Kuidas jõuandur töötab?

Jõuandurid töötavad erinevatel füüsilistel efektidel, mis muudavad andurile rakendatud jõu või rõhu elektrilisteks signaalideks, mida saab mõõta ja töödelda. Järgmised on mitmed levinud jõuandurite tööpõhimõtted:

Tensomõõturi põhimõte (takistuse tensomõõturi põhimõte):

See on üks jõuandurite puhul tavaliselt kasutatavatest põhimõtetest. Tensomõõtur koosneb andurivõrest vms, mida kasutatakse deformatsiooni mõõtmiseks ja mis on tavaliselt kinnitatud elastomeeri külge. Kui elastomeer deformeerub välisjõu mõjul, deformeerub ka tensoandur, mille tulemusena muutub selle takistuse väärtus. See takistuse väärtuse muutus on võrdeline vastuvõetud jõuga ja takistuse väärtuse muutust mõõtes saab arvutada andurile rakendatava jõu.

Piesoelektriline efekt:

Mõned kristalsed materjalid (nagu kvarts, piesoelektriline keraamika jne) tekitavad surve all oma pindadele elektrilaenguid, mida nimetatakse piesoelektriliseks efektiks. Piesoelektrilise jõu andur põhineb sellel põhimõttel. Kui andurile mõjuvad välised jõud, deformeerub selle sees olev piesoelektriline materjal, tekitades elektrilaengu, mis omakorda tekitab pingesignaali. See pingesignaal on võrdeline rakendatud jõuga ja pingesignaali suurust mõõtes saab määrata andurile mõjuva jõu.

Mahtuvuslik põhimõte:

Mahtuvuslikud jõuandurid kasutavad jõu mõõtmiseks kondensaatori võimsuse muutusi. Anduri sees on kaks plaati, mis moodustavad nende vahele kondensaatori. Kui andurile avaldatakse välist jõudu, muutub plaatide vaheline kaugus või plaatide vaheline keskkond, mille tulemusena muutub kondensaatori võimsus. See mahtuvuse muutus on võrdeline rakendatava jõuga ja mahtuvuse muutust mõõtes saab tuletada andurile rakenduva jõu.

Elektromagnetilise induktsiooni põhimõte:

Kuigi elektromagnetilise induktsiooni põhimõte on jõuandurite puhul vähem levinud kui ülaltoodud, kasutatakse seda ka mõnes konkreetses rakenduses. Näiteks juhile mõjuva jõu saab tuletada, mõõtes magnetväljas liikuva juhi tekitatud elektromotoorjõudu.

Optilise kiu tundlikkuse põhimõte:

Kiudoptiliste tehnoloogiate arenedes on optilise kiu tundlikkuse põhimõtet rakendatud ka jõuandurite puhul. Kiudoptilised andurid kasutavad optilist kiudu tundliku elemendina ja arvutavad andurile mõjuva jõu, mõõtes optilise signaali muutust optilises kius. Kiudoptilise anduri eelised on elektromagnetiliste häirete, korrosioonikindluse ja nii edasi ning sellel on unikaalsed eelised mõnes erikeskkonnas.

Kokkuvõtlikult võib öelda, et jõuandurite tööpõhimõtted on mitmekesised ning igal põhimõttel on oma unikaalsed rakendusstsenaariumid ning eelised ja puudused. Praktilistes rakendustes on vaja valida sobiv jõuandur vastavalt konkreetsetele mõõtmisnõuetele ja keskkonnatingimustele.