TAJURITE TÖÖPÕHIMÕTTED

Üldisel kujul võib andurit kujutada koosnevana kolmest komponendist (vt joonis 1):

  • tajurist;
  • mõõtelülitusest;
  • normeerivast signaalimuundurist. (Lehtla, 1996)

 

 

Joonis 1. Anduri plokkskeem [13]

 

Tajur kujutab endast „tundlikku elementi". Ta on ettenähtud mõõdetava parameetri x muundamiseks selliseks signaaliks x1, mida on mugav mõõta. Muundajas toimub üldjuhul mitteelektrilise signaali x1 muundamine elektriliseks signaaliks y. Näiteks rõhk x muundatakse elektrokontaktses manomeetris tajuri abil kõigepealt osuti mehaaniliseks liikumiseks ning seejärel muundajas takistuse y muutumiseks.

Elektriliseks väljundiga tajuri väljundsuuruseks võib lugeda aktiivtakistuse, induktiivsuse, mahtuvuse või genereeritava elektromotoorjõu muutumist sõltuvalt mõõdetavast sisendsuurusest.

Anduri sisendisse võivad saabuda kas elektrilised või mitteelektrilised suurused. Anduri väljundiks on tänapäeval enamasti elektriline signaal

 

 

REOSTAATTAJUR

Reostaattajur kujutab endast tavalist reostaati (vt joonis 2).

 

Joonis 2. Reostat [6]

 

Ta on muutuva aktiivtakistusega tajur, kus liuguri asendi või pöördenurga muutus põhjustab tajuri elektrilise takistuse muutumise.

Tajur võib olla kas:

  • lineaarne (vt joonis 3);

 

Joonis 3. Lineaarne reostaattajur [16]

  • pöörd (vt joonis 4).

 

Joonis 4. Pöördreostaattajur [16]

 

 

Reostaattajuri aktiivtakistus on liuguri asendi funktsioon liuguri kaugusest l või nurgast α.

Kõige sagedamini kasutatakse lineaarse karakteristikuga reostaattajureid (vt joonis 5).

 

Joonis 5. Lineaarse karakteristikuga reostaattajur [16]

 

Toodetakse ka mittelineaarse karakteristikuga reostaattajureid (vt joonis 6).

 

Joonis 6. Mittelineaarse karakteristikuga reostaattajurid [16]

 

 

TENSOTAJUR

Tensotajureid kasutatakse jõudude, momentide, rõhkude ning dünaamilistes süsteemides ka kiirenduse mõõtmiseks. Nende talitus põhineb venitusefektil. Venitusefekt on anduri aktiivtakistuse muutus selle geomeetrilise suuruse ja vastupanu muutuse tõttu elastsel mehaanilisel deformatsioonil. (Lehtla, 1996)

Tensotajurid jagunevad pealekleebitavateks traat- ja linttajuriteks (vt joonis 7 Ja 8) ning integraallülitustena toodetavateks pooljuhttensotajuriteks (vt joonis 9).

 

Joonis 7. Traattajur [16]

 

 

Joonis 8. Fooliumtajur [16]

 

 

Joonis 9. Pooljuhttensotajur [16]

 

Traattajuri takistus muutub deformatsiooni toimel nii pikkuse kui ka ristlõike muutumise arvel.

Tensotajurite valmistamise nüüdistehnoloogia sarnaneb integraallülituste tehnoloogiale.

Foolium- või pooljuht-tensoandurite baasil valmistatakse tensoandurite erinevaid konfiguratsioone ning kombinatsioone.

Pooljuht- tensotajurite puuduseks on asjaolu, et nende tunnusjoon on mittelineaarne ja nende tõmbetundkikkuse tegur sõltub tugevasti keskonna temperatuurist, kus andurid asuvad.

 

MAHTUVUSTAJUR

Mahtuvustajurites muundatakse lineaarnihe või nurgamuutus kondensaatori mahtuvuse muutuseks.

Plaatkondensaatori mahtuvus arvutatakse üldjuhul valemiga:

kus ɛ on elektroodide vahelise keskkonna dielektriline läbitavus, s on nende pindala, ϭ on nende vahekaugus, ɛ0 =8.854х10-12 F/m on vaakumi dielektriline läbitavus, ɛr on elektroodide vahelise aine suhteline dielektriline läbitavus (õhul = 1.0006).


Seega mahtuvuse väärtust C saab muuta ɛ , s ja ϭ abil (vt joonised 10....12).

 

Joonis 10. ϭ muutmisega mahtuvuslik tajur [16]

Joonis 11. s muutmisega mahtuvustajur [16]

Joonis 12. ɛ muutmisega mahtuvustajur [16]

 

INDUKTIIVTAJUR

Induktiivtajuriteks nimetatakse tajureid, kus sisendsuuruse (deformatsiooni, nihke, jõu, momendi) muutus põhjustab elektromagnetilise süsteemi induktiivsuse muutumist. (Lehtla, 1996)

Elektromagnetilise süsteemi induktiivsus sõltub keerdude arvust, suhtelisest magnetilisest läbitavusest, õhupilust ja magnetahela takistusest. Konstrueerida võiks induktiivtajureid, milliste induktiivsus sõltuks eelpool mainitud teguritest.

Praktikas kasutatakse lihtsa ehituse tõttu kõige enam muudetava õhupiluga induktiivtajureid (vt joonis 13).

Joonis 13 Muudetava õhupiluga induktiivtajur [16]

Muutuva õhupiluga induktiivtajureid valmistatakse ka nurknihkele (vt joonis 14)

Joonis 14. Nurknihkele töötav induktiivtajur [16]

Suuremate nihete mõõtmisel kasutatakse liikuva südamikuga induktiivtajureid (vt joonis 15).

Joonis 15. Liikuva südamikuga induktiivtajur [16]

 

PIESOTAJUR

Nimetus pieso tuleneb kreekakeelsest sõnast piezo, mis tähendab survet. Piesotajuritena kasutatakse mitmesuguseid piesoelektrilisi materjale, millest tuntum on kvarts. (Lehtla, 1996)

Nende andurite töö põhineb piesoelektrilisel efektil, mis esineb mõnedes dielektrilistes materjalides.

Kui sellisest materjalist lõigatud plaati mehaaniliselt koormata, see polariseerub ja tema pinnal tekivad rakendatud jõuga võrdelised elektrilaengud (vt joonis 16). Koormuse eemaldamisel polarisatsioon ja laengud kaovad. Seda nähtust nimetatakse otseseks piesoelektriliseks efektiks.

Joonis 16 Otsene piesoefekt [13]

Kui selline plaat asetada elektrivälja, tekib temas mehaaniline pinge või muutuvad geomeetrilised mõõtmed. Seda nimetatakse kaudseks piesoelektriliseks efektiks (vt joonis 17).

Joonis 17 Kaudne piesoefekt [13]

Piesotajurite töö põhineb otsesel piesoefektil, mille korral välise jõu toimel tekib piesomaterjali pinnal elektripotentsiaal.

 

 

HALLI TAJUR

Halli tajuri töö põhineb Halli efektil, mis seisneb elektrivälja tekkimises magnetväljas asetsevas vooluga juhis. Elektriväli on nii magnetväljaga kui ka voolu suunaga risti (vt joonis 18).

Joonis 18. Halli tajuri tööpõhimõte [13]

 

Halli tajureid kasutatakse magnet- ja elektriväljade tugevuse mõõtmisel.

 

 

FOTOTAJUR

Masinate liikuvate osade asendi kindlakstegemiseks kasutatakse nüüdisajal üha enam optilisi signaale ning neid tuvastavaid fototajureid. Optiline infoedastus koosneb tavaliselt valgusvoo allikast, optilisest ülekandekanalist ning valgusvoo vastuvõtjast. Valgusvoo allikateks ehk saatjateks on nii nähtava kui ka infrapunakiirguse valgusdioodid. Valgusvoo vastuvõtjatena kasutatakse fototakisteid ja fotoelemente (vt joonis 19).

Joonis 19. Fotoelektriline tajur [16]

 

Fototajurite töö põhineb mitmesugustel fotoelektrilistel nähtustel, mida põhjustab nähtav või infrapunane elektromagnetkiirgus.

Enamus fototajureid kasutab valgusallikana valgusdioode. Kõige laialdasemalt kasutatakse optilistes andurites infrapuna valgusdioode. Vastuvõtja kasutab tavaliselt ühte kolmest valgustundlikust elektroonilisest elemendist: fototakisti, fotodiood või fototransistor.