Jak funguje snímač síly?

Senzory síly fungují na základě různých fyzikálních efektů, které převádějí sílu nebo tlak působící na senzor na elektrické signály, které lze měřit a zpracovávat. Níže je uvedeno několik běžných principů činnosti snímačů síly:

Princip tenzometru (princip odporového tenzometru):

Toto je jeden z principů běžně používaných v senzorech síly. Tenzometr se skládá ze senzorové mřížky atd., která se používá k měření napětí a je obvykle připevněna k elastomeru. Při deformaci elastomeru působením vnější síly se deformuje i tenzometr, což má za následek změnu hodnoty jeho odporu. Tato změna hodnoty odporu je úměrná přijaté síle a měřením změny hodnoty odporu lze vypočítat sílu působící na snímač.

Piezoelektrický efekt:

Některé krystalické materiály (jako je křemen, piezoelektrická keramika atd.) generují na svých površích elektrické náboje, když jsou vystaveny tlaku, což je jev nazývaný piezoelektrický jev. Na tomto principu je založen piezoelektrický snímač síly. Když je senzor vystaven vnějším silám, piezoelektrický materiál uvnitř se deformuje a generuje elektrický náboj, který zase generuje napěťový signál. Tento napěťový signál je úměrný použité síle a měřením velikosti napěťového signálu lze určit sílu působící na snímač.

Kapacitní princip:

Kapacitní snímače síly využívají k měření síly změny kapacity kondenzátoru. Uvnitř senzoru jsou dvě desky, které mezi sebou tvoří kondenzátor. Když je senzor vystaven vnější síle, změní se vzdálenost mezi deskami nebo médium mezi deskami, což má za následek změnu kapacity kondenzátoru. Tato změna kapacity je úměrná použité síle a měřením změny kapacity lze odvodit sílu působící na snímač.

Princip elektromagnetické indukce:

Ačkoli je princip elektromagnetické indukce u snímačů síly méně obvyklý než výše uvedené, používá se také v některých specifických aplikacích. Například sílu působící na vodič lze odvodit měřením elektromotorické síly generované vodičem pohybujícím se v magnetickém poli.

Princip snímání optických vláken:

S rozvojem technologie optických vláken byl princip snímání optických vláken aplikován také na snímače síly. Optické vláknové senzory využívají optické vlákno jako citlivý prvek a počítají sílu působící na senzor měřením změny optického signálu v optickém vláknu. Optický senzor má výhody antielektromagnetického rušení, odolnosti proti korozi atd. a má jedinečné výhody v některých speciálních prostředích.

Stručně řečeno, pracovní principy snímačů síly jsou různé a každý princip má své jedinečné aplikační scénáře a výhody a nevýhody. V praktických aplikacích je nutné vybrat vhodný snímač síly podle konkrétních požadavků měření a podmínek prostředí.