Co to jest przetwornik siły?
Przetwornik siły przekształca zmierzone siły reprezentujące siłę, ciężar i ciśnienie w transmitowane sygnały wyjściowe. Sygnały te mogą być wysyłane do wskaźników, kontrolerów lub systemów akwizycji danych podłączonych do komputerów. Większość przetworników siły ma analogowe lub cyfrowe wyjścia elektroniczne, pneumatyczne lub hydrauliczne, w zależności od potrzeb zastosowania. Przetwornik siły może być tak mały jak główka szpilki, mierząc zaledwie gram siły (1/28 28 uncji) lub tak duży jak kolumna mostka, mierząc setki ton (1 tona to 2000 funtów lub 909 kilogramów) .
Przetworniki wczesnej siły były hydrauliczne. Cylindry, mieszki lub membrany przekształcają siły na sygnały ciśnienia odczytane na wskaźnikach. Zaletą hydrauliki jest to, że wskaźniki wskaźników w różnych lokalizacjach na tej samej linii umożliwiły kilku osobom jednoczesne uzyskanie i wykorzystanie informacji. Innym jest fakt, że hydraulika to z natury uszczelnione układy, co czyni je ogólnie wytrzymałymi, niezawodnymi i nieprzepuszczalnymi dla wody i innych zanieczyszczeń.
Później zaczęto stosować systemy przetworników siły z wyjściami pneumatycznymi, które pozwoliły na łatwą integrację z pneumatycznymi systemami sterowania procesem z wykorzystaniem uniwersalnej konwencji mocy 3-15 psi. Wielu użytkowników układów hydraulicznych po prostu zainstalowało pneumatyczny przetwornik ciśnienia w przewodzie hydraulicznym z już zamontowanego hydraulicznego przetwornika siły. Pneumatyczne przetworniki siły były również szeroko stosowane do bezpośredniego sterowania hamulcami naprężenia uzwojenia na maszynach do walcowania w przemyśle papierniczym.
Postępy w dziedzinie czujników tensometrycznych od lat 50. XX wieku zmieniły sposób pomiaru sił. Element pomiarowy opierał się na zależności między opornością elektryczną a wydłużeniem, skręceniem lub innym fizycznym odkształceniem przewodzącego drutu z włókna ciągłego, folii lub cienkiej folii z jej normalnego położenia spoczynkowego. Gdy przewody te zostały połączone z belkami, sworzniami, wałkami lub płytkami, pozwoliły one na wdrożenie bardzo dokładnych, powtarzalnych i wytrzymałych układów przetworników siły zwanych ogniwami obciążeniowymi. Miałyby one zastosowanie do każdej dziedziny ludzkiej działalności, od przemysłu i handlu po transport, opiekę zdrowotną, badania naukowe i elektronikę osobistą. Są one używane w pojemnikach na wagę, wagach oraz do pomiarów medycznych, takich jak ciśnienie krwi.
Systemy przetworników siły oparte na czujnikach tensometrycznych lub czujnikach obciążenia są generalnie niedrogie w produkcji. Obejmują one wzbudzenie napięcia dla czujnika i obwodu mostka równoważącego, sekcję wzmacniacza, skalowanie i elektronikę warunkową dla wyjścia. Wyjścia analogowe mogą wahać się od napięć prądu stałego (DC), które przeważają w zastosowaniach naukowych, medycznych i obronnych, po standardowe wyjścia prądu stałego o wartości 4-20 miliamperów dla przemysłowych systemów sterowania. Przetworniki siły bezpośrednio podłączone do komputerów i multiplekserów mogą zawierać interfejsy szeregowe RS-232, połączenia Universal Serial Bus (USB) oraz przemysłowe autostrady danych, takie jak Modbus®. Wagi żywności w kuchniach dietetyków lub cyfrowe mierniki ciśnienia w oponach na breloczkach zawierają miniaturowe przetworniki siły z prostymi wyświetlaczami ciekłokrystalicznymi (LCD).