مبدأ عمل أجهزة استشعار التوتر

مستشعر التوتر هو جهاز يستخدم لقياس التوتر في المواد أو الأشياء، ويعتمد مبدأ عمله الأساسي على تقنية مقياس الانفعال أو التأثير الكهرضغطي. عندما تتعرض مادة للتوتر، يتشوه مقياس الانفعال داخل المستشعر، مما يتسبب في حدوث تغيير في المقاومة. يتم تحويل هذا التغيير إلى إشارة كهربائية من خلال دائرة جسر ويتستون، والتي تقوم بعد ذلك بإخراج إشارة جهد أو تيار تتناسب مع التوتر.

مقياس الانفعال هو المكون الرئيسي لمستشعر التوتر، وهو مصنوع عادة من رقائق معدنية أو مواد شبه موصلة. عندما تؤثر قوة خارجية على المستشعر، يتعرض مقياس الانفعال لتشوه طفيف، وتتغير مقاومته وفقًا لذلك. يرتبط هذا التغير في المقاومة بعلاقة خطية مع التوتر المطبق، مما يتيح قياس التوتر بدقة.

أجهزة استشعار التوتر الكهرضغطية تعتمد هذه الأجهزة على خصائص المواد الكهرضغطية. فعندما تتعرض المواد الكهرضغطية لقوى خارجية، فإنها تولد شحنة داخلية، حيث تكون كمية الشحنة متناسبة مع القوة المطبقة. ومن خلال قياس الشحنة، يمكن حساب حجم التوتر بشكل غير مباشر. تتميز أجهزة الاستشعار الكهرضغطية بوقت استجابة سريع، مما يجعلها مناسبة لقياس التوتر الديناميكي.

جسر ويتستون هو الدائرة الأساسية لمعالجة الإشارات في أجهزة استشعار التوتر. وهو يتألف من أربعة مقاومات، واحد أو أكثر منها عبارة عن مقاييس إجهاد. عندما تتغير مقاومة مقياس الإجهاد، يصبح الجسر غير متوازن، ويخرج إشارة جهد متناسبة مع التوتر. يمكن استخدام هذه الإشارة، بعد التضخيم والتصفية، لأغراض العرض أو التحكم.

تتأثر دقة مستشعر التوتر بعوامل مختلفة، بما في ذلك حساسية مقياس الانفعال، وتغيرات درجة الحرارة، وطرق التركيب، والتداخل الكهرومغناطيسي الخارجي. لتحسين دقة القياس، غالبًا ما تتضمن أجهزة الاستشعار الحديثة تقنيات تعويض درجة الحرارة وتصميمات الحماية لتقليل تأثير العوامل البيئية.

تعتبر طريقة التركيب بالغة الأهمية لأداء مستشعر التوتر. يتضمن التركيب المباشر تثبيت المستشعر مباشرة على الجسم الخاضع للقوة، وهو مناسب للقياسات عالية الدقة. من ناحية أخرى، ينقل التركيب غير المباشر التوتر من خلال البكرات أو المحامل، مما يجعله مناسبًا لظروف العمل المعقدة. بغض النظر عن الطريقة، من الضروري التأكد من أن مسار نقل القوة بين المستشعر والجسم مباشر قدر الإمكان.

تعد المعايرة خطوة بالغة الأهمية لضمان دقة قياس مستشعر التوتر. ومن خلال تطبيق قيم القوة المعروفة وتسجيل إشارات الخرج، يمكن إنشاء منحنى علاقة القوة بالإشارة للمستشعر. ويمكن للمعايرة المنتظمة تصحيح انحراف الأداء الناجم عن الاستخدام طويل الأمد أو التغيرات البيئية، مما يضمن موثوقية نتائج القياس.

توفر أجهزة استشعار التوتر مجموعة متنوعة من أنواع إشارات الإخراج، بما في ذلك الإشارات التناظرية والرقمية. الإشارات التناظرية، مثل 4-20mA أو 0-10V، مناسبة للنقل لمسافات قصيرة؛ الإشارات الرقمية، مثل RS485 أو CAN bus، مثالية لمسافات طويلة ومتطلبات مكافحة التداخل العالية. يساعد اختيار نوع الإشارة المناسب في تحسين الأداء العام للنظام.

في التطبيقات العملية، تُستخدم أجهزة استشعار التوتر عادةً لمراقبة التوتر والتحكم فيه أثناء عمليات الإنتاج. على سبيل المثال، في آلات الطباعة، تضمن أجهزة الاستشعار شدًا ثابتًا للورق لمنع كسر الورق أو تجعده؛ وفي تصنيع الكابلات، تتحكم أجهزة الاستشعار في شد سحب الأسلاك لضمان جودة المنتج.

عند صيانة أجهزة استشعار التوتر، من الضروري تنظيف السطح بانتظام لتجنب تراكم الغبار والزيت؛ والتحقق من خطوط التوصيل الفضفاضة أو التالفة؛ وتجنب التحميل الزائد. في البيئات القاسية، يمكن تركيب أجهزة حماية لإطالة عمر جهاز الاستشعار.

تتضمن مجموعة منتجات SUNMOON أجهزة استشعار رقمية متطورة، وأجهزة تشخيص عن بعد لاسلكية محمولة، وأنظمة مراقبة مستوى السائل في قاع البئر، وشبكات لاسلكية رقمية للمراقبة والتحكم عن بعد في حقول النفط، وأنظمة إنترنت الأشياء (IoT) للقياس والتحكم في إنتاج النفط والغاز. إذا كنت بحاجة إلى شراء أجهزة استشعار التوتر الدقيقةلا تتردد في الاتصال بنا في أي وقت.