KWALIFIKACJA ELE5 - CZERWIEC 2016

PYTANIE NR 8.
Który z wymienionych przetworników należy zastosować do pomiaru momentu obrotowego działającego na wał napędowy silnika elektrycznego?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Do pomiaru momentu obrotowego na wale wykorzystuje się zwykle pomiar odkształcenia skrętnego elementu sprężystego, a to najczęściej realizuje tensometr (zmiana rezystancji wraz z odkształceniem). Pozystor służy głównie do pomiaru temperatury, halotron do pomiaru pola magnetycznego, a piezorezystor nie jest typowym przetwornikiem momentu w tej postaci.

Pełne wyjaśnienie:

Moment obrotowy działający na wał napędowy jest wielkością mechaniczną. W praktyce pomiar momentu na wale realizuje się najczęściej pośrednio: wał (lub element pomiarowy w sprzęgle/przetworniku) ulega bardzo małemu odkształceniu skrętnemu, a to odkształcenie zamienia się na sygnał elektryczny.

Odpowiedź "Tensometr." jest poprawna, ponieważ tensometr oporowy jest czujnikiem, którego rezystancja zmienia się pod wpływem rozciągania lub ściskania. Naklejony na odpowiednio ukształtowany element pomiarowy pozwala wykryć naprężenia związane ze skręcaniem, a następnie (np. w układzie mostkowym) przetworzyć je na sygnał napięciowy. To właśnie ta zasada jest klasycznie wykorzystywana w przetwornikach momentu tensometrycznych.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?

  • "Pozystor." – pozystory (np. PTC/NTC) są elementami, których rezystancja silnie zależy od temperatury. Stosuje się je m.in. do pomiaru temperatury uzwojeń lub zabezpieczeń termicznych, ale nie są podstawowym czujnikiem momentu na wale.
  • "Halotron." – halotron (czujnik Halla) reaguje na pole magnetyczne. W napędach wykorzystuje się go do pomiaru prądu, położenia, prędkości obrotowej lub detekcji zębów/znaczników, lecz sam w sobie nie mierzy momentu skręcającego wał.
  • "Piezorezystor." – zjawisko piezorezystancji polega na zmianie oporu pod wpływem naprężeń, więc pojęciowo może kojarzyć się z tensometrem. W praktyce jednak w typowych zadaniach egzaminacyjnych i rozwiązaniach przemysłowych moment na wale przypisuje się do tensometru oporowego jako standardowego czujnika odkształceń. Sam termin "piezorezystor" bywa używany szerzej (np. w czujnikach MEMS) i nie jest tu właściwym, jednoznacznym wyborem.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy w pytaniu pojawia się pomiar momentu/naprężeń/odkształceń, najczęściej właściwą odpowiedzią są rozwiązania tensometryczne (odkształcenie → zmiana rezystancji → sygnał mostka pomiarowego).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Tensometr to czujnik odkształcenia (naprężenia), w którym zmiana długości elementu pomiarowego powoduje zmianę rezystancji. Dzięki temu można zamienić odkształcenie mechaniczne na sygnał elektryczny, często mierząc go w układzie mostka pomiarowego.
Moment na wale mierzy się zwykle pośrednio: wał lub element sprężysty ulega minimalnemu skręceniu, a czujnik (najczęściej tensometr) rejestruje powstałe odkształcenie. Układ pomiarowy przelicza odkształcenie na moment, a wynik może być przesyłany przewodowo lub bezprzewodowo.
Moment powoduje naprężenia skrętne i odkształcenie elementu pomiarowego. Tensometr jest zaprojektowany właśnie do wykrywania takich małych odkształceń poprzez zmianę rezystancji, dlatego stanowi typową bazę dla przetworników momentu w układach napędowych.
Halotron reaguje na pole magnetyczne, więc w praktyce służy m.in. do pomiaru prądu (przez pole wokół przewodnika), wykrywania położenia wirnika lub zliczania obrotów z magnesem/znacznikiem. Nie jest to jednak podstawowy czujnik do bezpośredniego pomiaru momentu na wale.
Nie jest to typowe zastosowanie. Pozystor to element o rezystancji zależnej głównie od temperatury (często PTC). W elektryce spotyka się go w zabezpieczeniach termicznych i czujnikach temperatury, natomiast moment obrotowy wiąże się z odkształceniem, więc stosuje się raczej tensometry.
Tensometr zmienia rezystancję przede wszystkim pod wpływem odkształcenia mechanicznego, a pozystor (PTC) zmienia rezystancję głównie pod wpływem temperatury. To rozróżnienie pomaga w zadaniach egzaminacyjnych: moment/naprężenia → tensometr, temperatura → pozystor/termistor.
Piezorezystancja to zjawisko zmiany oporu elektrycznego materiału pod wpływem naprężeń mechanicznych. Wykorzystuje się je w różnych czujnikach, często mikroelektronicznych. W typowych przetwornikach momentu na wale jako praktyczny czujnik odkształceń najczęściej spotyka się jednak tensometry oporowe.
Częsty błąd to wybór czujnika Halla, bo "silnik ma magnesy", mimo że Hall mierzy pole, a nie moment. Drugi błąd to mylenie czujników temperatury (pozystor/termistor) z czujnikami odkształcenia. Pomaga reguła: moment wiąże się z naprężeniami i skręcaniem, więc szukaj tensometru.
W stanowiskach badawczo-pomiarowych, przy rozruchach i testach obciążeniowych napędów, w diagnostyce przeciążeń oraz w automatyce procesowej (kontrola momentu). Pomiar momentu bywa używany do oceny sprawności, doboru zabezpieczeń i wykrywania usterek mechanicznych.
Ucz się przez mapowanie wielkości na czujniki: temperatura → termistor/pozystor, pole magnetyczne → Hall, odkształcenie/naprężenie → tensometr. Ćwicz też proste schematy: mostek Wheatstone’a, pomiary rezystancyjne i zasady bezpieczeństwa przy pomiarach na maszynach wirujących.
info

Statystycznie 58% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

W praktyce zawodowej kluczowe jest to, że do pomiaru momentu obrotowego na wale wykorzystuje się zwykle pomiar odkształcenia skrętnego elementu sprężystego, a to najczęściej realizuje tensometr (zmiana rezystancji wraz z odkształceniem).

Źródła:

  • Wikipedia (PL): "Tensometr" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Tensometr (dostęp: 2026-03-01)
  • Wikipedia (PL): "Czujnik Halla" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Czujnik_Halla (dostęp: 2026-03-01)
  • Wikipedia (PL): "Termistor" (NTC/PTC, powiązanie z pozystorem) – https://pl.wikipedia.org/wiki/Termistor (dostęp: 2026-03-01)

Materiały:

  • Podręczniki/rozdziały z metrologii: pomiary wielkości nieelektrycznych (siła, naprężenie, moment)
  • Materiały dydaktyczne o mostku Wheatstone’a i czujnikach rezystancyjnych
  • Instrukcje i karty katalogowe przetworników momentu tensometrycznych (strain gauge torque sensors)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego