Wzmacniacz tensometryczny – do czego został stworzony?

Wzmacniacz tensometryczny jest elementem bezpośrednio powiązanym z czujnikiem tensometrycznym. Jest to urządzenie pozwalające na przetwarzanie sygnału z czujnika na sygnały napięciowe. Wzmacniacze, jak można się domyśleć, przystosowane są do wzmacniania sygnałów różnicowych. Wpięte razem z czujnikiem w układ mostkowy pozwalają na uzyskanie precyzyjnych wyników pomiarowych. W jaki sposób działają owe wzmacniacze i gdzie znajdują swoje zastosowanie?

Jak działa czujnik tensometryczny?

W celu całkowitego zrozumienia roli i zasad działania wzmacniaczy tensometrycznych powinno się na samym początku zapoznać z samymi tensometrami, czyli czujnikami siły, pozwalającymi między innymi na odczyt masy przedmiotów, sił rozciągnięcia oraz naprężenia lin, czy też dopuszczalnego obciążenia dla konkretnej konstrukcji. Działanie czujnika tensometrycznego oparte jest na specyfice budowy drutu metalowego, który poprzez odginanie się pod wpływem wywieranej na niego siły zmienia rezystancję elektryczną. W elektronice oraz automatyce, gdzie czujniki tensometryczne zazwyczaj są stosowane, wyróżnia się dziś trzy podstawowe warianty tensometrów: tensometry wężykowe, kratowe i oporowe foliowe. Ich nazwy pochodzą od specyfiki ułożenia wspomnianego już drutu metalowego, na którym mierzona jest oporność danego czujnika.

Pomiar siły za pomocą czujników tensometrycznych odbywa się dzięki zmianie rezystancji zastosowanego drucika lub folii. Poprzez zastosowanie prawidłowego wzoru możliwe jest tu określenie rezystancji elementu oporowego, a następnie przeliczenie go w taki sposób, aby uzyskać wartość siły oddziałującej na dany czujnik. Urządzenia takie jak czujniki tensometryczne nie działają tak naprawdę samodzielnie – zwykle tensometry stosuje się w układzie tzw. mostka Wheatstone’a, wykonanego z czterech elementów: tensometru, tensometru kompensacyjnego i dwóch oporników.

Do czego stworzono wzmacniacze tensometryczne?

Kiedy już znamy działanie czujnika tensometrycznego i budowę układu, w którym się go zazwyczaj stosuje, zrozumienie działania wzmacniaczy tensometrycznych nie powinno stanowić większej trudności. Wzmacniacze tensometryczne stosuje się do wzmacniania sygnałów różnicowych, a tym samym uzyskiwania wymaganej stabilności i rozdzielczości pomiarów, wykonywanych niejednokrotnie z dokładnością nawet do ±20μV. Dobrze dobrany wzmacniacz tensometryczny pozwala na uzyskanie bardzo sprecyzowanych pomiarów, zarówno w przypadku badania siły i ciężaru obiektów bardzo ciężkich, jak i obiektów niezwykle lekkich – wzmacniacze tensometryczne znajdują swoje zastosowanie w laboratoriach, sektorze budowlanym oraz sektorze przemysłowym.

Wzmacniacze tensometryczne mogą być wykorzystane w różnoraki sposób, jednak najczęściej spotykanym wariantem są wzmacniacze zasilające cały układ mostkowy czujnika tensometrycznego. Sygnał pomiarowy z mostka zostaje odczytany i przetworzony w układzie elektronicznym wzmacniacza na standardowy sygnał wyjściowy, dzięki któremu możliwe jest odczytanie pożądanych parametrów pomiaru. Większość wzmacniaczy pomiarowych lepszej jakości pozwala na płynną regulację „zera” sygnału pomiarowego oraz zakresu wzmocnienia sygnału za pomocą odpowiednich potencjometrów.

Dlaczego wzmacniacze tensometryczne są tak istotne?

Każdy dobry układ pomiarowy siły musi być wyposażony w prawidłowy wzmacniacz tensometryczny, ponieważ to właśnie dzięki niemu możliwe będzie jak najbardziej dokładne i precyzyjne odczytanie wartości pomiarowej. Sprzęt tego typu zakupić można bezpośrednio od producenta – firmy SPAIS. W ich ofercie znaleźć można różnego rodzaju aparaturę pomiarową i akcesoria, w tym tytułowe wzmacniacze. Zależnie od rodzaju mierzonych sił i skali, w jakiej będą dokonywane poszczególne odczyty, wzmacniacze tensometryczne powinny być dobierane tak, aby wykazywały wymagany poziom wzmocnienia. Choć jak już zostało wspomniane – wiele dobrych wzmacniaczy tensometrycznych posiada potencjometry umożliwiające regulację wzmocnienia – to przy ich wyborze dobrze jest zwrócić uwagę na skalę wzmocnień w jakiej działają. Dodatkowe parametry, jakie mogą odegrać kluczową rolę podczas wyboru dobrego tensometru, to przede wszystkim ilość wejść i wyjść, obecność wyjścia analogowego, sposób zasilania wzmacniacza, oczekiwana precyzyjność urządzenia, a nawet standard i protokół sygnału wychodzącego z danego wzmacniacza.