Kako deluje senzor sile?

Senzorji sile delujejo na podlagi različnih fizičnih učinkov, ki pretvarjajo silo ali pritisk na senzor v električne signale, ki jih je mogoče izmeriti in obdelati. Sledi nekaj običajnih principov delovanja senzorjev sile:

Načelo merilnika napetosti (princip merilnika napetosti):

To je eno od načel, ki se običajno uporabljajo v senzorjih sile. Merilnik napetosti je sestavljen iz senzorske mreže itd., ki se uporablja za merjenje napetosti in je običajno pritrjen na elastomer. Ko se elastomer deformira pod delovanjem zunanje sile, se deformira tudi merilnik napetosti, kar povzroči spremembo njegove vrednosti upora. Ta sprememba vrednosti upora je sorazmerna s prejeto silo in z merjenjem spremembe vrednosti upora je mogoče izračunati silo, ki deluje na senzor.

Piezoelektrični učinek:

Nekateri kristalni materiali (kot so kremen, piezoelektrična keramika itd.) ustvarjajo električne naboje na svojih površinah, ko so izpostavljeni pritisku, pojav, imenovan piezoelektrični učinek. Na tem principu temelji piezoelektrični senzor sile. Ko je senzor izpostavljen zunanjim silam, se piezoelektrični material v njem deformira, pri čemer se ustvari električni naboj, ta pa ustvari napetostni signal. Ta napetostni signal je sorazmeren z uporabljeno silo in z merjenjem velikosti napetostnega signala je mogoče določiti silo, ki deluje na senzor.

Kapacitivni princip:

Kapacitivni senzorji sile uporabljajo spremembe v kapaciteti kondenzatorja za merjenje sile. Znotraj senzorja sta dve plošči, ki med njima tvorita kondenzator. Ko je senzor izpostavljen zunanji sili, se razdalja med ploščama ali medij med ploščama spremeni, kar povzroči spremembo kapacitete kondenzatorja. Ta sprememba kapacitivnosti je sorazmerna z uporabljeno silo in z merjenjem spremembe kapacitivnosti je mogoče sklepati o sili, ki deluje na senzor.

Načelo elektromagnetne indukcije:

Čeprav je načelo elektromagnetne indukcije manj pogosto v senzorjih sile kot zgoraj, se uporablja tudi v nekaterih posebnih aplikacijah. Na primer, silo, ki deluje na prevodnik, je mogoče sklepati z merjenjem elektromotorne sile, ki jo ustvari prevodnik, ki se premika v magnetnem polju.

Načelo zaznavanja optičnih vlaken:

Z razvojem tehnologije optičnih vlaken se je princip zaznavanja optičnih vlaken uporabil tudi za senzorje sile. Senzorji z optičnimi vlakni uporabljajo optično vlakno kot občutljiv element in izračunajo silo, ki deluje na senzor z merjenjem spremembe optičnega signala v optičnem vlaknu. Senzor iz optičnih vlaken ima prednosti anti-elektromagnetnih motenj, odpornosti proti koroziji in tako naprej ter ima edinstvene prednosti v nekaterih posebnih okoljih.

Če povzamemo, principi delovanja senzorjev sile so različni in vsak princip ima svoje edinstvene scenarije uporabe ter prednosti in slabosti. V praktičnih aplikacijah je treba izbrati ustrezen senzor sile glede na posebne merilne zahteve in okoljske pogoje.