Τι είναι ο μετατροπέας δύναμης;

Ένας μετατροπέας δύναμης μετατρέπει τις μετρούμενες δυνάμεις που αντιπροσωπεύουν τη δύναμη, το βάρος και την πίεση σε μεταδιδόμενα σήματα εξόδου. Αυτά τα σήματα μπορούν να σταλούν σε δείκτες, ελεγκτές ή συστήματα απόκτησης δεδομένων που είναι συνδεδεμένα με υπολογιστές. Οι περισσότεροι μετατροπείς δύναμης έχουν είτε αναλογικές είτε ψηφιακές ηλεκτρονικές, πνευματικές ή υδραυλικές εξόδους, ανάλογα με τις ανάγκες της εφαρμογής. Ένας μετατροπέας δύναμης μπορεί να είναι τόσο μικρός όσο η κεφαλή μιας καρφίτσας, μετρώντας ένα απλό γραμμάριο δύναμης (1/28 της ουγγιάς) ή τόσο μεγάλο όσο μια στήλη γέφυρας, μετρώντας εκατοντάδες τόνους (1 τόνος ισούται με 2000 λίβρες ή 909 κιλά) .

Οι πρώτοι μετατροπείς δυνάμεων ήταν υδραυλικοί. Κύλινδροι, φυσούνες ή διαφράγματα μετέτρεψαν τις δυνάμεις σε σήματα πίεσης που διαβάζονταν στους μετρητές. Ένα πλεονέκτημα των υδραυλικών συστημάτων είναι ότι οι μετρητές ενδείξεων σε διαφορετικές τοποθεσίες στην ίδια γραμμή επέτρεψαν σε πολλά άτομα να αποκτήσουν και να χρησιμοποιήσουν τις πληροφορίες ταυτόχρονα. Ένα άλλο είναι ότι τα υδραυλικά είναι εγγενώς σφραγισμένα συστήματα, καθιστώντας τα γενικά στιβαρά, αξιόπιστα και αδιαπέραστα από το νερό και άλλους ρύπους.

Αργότερα, άρχισαν να χρησιμοποιούνται συστήματα μετατροπέων δύναμης με πνευματικές εξόδους, τα οποία επέτρεψαν την εύκολη ενσωμάτωση σε συστήματα πνευματικού ελέγχου διεργασιών χρησιμοποιώντας την καθολική σύμβαση εξόδου 3-15 psi. Πολλοί χρήστες υδραυλικών συστημάτων απλώς εγκατέστησαν έναν πνευματικό πομπό πίεσης στην υδραυλική σωλήνωση από τον ήδη τοποθετημένο μορφοτροπέα υδραυλικής δύναμης. Οι μετατροπείς πνευματικής δύναμης χρησιμοποιήθηκαν επίσης ευρέως για τον άμεσο έλεγχο των φρένων τάσης περιέλιξης σε μηχανές κύλισης στη βιομηχανία χαρτιού.

Η πρόοδος στην τέχνη των αισθητήρων μετρητών τάσης από τη δεκαετία του 1950 άλλαξε τον τρόπο μέτρησης των δυνάμεων. Το αισθητήριο στοιχείο βασίστηκε στη σχέση μεταξύ ηλεκτρικής αντίστασης και επιμήκυνσης, συστροφής ή άλλης φυσικής παραμόρφωσης ενός αγώγιμου σύρματος νήματος, φύλλου ή λεπτής μεμβράνης από την κανονική θέση ηρεμίας. Όταν αυτοί οι αγωγοί ήταν συνδεδεμένοι σε δοκούς, καρφίτσες, άξονες ή πλάκες, επέτρεψαν την εφαρμογή συστημάτων μετατροπέων δύναμης υψηλής ακρίβειας, επαναλήψεων και ανθεκτικών που ονομάζονται κυψέλες φορτίου. Θα εφαρμόζονταν σε κάθε τομέα της ανθρώπινης επιχείρησης από τη βιομηχανία και το εμπόριο μέχρι τις μεταφορές, την υγειονομική περίθαλψη, την επιστημονική έρευνα και τα προσωπικά ηλεκτρονικά είδη. Χρησιμοποιούνται σε κάδους ζύγισης, ζυγαριές και για ιατρικές μετρήσεις όπως η αρτηριακή πίεση.

Τα συστήματα μετατροπέων δυνάμεων που βασίζονται σε αισθητήρες μετρητή τάσης ή κυψέλες φορτίου είναι γενικά φθηνά στην παραγωγή. Περιλαμβάνουν διέγερση τάσης για το κύκλωμα του αισθητήρα και της γέφυρας εξισορρόπησης, ένα τμήμα ενισχυτή, κλιμάκωση και ηλεκτρονικά κλιματισμού για την έξοδο. Οι αναλογικές έξοδοι μπορεί να κυμαίνονται από τάσεις συνεχούς ρεύματος (DC) που κυριαρχούν σε επιστημονικές, ιατρικές και αμυντικές εφαρμογές, έως τυπικές εξόδους ρεύματος συνεχούς ρεύματος 4-20 milliamps για συστήματα βιομηχανικού ελέγχου. Οι μετατροπείς δυνάμεων που συνδέονται απευθείας με υπολογιστές και πολυπλέκτης μπορούν να ενσωματώσουν σειριακές διεπαφές RS-232, συνδέσεις Universal Serial Bus (USB) και βιομηχανικούς αυτοκινητόδρομους δεδομένων όπως το Modbus®. Οι ζυγαριές τροφίμων στις κουζίνες των ατόμων που κάνουν δίαιτα ή οι ψηφιακοί μετρητές πίεσης ελαστικών στους μπρελόκ και οι δύο ενσωματώνουν μικροσκοπικούς μετατροπείς δύναμης με απλές οθόνες υγρών κρυστάλλων (LCD).