Реостатные и потенциометрические датчики

Потенциометрические датчики — э го приборы, действия которых основаны на изменении их активного сопротивления при изменении длины /, площади сечения S, удельного сопротивления р:

Реостатные датчики — это датчики, у которых меняется сопротивление при перемещении подвижного контакта. Подвижный контакт реостата механически связан с объектом, перемещение которого (линейное или угловое) нужно преобразовать. Поскольку в перемещение могут быть преобразованы многие физические величины (давление, расход, уровень и др.), то реостаты фактически являются преобразователями неэлектрических величин в электрические.

Наибольшее распространение получила потенциометрическая схема включения реостатного датчика в виде делителя, работающая как на постоянном, так и на переменном токе. Вопросы использования потенциометров в составе САУ в качестве измерителей рассогласования рассмотрены в гл. 3. Схема потенциометрического датчика показана на рис. 2.2. При перемещении движка выходное напряжение меняется пропорционально входной величине (И). Таким образом, осуществляется преобразование перемещения в напряжение.

Рис. 2.2. Потенциометрический датчик.

Конструктивно потенциометрические датчики различают по способу изготовления сопротивления:

• а) ламельные с постоянным сопротивлением;
• б) проволочные с непрерывной обмоткой;
• в) с резистивным слоем.

Ламельные датчики используют для проведения довольно грубых измерений. В них постоянные, но номиналу резисторы припаиваются к ламеле, как показано на рис. 2.3. На ламеле чередуются проводящие и непроводящие слои, по которым скользит подвижный контакт. При его перемещении выходное напряжение такого делителя будет меняться дискретно.

Рис. 23. Схема потенциометрического датчика на ламеле.

Проволочные потенциометрические датчики содержат каркас из непроводящего материала, на который наматывается проволока с высоким удельным сопротивлением. Обычно это проволока из константана или манганина, а для высоких температур — железои никель-хромовые сплавы. Подвижные контакты выполняются из более мягкого материала, чтобы исключить истирание провода.

Если заменить проволоку резистивным слоем, то получим более дешевый датчик, мало отличающийся от предыдущего.

Статическая характеристика нереверсивного потенциометрического датчика имеет вид, показанный на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Статическая характеристика нереверсивного потенциометрического датчика, а = arctg/f.

В режиме холостого хода статистическая характеристика линейна.

где R — полное сопротивление обмотки; г — сопротивление части обмотки. Учитывая, что r/R = Х/1, где / — общая длина обмотки, получим.

Поскольку датчик нереверсивный, то он не будет реагировать на изменение знака X. Существуют схемы, которые чувствительны к изменению знака X. Статическая характеристика такого датчика показана на рис. 2.5.

Рис. 25. Статическая характеристика реверсивного потенциометрического датчика

Реальная статическая характеристика может отличаться от идеальной. Погрешности реальной статической характеристики зависят от ряда факторов, среди которых следует отметить:

• 1) зону нечувствительности, зависящую от диаметра намоточного провода;
• 2) неравномерность статистической характеристики из-за переменного диаметра намотанной проволоки, шага намотки;
• 3) погрешность от люфта подвижного контакта;
• 4) погрешность от вида нагрузки.

Достоинства потенциометрических датчиков:

• • простота конструкции;
• • малые габариты и вес;
• • высокая степень линейности статистических характеристик;
• • возможность работать на переменном и постоянном токе.

Недостатки:

• • наличие скользящего контакта, что может стать причиной отказа;
• • погрешность в работе за счет нагрузки;
• • небольшой коэффициент преобразования;
• • высокий порог чувствительности;
• • наличие высокочастотных шумов при перемещении контакта.