EN
Czujniki przekształcają wielkości fizyczne w sygnały podlegające pomiarowi. Ich niezawodne działanie zależy nie tylko od elementu czujnikowego, ale także od kluczowych akcesoriów, takich jak obudowy, układy kondycjonowania sygnału, łącza oraz elementy montażowe. Poniżej opisano pięć ważnych typów czujników, w tym ich zasady działania oraz niezbędne akcesoria.
1. Czujniki liniowe (Potencjometryczne lub magnetostrykcyjne)
Zasada działania: Potencjometryczne czujniki liniowe wykorzystują ścieżkę rezystancyjną i suwak. W miarę przesuwania się suwaka w sposób liniowy opór zmienia się proporcjonalnie, generując sygnał wyjściowy w postaci dzielnika napięcia. Czujniki magnetostrykcyjne zawierają falowód oraz stały magnes; impuls elektryczny generuje impuls odkształcenia, który odbija się od położenia magnesu, a opóźnienie czasowe wskazuje przemieszczenie.
Główne akcesoria: Obudowy odporno na warunki atmosferyczne (stopień ochrony IP67), końcówki drążkowe lub łożyska kuliste do sprzęgania mechanicznego, zestawy kabli z ekranowaniem oraz kondycjoner sygnału przekształcające opór lub opóźnienie czasowe na sygnały wyjściowe 4–20 mA lub 0–10 V.
2. Czujniki wagowe ( Komórkach wagowych – typ tensometryczny)
Zasada działania: Większość czujników obciążenia wykorzystuje metalowy element sprężynowy (np. belkę, typ S lub tarczowy) z czterema tensometrami połączonymi w mostek Wheatstone’a. Po przyłożeniu siły element ulega odkształceniu, powodując rozciąganie dwóch tensometrów (zwiększenie oporu) oraz ściskanie pozostałych dwóch (zmniejszenie oporu). Mostek generuje sygnał w milivoltach proporcjonalny do przyłożonego obciążenia.
Główne akcesoria: Obudowy ze stali nierdzewnej lub stalowych stopów narzędziowych zapewniające ochronę przed korozją, przyciski obciążeniowe i płyty montażowe, skrzynki rozdzielcze do sumowania sygnałów z wielu czujników oraz wzmacniacze precyzyjne (z regulacją napięcia zasilania i kompensacją temperatury).
3. LVDT (Przetwornik liniowy różnicowy zmiennoprądowy)
Zasada działania: LVDT składa się z cewki pierwotnej i dwóch cewek wtórnych nawiniętych na pustej rurze. Ferromagnetyczny rdzeń porusza się liniowo wewnątrz rury. Cewka pierwotna jest pobudzana sygnałem prądu przemiennego (zazwyczaj 1–10 kHz). Obie cewki wtórne są połączone szeregowo w przeciwfazie; gdy rdzeń znajduje się w położeniu środkowym, indukowane w nich napięcia się kompensują (wyjście równe zero). Przesunięcie rdzenia powoduje zaburzenie równowagi napięć, generując wyjściowy sygnał prądu przemiennego, którego amplituda jest proporcjonalna do przemieszczenia, a faza wskazuje kierunek przesunięcia.
Główne akcesoria: obudowy ze stali nierdzewnej lub zabezpieczone żywicą epoksydową do zastosowań w trudnych warunkach środowiskowych, pręty rdzeniowe z gwintem oraz sondy z obciążeniem sprężynowym, przetworniki sygnału dokonujące demodulacji wyjściowego sygnału prądu przemiennego na napięcie stałe lub sygnał 4–20 mA oraz przewody złączowe o niskiej pojemności.
4. Czujniki momentu (Typ reakcyjny lub obrotowy)
Zasada działania: Większość czujników momentu obrotowego wykorzystuje tensometry przyklejone do wału lub kołnierza. W czujnikach momentu reakcyjnego korpus jest nieruchomy, a tensometry mierzą moment skręcający. W czujnikach momentu obrotowego wirujący wał jest wyposażony w tensometry lub element magnetoelastyczny; sygnał jest przesyłany za pośrednictwem pierścieni ślizgowych, sprzężenia indukcyjnego lub telemetrycznej transmisji radiowej. Zmiana oporu tensometrów (mostek Wheatstone’a) jest wprost proporcjonalna do momentu obrotowego.
Główne akcesoria: Wały zakończone zębami lub wpustami zapewniające napęd pozytywny, zestawy pierścieni ślizgowych (dla typów obrotowych), bezprzewodowe moduły telemetryczne, obudowy ochronne z uszczelnionymi łożyskami oraz wzmacniacze/układy kondycjonowania sygnału zapewniające przefiltrowane i skalibrowane wyjścia napięciowe lub prądowe.
Ogólne akcesoria stosowane we wszystkich typach
Kondycjoner sygnału (wzmacniacze, filtry, obwody liniowienia), łącza elektryczne (M12, DIN), uchwyty montażowe oraz narzędzia do kalibracji są powszechne dla wielu czujników. Prawidłowy dobór akcesoriów zapewnia dokładność, trwałość i zgodność elektromagnetyczną.
Zrozumienie zarówno zasady działania czujnika, jak i towarzyszącego mu sprzętu jest kluczowe dla inżynierów, aby wdrożyć te czujniki w sposób niezawodny w zastosowaniach związanych z automatyką przemysłową, testowaniem pojazdów samochodowych, robotyką oraz sterowaniem procesami.
