Wzmacniacz tensometryczny- zasada działania oraz wykorzystanie w przemyśle

Wzmacniacz tensometryczny ma wskazać wynik proporcjonalny do wartości przejmowanego sygnału. Służy on również do kalibrowania wag  – wszystkie zabiegi mające na celu zrównoważenie podłączonego czujnika, są przeprowadzane tylko jeden raz – podczas instalacji wagi w danym miejscu. Inaczej nazywane jest to kalibracją wagi.

Zasada działania wzmacniacza czujnika tensometrycznego

Wzmacniacz musi w pierwszej kolejności dokonać pomiaru sygnału wysyłanego z czujnika tensometrycznego. Następnie odebrany sygnał jest filtrowany. Wzmacniacz pomiarowy jest układem z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego. Ma on również symetryczne wejście (zwane również różnicowym) i niesymetryczne wyjście, względem końcówki odniesienia. Co do impendacji obu końcówek wejściowych – są one jednakowe i mają duże wartości. Wejściowy prąd polaryzacji jest dość mały, tak jak impendacja wyjściowa.

Pomiarowy wzmacniacz jest sprzętem wzmacniającym różnicę dwóch wejściowych sygnałów napięciowych, przy jednoczesnym tłumieniu dowolnych sygnałów dla obu wejść. Dzięki temu mogą zostać wyodrębnione małe sygnały pochodzące z przetworników pomiarowych lub innych źródeł.

Zastosowanie wzmacniaczy pomiarowych

Podobnie jak wzmacniacze różnicowe, tak i wzmacniacze pomiarowe są stosowane w wielu sektorach. Jednym z zastosowań jest zbieranie danych z różnego rodzaju przetworników o niskich poziomach sygnałów wyjściowych, które występują na tle szumów i zakłóceń. Wzmacnianie sygnałów z układów mostkowych to działanie typowe dla wykonywania pomiarów ciśnienia lub ciężaru.

Wzmacniacze tensometryczne stosowane są również w sprzęcie medycznym, w tym również monitorującym życie, defibrylatorach, itp. Warto wspomnieć również o zastosowaniu wzmacniaczy do monitorowania napięć i prądów w układach alarmujących o przekroczeniu pewnych nominalnych wartości. Niektóre wzmacniacze pomiarowe mogą współpracować z rezystorami, które są programowane. Wówczas stwarzana jest możliwość sterowania systemu elektronicznego za pomocą danego programu.

Wzmacniacze pomiarowe są również spotykane w radiofonii, ze względu na swoje silne tłumienie sygnałów sumacyjnych. Mogą być one wykorzystywane jako przedwzmacniacze mikrofonowe, minimalizując szumy i zakłócenia. Systemy wideo i kablowe również nie obyłyby się bez wzmacniaczy pomiarowych, gdyż używane są one do przetwarzania sygnałów o dużej częstotliwości. Wzmacniacze pomiarowe monitorują również silniki – ich moment obrotowy, sterowanie szybkością, itd. Dokonuje się to poprzez pomiar prądów, napięć i zależnościach fazowych w silnikach o zmiennym prądzie. Wzmacniacz jest konieczny wówczas, gdy sygnały wejściowe przekraczają napięcia zasilające.

Bardzo ważną cechą dobrego wzmacniacza jest jego proste nastawianie. Dzieje się to zazwyczaj poprzez odpowiednie połączenie końcówek – wówczas dokonuje się wyboru wewnętrznie zaprogramowanych wzmocnień. Wzmacniacze pomiarowe to dość szeroka grupa, do której należą również wzmacniacze tensometryczne. Nie stosuje się ich tylko przy stricte urządzeniach pomiarowych, ale również przy wielu innych sprzętach.

Tłumienie sygnału sumacyjnego

Funkcja CMR (Common Mode Reaction) to zdolność do eliminowania dowolnych sygnałów wspólnych (czyli takich samych potencjałów obu wejść), w połączeniu ze zdolnością do wzmacniania sygnałów różnicowych (czyli różnicy napięć pomiędzy wejściami) to najbardziej istotna cecha wzmacniacza pomiarowego. Urządzenie może tłumić zarówno sygnały sumacyjne stało-prądowe, jak i zmiennoprądowe. W zasadzie dowolny wzmacniacz czujnika tensometrycznego jest w stanie redukować stało-prądowe, sumacyjne napięcie błędu.

Skuteczność wzmacniacza pomiarowego określa zdolność do wzmacniania sygnałów mikrowoltowych, przy jednoczesnym tłumieniu napięcia sumacyjnego na wejściach. Musi to odbywać się w pełnym zakresie rozważanych częstotliwości. CMR wzmacniacza pomiarowego musi mieć więc bardzo dużą wartość dla podstawowej częstotliwości pracy, a także jej harmonicznych.

Zmiany w budowie wzmacniaczy tensometrycznych

Elektronika rozwija się dość szybko, dzięki czemu wzmacniacze podlegały różnorodnym przemianom na przestrzeni lat. Pierwsze wzmacniacze stanowiły galwanometry. Następnie zostały wynalezione lampy i tranzystory, które nieco ulepszyły galwanometry. Do największych przemian w miernictwie doszło w momencie rozwoju technologii cyfrowej. Wówczas do obróbki sygnału zaczęto stosować algorytmy matematyczne, co znacznie zwiększyło dokładność pomiarów. Dzięki rozwojowi technologi  firma Spais oferuje aparatury pomiarowe dostosowane do indywidualnych potrzeb kientów.

Wzmacniacze do zadań specjalnych

Wzmacniacze współpracujące z tensometrycznymi czujnikami ciśnienia, siły i masy, często pracują w dość trudnych warunkach – hale lub otwarta przestrzeń często wiążą się z koniecznością użytkowania sprzętów w dużym zapyleniu oraz przy dużych wibracjach. Zwykle wzmacniacze pracują  z tensometrami w układzie pełnego mostka o rezystancji od 120 do 1200 omów.