KWALIFIKACJA ELM6 - STYCZEŃ 2022 (test 3)

PYTANIE NR 1.
Które parametry urządzenia mechatronicznego można kontrolować za pomocą przedstawionej na ilustracji belki tensometrycznej?
Ilustracja przedstawia belkę tensometryczną, która jest urządzeniem stosowanym w mechatronice do pomiaru naprężeń i sił.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Belka tensometryczna służy do pomiaru odkształcenia elementu, które powstaje pod wpływem obciążenia. Z odkształcenia wnioskuje się o naprężeniach i działającej sile, dlatego takim czujnikiem kontroluje się obciążenia mechaniczne. Prędkość, temperatura i luzy mierzy się innymi typami czujników.

Pełne wyjaśnienie:

Belka tensometryczna to element pomiarowy, na którym umieszcza się tensometry (najczęściej oporowe). Gdy na belkę działa obciążenie, belka ulega bardzo małemu ugięciu i odkształceniu. Tensometr zmienia swoją rezystancję proporcjonalnie do odkształcenia, a układ pomiarowy (często mostek Wheatstone’a oraz wzmacniacz) zamienia tę zmianę na sygnał elektryczny.

Dlatego parametrami, które można kontrolować z użyciem belki tensometrycznej, są siły i naprężenia występujące w urządzeniu: siła powoduje odkształcenie, a to odkształcenie jest bezpośrednio "widziane" przez tensometr. W praktyce takie rozwiązanie spotyka się m.in. w czujnikach siły, komórkach obciążeniowych (ważenie), czujnikach nacisku oraz w monitorowaniu przeciążeń w maszynach.

Pozostałe odpowiedzi są typowymi "pułapkami" związanymi z innymi wielkościami fizycznymi:

  • Prędkość obrotowa wirujących elementów jest mierzona zwykle czujnikami prędkości/położenia (np. enkoderami, czujnikami Halla, tachoprądnicami) – belka tensometryczna nie jest do tego przeznaczona.
  • Luzy pomiędzy elementami opisują geometrię i zużycie; do ich kontroli stosuje się metody pomiaru przemieszczeń/położenia (czujniki indukcyjne, pojemnościowe, optyczne, czujniki zegarowe w diagnostyce). Sam tensometr mierzy odkształcenie własne belki, a nie bezpośrednio luz mechaniczny.
  • Temperatura jest mierzona czujnikami temperatury (termopary, RTD/pt100, termistory). Tensometry mogą być wrażliwe na temperaturę, ale to efekt uboczny wymagający kompensacji, a nie podstawowy cel takiego czujnika.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli w treści pojawia się tensometr/odkształcenie/ugięcie belki, najczęściej chodzi o wnioskowanie o obciążeniu (sile) i naprężeniach, a nie o prędkość czy temperaturę.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Belka tensometryczna to element sprężysty z naklejonymi tensometrami, który ulega niewielkiemu odkształceniu pod obciążeniem. Zmiana odkształcenia jest zamieniana na sygnał elektryczny, dlatego belka służy głównie do pomiaru siły, nacisku lub wynikających z nich naprężeń.
Tensometr oporowy zmienia swoją rezystancję, gdy jest rozciągany lub ściskany razem z podłożem. Układ pomiarowy wykrywa tę małą zmianę (zwykle w mostku Wheatstone’a) i przelicza ją na wartość odkształcenia, a dalej na siłę/naprężenie po kalibracji czujnika.
Belka tensometryczna reaguje na odkształcenie materiału spowodowane obciążeniem. Prędkość obrotową wyznacza się z impulsów lub pola magnetycznego (np. enkoder, czujnik Halla), a nie z odkształceń sprężystych. To różne zjawiska fizyczne i inne przetworniki pomiarowe.
Odkształcenie jest bezpośrednio powiązane z naprężeniem w materiale oraz z siłą, która je wywołuje (przy znanej geometrii i materiale elementu). Dlatego tensometry stosuje się do monitorowania obciążeń, przeciążeń i pracy konstrukcji, a nie do pomiaru temperatury czy prędkości.
Nie jest to jej podstawowa funkcja. Temperatura wpływa na rezystancję tensometru i może zafałszować wynik, dlatego w praktyce stosuje się kompensację temperaturową lub odpowiednie układy. Do pomiaru temperatury używa się zwykle termopar, czujników RTD (np. Pt100) albo termistorów.
Najczęściej spotkasz je w pomiarze siły chwytu, ważeniu w automatyce, czujnikach nacisku, kontroli przeciążeń oraz w diagnostyce obciążeń konstrukcji maszyn. W układach sterowania sygnał z tensometru bywa używany do regulacji siły lub do wykrywania stanów awaryjnych.
Wskazówką są słowa: "tensometr", "ugięcie belki", "odkształcenie", "naprężenie" — to typowo pomiar siły/obciążenia. Luz i przemieszczenie kojarzą się z czujnikami położenia (indukcyjne, optyczne, pojemnościowe). Jeśli mierzysz geometrię, to zwykle nie tensometr.
Najczęstszy błąd to przypisanie jej "ogólnej kontroli stanu" i wybór temperatury albo prędkości. Drugi błąd to mylenie luzu z odkształceniem: luz dotyczy szczeliny między częściami, a tensometr mierzy odkształcenie własne elementu sprężystego. Pomaga myślenie: obciążenie → ugięcie → sygnał.
Gdy proces wymaga kontroli nacisku lub obciążenia, np. docisk w prasie, siła chwytu w manipulatorze, kontrola momentu pośrednio przez siłę, lub zabezpieczenie przed przeciążeniem. Wtedy sterownik może ograniczać napęd, zatrzymywać ruch albo utrzymywać zadaną siłę na podstawie sygnału pomiarowego.
Ucz się mapowania: wielkość fizyczna → zjawisko → czujnik. Dla tensometru: odkształcenie/naprężenie/siła. Dla enkodera: położenie/prędkość. Dla termopary: temperatura. Trenuj też rozpoznawanie elementów na ilustracjach i kojarzenie ich z mierzonym parametrem.
info

Około 69% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

Według specjalistów z branży: "Belka tensometryczna służy do pomiaru odkształcenia elementu, które powstaje pod wpływem obciążenia."

Źródła:

  • https://pl.wikipedia.org/wiki/Tensometr — dostęp: 2026-03-02
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Strain_gauge — dostęp: 2026-03-02
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Load_cell — dostęp: 2026-03-02

Materiały:

  • Podręczniki/rozdziały o czujnikach w mechatronice (tensometry, mostek Wheatstone’a, czujniki siły)
  • Karty katalogowe i noty aplikacyjne czujników tensometrycznych (load cell, strain gauge)
  • Materiały do ćwiczeń z przetwarzania sygnałów z mostków pomiarowych i wzmacniaczy pomiarowych

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego