סקירה כללית של מתמרי עומס

מתמרי עומס הם ציוד מדויק למדידת כוח. הם מספקים מענה זול יחסית, חזק ופשוט להתקנה כמעט לכל צורך למדידת עומס. במשך שנים רבות, מתמרי עומס מספקים קריאות מדויקות לשימוש במגוון תעשיות, כולל תעופה וחלל, חקלאות, רפואה, שקילה תעשייתית ועוד רבים. היישום של מתמרי עומס התרחב עוד יותר הודות להתקדמות מתמשכת בטכנולוגיה. הסוגים הרבים של מתמרי העומס הזמינים, מטרתם הבסיסית ואיזה סוגים אידיאליים לשימושים רחבים מסוימים מוסברים במאמר זה.

מתמר עומס: מה זה?

מתמר עומס הוא מתמר או חיישן הממיר את האנרגיה הקינטית של כוח לפלט שניתן לכמת כמו אות חשמלי. כל סוג, מנצל תכונה פיזית כלשהי של החומרים המרכיבים אותו כדי ליצור פלט מדידה כזה. עוצמת הפלט פרופורציונלית לכוח (דחיסה, מתח, לחץ וכו’) המופעל על מתמר העומס. לאחר מכן ניתן להציג, לאחסן או להשתמש בנתוני הפלט האלה לשליטה במערכות מורכבות. שימו לב שללא המרת אנרגיה זו, הכוח יהיה בלתי אפשרי למדוד, ולכן מתמרי עומס ממלאים תפקיד חשוב מאוד.

פתרונות המדידה התעשייתיים הנפוצים ביותר עבור מתמרי עומס הם מאזניים. מתמרי עומס משמשים לעתים קרובות במערכות בקרה שבהן הכוח הפועל על המערכת משפיע על התנהגותה מכיוון שהם יכולים להפוך את הכוח לאות חשמלי. כדי לוודא שהמערכת שומרת על מתח קבוע לאורך כל פעולתה, ניתן להשתמש במתמר עומס כדי למדוד את המתח במכונה שמפתלת כבל על סליל.

מתמרי עומס משמשים בעיקרם במערכות שבודקות, מנטרות ומפעילות מכונות תעשייתיות, ציוד רפואי, עומסי תעופה ויישומים רבים אחרים.

סוגי מתמרי עומס

קיימים מספר סוגים של מתמרי עומס עבור יישומים שונים:

• מתמרי עומס למדי מתח
• מתמרי עומס הידראוליים
• מתמרי עומס פניאומטיים
• מתמרי עומס קיבוליים
• מתמרים פיזואלקטריים

מתמר עומס למדי מתח

מתמרי העומס הנפוצים ביותר הם מתמרי המתח. מתמר העומס של מד המתח פועל באמצעות שינויים בהתנגדות החשמלית, בניגוד לסוגים ההידראוליים והפנאומטיים הנידונים להלן, שמתרגמים הפרשי לחץ למדידות.

יש לפחות התקן אחד של מד מתח בתוך כל מתמר עומס של מד מתח. מד מתח הוא חוט זעיר שמחברים בשני קצותיו שנחרט בתבנית הלוך ושוב על חומר בסיס לא מוליך. כאשר מאריכים כבל, אורכו גדל וחתכיו מצטמצמים, וכשהוא נדחס, קורה ההיפך. כך פועל מד המתח בגלל האיכויות האלסטיות של החוט. כאשר החוט נמצא במתח, ההתנגדות שלו תעלה, וכאשר הוא בדחיסה, הוא ייפול.

שינוי בהתנגדות מתורגם למדידת עומס על ידי מתמרי עומס של מד מתח. מערכות המשתמשות במתמרי עומס אלו מכוונות את הכוח הנמדד באופן שגורם לסטייה של מדי המתח (מתח או דחיסה). התקנים אלה זמינים במגוון רחב של צורות ואפשרויות הרכבה, מה שפותח מגוון רחב של כיווני עומס פוטנציאליים ויישומי מדידה. 

רכיבי מתמר עומס של מד מתח

מתמר עומס של מד מתח מורכבים מ:

• משטח טעינה או מערכת להפעלת הכוח, F_{load}
• מד מתח אחד או יותר
• מקור מתח עירור
• חוטי פלט למדידת שינוי במתח הנגרם משינוי ההתנגדות של מדי המתח

מתמרי עומס של מד מתח: יתרונות, תכונות וחסרונות

מתמרי העומס הנפוצים ביותר הם מתמרי העומס של מד מתח בגלל הדיוק הרב, העלות הנמוכה והפשטות הכוללת שלהם. הם עמידים בפני שינויי טמפרטורה ומציעים תגובה בתדר גבוה לעומסים דינמיים. הם מתאימים כמעט לכל יישום תעשייתי שכן ניתן לשלב אותם במגוון רחב של סידורי הרכבה לעומס.

בתור מתמרים פסיביים, תאי עומס של מד מתח זקוקים למתח עירור כדי לתפקד. זה עשוי להגביל את השימוש בהם באזורים עם שירות חשמל נקודתי או שבהם עלולה להיות בעיה בהצתה.

המתמר הפיאזואלקטרי

האפקט הפיאזואלקטרי הוא הבסיס לאופן שבו חיישנים פיזואלקטריים פועלים. חומרים כמו גבישי קוורץ וקרמיקה שונה, מחזיקים באופן טבעי באפקט הפייזואלקטרי כאחת מתכונותיהם.

כאשר החומר הגבישי המקוטב הזה נמתח או מעוות, נוצרת פיזואלקטריות. כיוון הדיפולים הפנימיים של החומר משתנה לאחר מכן כתוצאה מהלחץ. זה דומה לדי-חשמל, מה שקורה כאשר נוצר מטען כתוצאה מהזזת אלקטרונים במבודד. ניתן למדוד כוח, לחץ ותזוזה על ידי חיישנים פיזואלקטריים. מטען נטו ניתן לכימות נוצר באמצעות אלקטרודות מתכתיות המודבקות על פני החומר. אלקטרודות אלו חייבות להיות ממוקמות בניצב לכוח המופעל לצורך פעולה יעילה.

כוחות הדחיסה והמתח יוצרים את האפקט הפייזואלקטרי הזה. כוחות הדחיסה יוצרים קוטביות הפוכה לכוחות המתח. מתח המוצא עומד ביחס ישר לכוח המופעל.

רכיבי מתמר פיזואלקטריים

תאי עומס פיזואלקטריים מורכבים מ:

• משטח טעינה או מערכת להפעלת הכוח
• אלקטרודות מתכתיות מחוברות לחומר הפיאזואלקטרי
• החומר הפיאזואלקטרי
• חוטי פלט למדידת שינוי במתח הנגרם מהשינוי במטען

מאפיינים, יתרונות וחסרונות של מתמרים פיזואלקטריים

מתמר פיזואלקטרי הוא מתמר פעיל, מה שאומר שהוא יכול להפיק אות פלט ללא עזרת מקור מתח חיצוני. תכונה זו הופכת את המוצר למושך במצבים שבהם השימוש במקור מתח חיצוני לא יהיה נוח. אות המוצא שלו, לעומת זאת, זקוק להגברה מכיוון שהוא כל כך זעיר.

כאשר יש כוחות דינמיים, האפקט הפיאזואלקטרי מתרחש. כאשר כוח הופך סטטי, הפלט של החיישן חוזר לאפס. כתוצאה מכך, מתמרים אלו מתאימים היטב למצבים בהם יש צורך לכמת כוח חולף.

למתמרים פיזואלקטריים יש תגובה בתדר גבוה והם עמידים יותר ממתמרי עומס אחרים.

מתמרי עומס הם כלי מדידה מדויקים להפליא המופעלים במגוון רחב של יישומים. כדי לספק את הצרכים של יישומים שונים, רונאר מערכות מדידה מספקת קו מוצרים רחב של מתמרי עומס איכותיים.

צרו איתנו קשר עוד היום כדי לשמוע מה אנחנו מציעים >>