CAPITOLUL 9 Traductoare pentru forţe şi cuplu 9.1 Noţiuni introductive Traductoarele pentru forţe şi momente sunt necesare pentru supravegherea structurilor cinematice supuse unor regimuri variabile de încărcare variabile (de exemplu: maşini unelte, roboţi, macarale, benzi transportoare etc.). În aceste situaţii, forţa apare ca o mărime vectorială iar determinarea direcţiei în care acţionează forţa este esenţială. Un caz particular, când ne interesează valoarea absolută a forţei (direcţia fiind “a priori” cunoscută) îl reprezintă operaţia de cântărire automată, adică determinarea greutăţii unei mase. În aceste cazuri forţa este caracterizată şi prin acceleraţia pe care o imprimă structurii cinematice: F = K ⋅m⋅a
(9.1)
unde F este forţa ce acţionează asupra masei m ; a - acceleraţia ; K - un coeficient care depinde de sistemul de unităţi. În Sistemul Internaţional (SI) pentru [m]=1kg şi [a]=1m/s2, K=1, iar [F]=1N. Momentul M este produsul dintre forţă şi braţul forţei (definit prin distanţa măsurată între punctul de aplicare a forţei şi centrul de rotaţie) : M = F ⋅,
M = J ⋅au = J
sau
dω dt
(9.2)
unde: este braţul forţei ; J - momentul de inerţie ; au - acceleraţia unghiulară. În SI, unitatea de măsură pentru moment este [N∙m]. Momentul poate fi de: răsucire (torsiune), încovoiere sau forfecare. Măsurarea forţelor de întindere sau compresiune se apreciază prin măsurarea alungirii relative (apreciată prin efortul unitar) care reprezintă deformaţia produsă de forţa ce acţionează pe unitatea de suprafaţă într-un solid: ε=
σ E
(9.3)
unde: ε este deformaţia ; σ - efortul unitar ; E - modulul de elasticitate. Uzual deformaţia ε se exprimă în [mm ∕ m] sau [μm ∕ m] . Conversia deformaţiei în semnal util este cea mai răspândită metodă pe care se bazează funcţionarea traductoarelor de forţe şi momente, datorită posibilităţilor tehnice de valorificare a efectului tensorezistiv. Efectul tensorezistiv constă în modificarea rezistenţei unui conductor atunci când acesta este supus la