72. Потенциометрические преобразователи перемещения. Конструкция и принцип действия.
Потенциометрический измерительный преобразователь или датчик представляет собой переменное электрическое сопротивление, величина выходного напряжения которого зависит от положения токосъемного контакта.
Потенциометрические датчики предназначены для измерения и преобразования линейных и угловых перемещений в электрический сигнал, а также для воспроизведения простейших функциональных зависимостей в автоматических и вычислительных устройствах непрерывного типа. Иногда потенциометр применяется как преобразовательный элемент. В этом случае он сопрягается с каким-нибудь чувствительным элементом.
По способу выполнения сопротивления потенциометрические датчики подразделяются на ламельные и непрерывной намотки. В ламельных потенциометрах используются постоянные сопротивления, припаиваемые к ламелям (рис.4.2,а). При движении токосъемника по контактным ламелям сопротивление меняется. В таких потенциометрах изменение сопротивления может происходить в широких пределах.
В потенциометрах непрерывной намотки (рис.4.2,б) переменным сопротивлением служит намотанная на каркас в один ряд тонкая проволока, по зачищенной поверхности которой скользит токосъемник. Сопротивление таких потенциометров лежит в пределах от нескольких десятков ом до десятков кОм.
Каркас потенциометра выполняется из материала, обладающего изоляционными свойствами, и имеет форму стержня, кольца или изогнутой по дуге пластинки. В качестве изоляционного материала используют гетинакс, текстолит, керамику или материал, покрытый непроводящим слоем окисла. Обмотку изготавливают из эмалированной проволоки, диаметр которой определяет точность потенциометра. Датчики высокого класса точности наматываются проволокой диаметром 0,03…0,1 мм, датчики низкого класса – 0,1…0,4 мм. В качестве обмоточного провода применяют константан, манганин, фехраль и сплавы на основе благородных металлов. Обмотка укладывается на каркас равномерно, поскольку это также влияет на точность работы датчика. Токосъемник (щетка) выполняется из материала более мягкого, чем материал обмоточного провода, во избежание перетирания витков при длительной работе. Движок имеет форму изогнутой упругой пластины для создания контактного давления, которое колеблется от 0,5 до 15 г. В зависимости от характера движения ползунка потенциометры подразделяются на датчики линейного и углового перемещения. Щетка датчика линейных перемещений совершает прямолинейное поступательное движение, а щетка датчика углового перемещения – круговое движение (рис.4.2,б)
Принцип действия датчика с непрерывной намоткой состоит в следующем: к зажимам потенциометра прикладывается напряжение постоянного или переменного тока неизменной величины. При перемещении движка потенциометра выходное напряжение Uвых0 меняется пропорционально входной величине х. Так осуществляется преобразование перемещения в электрическое напряжение.
73. Применение потенциометрических преобразователей перемещения в сау.
Датчиком называется конструктивно обособленный первичный измерительный преобразователь, от которого поступают сигналы измерительной информации. Основной частью датчика является чувствительный элемент, который можно определить как часть измерительного преобразователя в измерительной цепи, воспринимающая входную величину Датчики относятся к основным элементам САУ и предназначаются для измерения различных физических величин. Чувствительный элемент датчика реагирует на отклонение управляемой переменой от закона управления и преобразует это отклонение к виду, удобному для дальнейшего использования в процессе управления.
Наиболее массовыми элементами, используемыми для измерения деформации, силы, давления, потока являются резистивные и полупроводниковые тензометрические датчики, а также пьезоэлектрические преобразователи.
В системах автоматики для преобразования частоты вращения, в электрический сигнал широко применяются информационные электрические машины и, частности, измерительные тахогенераторы.
Если нужно получить сигнал в системах регулирования или стабилизации частоты вращения вала автоматизированного объекта - такие тахогенераторы называют корректирующими.