ράβδοι άκρων ή σφαιρικά εδράνια για μηχανική σύζευξη, καλωδιακά συναρμολογήματα με θωράκιση και διαμορφωτές σήματος που μετατρέπουν την αντίσταση ή την καθυστέρηση χρόνου σε έξοδο 4–20 mA ή 0–10 V.
2. Αισθητήρες Ζύγισης ( Φορτιωτήρες – Τύπου Γέφυρας Παραμόρφωσης)
Αρχή λειτουργίας: Οι περισσότεροι μετατροπείς φόρτισης χρησιμοποιούν ένα μεταλλικό ελατήριο (π.χ. δοκό, τύπου S ή πλατύ) με τέσσερις αισθητήρες παραμόρφωσης συνδεδεμένους σε γέφυρα Wheatstone. Όταν εφαρμοστεί δύναμη, το ελατήριο παραμορφώνεται, προκαλώντας εφελκυσμό σε δύο αισθητήρες (αύξηση αντίστασης) και συμπίεση στους άλλους δύο (μείωση αντίστασης). Η γέφυρα παράγει ένα σήμα σε χιλιοστοβόλτ (mV) ανάλογο του φορτίου.
Κύρια αξεσουάρ: Περιβλήματα από ανοξείδωτο χάλυβα ή κράμα χάλυβα εργαλείων για προστασία από διάβρωση, κουμπιά φόρτισης και πλάκες στήριξης, κουτιά σύνδεσης για άθροισμα πολλαπλών μετατροπέων και ακριβείς ενισχυτές (με ρύθμιση τάσης τροφοδοσίας και αντιστάθμιση θερμοκρασίας).
3. LVDT (Μετασχηματιστής Διαφορικής Μεταβλητής Θέσης)
Αρχή λειτουργίας: Ένας LVDT αποτελείται από ένα πρωτεύον πηνίο και δύο δευτερεύοντα πηνία τυλιγμένα σε ένα κοίλο σωλήνα. Ένας φερρομαγνητικός πυρήνας κινείται γραμμικά εντός του σωλήνα. Το πρωτεύον πηνίο τροφοδοτείται με εναλλασσόμενο ρεύμα (συνήθως 1–10 kHz). Τα δύο δευτερεύοντα πηνία συνδέονται σε σειρά με αντίθετη φάση· όταν ο πυρήνας βρίσκεται στην κεντρική θέση, οι επαγόμενες τάσεις τους ακυρώνονται (μηδενική έξοδος). Η μετακίνηση του πυρήνα δημιουργεί ανισορροπία στις τάσεις, παράγοντας μια εναλλασσόμενη τάση εξόδου, το πλάτος της οποίας είναι ανάλογο της μετατόπισης και η φάση της υποδεικνύει την κατεύθυνση.
Κύρια αξεσουάρ: Περιβλήματα από ανοξείδωτο χάλυβα ή εποξειδική ρητίνη για απαιτητικά περιβάλλοντα, ράβδοι πυρήνα με σπειρωτή επιφάνεια και προβολείς με ενσωματωμένο ελατήριο, διατάξεις επεξεργασίας σήματος που απομονώνουν την εναλλασσόμενη τάση εξόδου σε σταθερή τάση ή ρεύμα 4–20 mA, καθώς και καλώδια σύνδεσης με χαμηλή χωρητικότητα.
4. Αισθητήρες παραμετρικής στροφής (Τύπος Αντίδρασης ή Περιστροφικός)
Αρχή λειτουργίας: Οι περισσότεροι αισθητήρες ροπής χρησιμοποιούν τενσόμετρα προσκολλημένα σε άξονα ή φλάντζα. Στους αισθητήρες ροπής αντίδρασης, το κέλυφος είναι σταθερό και τα τενσόμετρα μετρούν τη ροπή στρέψης. Στους αισθητήρες ροπής περιστροφής, ένας περιστρεφόμενος άξονας είναι εξοπλισμένος με τενσόμετρα ή μαγνητοελαστικό στοιχείο· το σήμα μεταδίδεται μέσω δακτυλίων ολίσθησης (slip rings), επαγωγικής σύζευξης ή ραδιοτηλεμετρίας. Η μεταβολή της αντίστασης των τενσομέτρων (γέφυρα Wheatstone) είναι ανάλογη της ροπής.
Κύρια αξεσουάρ: Άξονες με εγκοπές ή πείρους για θετική κίνηση, συναρμολογήματα δακτυλίων ολίσθησης (για τύπους περιστροφής), ασύρματα μόδουλα τηλεμετρίας, προστατευτικά περιβλήματα με σφραγισμένα εδράνια και ενισχυτικές/επεξεργαστικές μονάδες που παρέχουν φιλτραρισμένες, βαθμονομημένες τάσεις ή ρεύματα εξόδου.
Γενικά αξεσουάρ για όλους τους τύπους
Οι διαμορφωτές σημάτων (ενισχυτές, φίλτρα, κυκλώματα γραμμικοποίησης), οι ηλεκτρικοί συνδέσμους (M12, DIN), οι βάσεις στήριξης και τα εργαλεία βαθμονόμησης είναι κοινά σε πολλούς αισθητήρες. Η κατάλληλη επιλογή των συνδετικών εξαρτημάτων διασφαλίζει την ακρίβεια, τη διάρκεια ζωής και τη συμβατότητα ως προς τις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές.
Η κατανόηση τόσο της αρχής λειτουργίας του αισθητήρα όσο και του συνοδευτικού υλικού είναι απαραίτητη για τους μηχανικούς, προκειμένου να εγκαταστήσουν αυτούς τους αισθητήρες με αξιοπιστία σε εφαρμογές βιομηχανικής αυτοματοποίησης, δοκιμών αυτοκινήτων, ρομποτικής και ελέγχου διεργασιών.
