Tekniikassa instrumentteja käytetään laajasti esineiden siirtymien mittaamiseen niiden muuntuessa sähköisiksi signaaleiksi. Useimmissa malleissa oleva potentiometrinen anturi on esineeseen kytketty reostaatti ja liukukosketin, josta signaali poistetaan. Lähtöparametri on sähkövastuksen arvo riippuen liikkuvan osan kulma- tai lineaarisesta liikkeestä.
Toimintaperiaate
Potentiometri muuntaa lineaariset tai kulmasiirtymät sopiviksi jännite-, virta- tai vastusarvoiksi. Tämän vuoksi on mahdollista työskennellä monien ei-sähköisten määrien kanssa: paine, taso, virtausnopeus jne.
Potentiometriset anturit, joiden periaate on mitata sijainnin siirtymä tai sijainti, yhdistetään muuttuvan vastuksen liikkuvilla koskettimilla esineisiin. Se voi olla venttiilit, antennit, leikkaustyökalut ja paljon muuta. Anturin virran syöttämisen jälkeen potentiometrin moottorin asennon signaali poistetaan siitä, kuten jännitteenjakajalla.
Perusrekisteröintimenetelmä pysyy samana kaikissa malleissa, mutta rakenteellisia eroja on. Signaali voidaan ottaa suoraan tai käyttämällä elektronista piiriä sen käsittelyn ja normalisoinnin jälkeen. On tärkeää, että se täyttää tietyt vaatimukset.
Potentiometristen antureiden edut
- Suunnittelun yksinkertaisuus.
- Edullinen.
- Hyvä päätöslauselma.
- Kompakti ja kevyt.
- Lukemien vakaus.
suunnittelu
Potentiometriset langan liikeanturit ovat yleisiä teollisuudessa. Niillä on korkea tarkkuus ja stabiilisuus, niillä on pienet lämpötilan ja siirtymävastuksen arvot ja alhainen melutaso. Haittoja ovat: pieni määrä vastusta, alhainen resoluutio, liikkuvien osien kuluminen ja rajoitettu käyttö vaihtovirralla työskennellessä.
Laitteet koostuvat kolmesta pääelementistä:
- Kehys. Valmistettu lämpöä johtavasta eristävästä materiaalista tai dielektrisellä päällystetystä metallista, joka ei muuta geometrisia mittoja kuumennettaessa. Muoto voi olla renkaan, kaarevan levyn, sauvan muodossa.
- Eristetty käämi. Se suoritetaan vaijerin tarkalla asettamisella, jonka vaiheessa laitteen resoluutio riippuu.
- Liikkuva harja. Paikoissa, joissa se on kosketuksessa käämiin, käännökset puhdistetaan eristyksestä. Laitteissa oleva liikkuva kosketin voi liikkua kääntyvästi tai kiertyvästi. Jälkimmäisessä tapauksessa laitteet voivat olla yhden tai useamman kierroksen suoritusta.
tarvikkeet
Runko on valmistettu dielektrisestä materiaalista: keramiikasta, getinaksasta, tekstoliitista, muovista. Levitä metalli eristävällä pinnoitteella. Sen korkea lämmönjohtavuus mahdollistaa lämmön poistamisen hyvin anturijohdosta.
Käämityksen metallilla on korkea sähkönkestävyys, korroosionkestävyys, pieni lämpötilavaikutus, hankaus- ja repäisylujuus. Manganiini, konstantaani, nikkeli-kromi-seokset täyttävät nämä vaatimukset. Käämitys voi olla myös lamelli tai kalvo.
Liukukoskettimet vähentävät anturien luotettavuutta ja vaikeuttavat suunnittelua. Lankapotentiometrien haitat:
- heikko kontaktien luotettavuus;
- moottorin ja käämin välisen siirtymävastuksen epävakaus langan hapettumisesta ja elektroerosiosta johtuen;
- yhteyshenkilöiden pomppiminen.
Johtavilla muoveilla, joilla on myös parempi lineaarisuus, on suuri resurssi.Niihin perustuvia antureita käytetään, jos vaaditaan suurta luotettavuutta, etenkin ilmailualalla.
Yhteysharjat tehdään lisäämällä jalometalleja siten, että ne ovat pehmeämpiä kuin käämin materiaali.
järjestelmiä
Potentiometrisillä antureilla on staattinen ominaisuus - lähtöjännite UO liikkuvasta koskettimesta X. Kuormittamattoman potentiometrin suhde näiden parametrien välillä on yleensä lineaarinen:
UO = kX,
missä L on anturin pituus, k on herkkyys (k = UPete/ L).
Todellisuudessa potentiometrinen anturi sisältää kuormitusvastuksen Rn seuraavassa automaattisen ohjausjärjestelmän linkissä, joka vaikuttaa U: n arvoonO.
Anturien alhainen luotettavuus, joka liittyy kosketuksen, avoimen piirin käämityksen tai katkaisupiirin menettämiseen, johtaa johdotuskaavion muuttamiseen.
Jos lähtösignaalin merkki ei muutu, anturia kutsutaan yksinapaiseksi. Se on yksinkertainen laite, kuten muuttuva vastus.
Automaattisessa ohjauksessa käytetään push-pull-tyyppistä potenciometristä anturipiiriä, jossa signaalin merkki muuttuu lähdössä riippuen siitä, mikä se on tulossa. Tästä riippuu työkappaleen ohjausliikkeen suunta. 
Jännite voidaan poistaa harjasta ja potentiometrin keskeltä. Myös muita kytkentäkaavioita käytetään. Kun tasavirta saa virtaa, kun liikkuva kosketin kulkee keskipisteensä läpi, ulostulossa oleva merkki muuttuu vastakkaiseksi. Jos käämiin kytketään vaihtojännite, vaihe muuttuu 180: lla0.
Automaatiossa käytetään anturien epälineaarisia ominaisuuksia. Tätä varten langan halkaisija käämiä pitkin, käämityksen vaihe muuttuu, käytetään monimutkaisia muotoisia kehyksiä, resistiivisillä potentiometrien osia on siirretty.
Toimintaominaisuudet
Anturin joutokäynti on suora (R / R)n = 0). Käyrien poikkeama siitä kasvaa pieneneen kuormitusvastuksella Rn.
Aktiivisen vastuksen lisäksi antureilla on myös dynaamisia kuormia:
- Siirtotoiminto.
- Induktiivinen komponentti.
- Oma melu liikkuvan koskettimen siirtyessä kelasta kelaan ja harjan tärinästä.
Moottorin kosketuksen ja yhden johtopäätöksen välistä vastusta kutsutaan lähtöksi. Sen suuruus, virta tai jännite mitataan.
Anturivirheet
Seuraavat virheet vaikuttavat anturien todellisiin ominaisuuksiin:
- Kuollut alue. Kun kosketin siirtyy johtimen yhdestä kierrosta toiseen, tapahtuu jännitehyppy, jonka arvo määritetään kaavalla: DU = Upit./ W, missä W on käännösten lukumäärä.
- Staattisen ominaisuuden epätasaisuus, joka liittyy langan halkaisijan vaihteluihin koko pituudella, sen resistiivisyys ja käämityksen tarkkuus.
- Kosketinmoottorin ja holkin välys, joka vaikuttaa lukemien tarkkuuteen.
- Epätasainen harjan paine, joka vaikuttaa kosketusvastuksen arvoon. Yleensä moottorin puristamisvoimaa käämitykseen käytetään melko suurena. Tätä ei kuitenkaan aina ole mahdollista tehdä, koska herkkien elementtien (kalvot, kellukset, bimetallilevyt) voima on pieni.
- Sähköisen kuormitusvastuksen R vaikutusn. Sen arvo valitaan 10 ... 100 kertaa enemmän kuin anturin vastus.
tapaaminen
Potentiometrinen sijaintianturi on suunniteltu seuraaviin tarkoituksiin:
- mekanismien, koneiden työkappaleiden ja muiden esineiden liikkeiden hallinta ja mittaus;
- palauteyhteys robotti- ja automaatiojärjestelmissä;
- esineiden etäisyyksien määrittäminen;
- testit laboratorioissa, mekanismien toiminnan seuraaminen.
Anturityypit
Potentiometrisen anturin käyttö riippuu tyypistä:
- T / TS on erittäin tarkkuusinstrumentti (0,075%), joka toimii aksiaalisten siirtymien alueella 150 mm. Soveltuu kehänopeuteen jopa 10 m / s. Suunnittelu - varren liikkeen varmistaminen kahteen suuntaan jännitteenjakajan periaatteen mukaisesti.
- TR / TRS - sama kuin edellinen, mutta paluujousella. Siirtymä on 100 mm. Kestää korkeampia sivuttaiskuormia kärjessä.
- TE1 on malli, joka sisältää elektronisen piirin signaalien normalisoimiseksi analogisella ulostulolla.
- TE1 paluujousella - modifikaatio monenlaisten tehtävien ratkaisemiseksi. Anturi on vakaampi kasvaneiden sivuttaiskuormitusten kanssa.
- TEX on potentiometrinen anturi, jossa on kääntöpää ja joka seuraa enintään 300 mm: n esineiden lineaarisia liikkeitä. Kääntyvä nivel helpottaa asennusta ja varmistaa pitkän käyttöiän.
- TEX kierteitetyllä käyttötavalla. Sen avulla on mahdollista kiinnittää esine jäykästi.
- Paluujousella varustettu TEX ei vaadi esineen jäykää kiinnittämistä tankoon.
- TX2 kääntyvällä päällä tai kiinnityspuristimilla. Niitä käytetään vaikeissa käyttöolosuhteissa. Suojaustaso on IP 67, tarkkuus - 0,05%.
Potentiometrien käyttö paineanturissa
Eri laitteiden toimintaparametrit muutetaan kätevästi sähköisiksi signaaleiksi. Potentiometristä neste- tai kaasupaineanturia käytetään autojen polttoaineen syöttöjärjestelmissä, moottoriteiden kaasussa jne. Yleensä nämä ovat kalvomittauslaitteita.
Paine-eron vaikutuksesta kalvon molemmille puolille se liikkuu. Samanaikaisesti myös liukusäädin pyörii. Jos paine P0 ja Pja ovat yhtä suuret toistensa kanssa, moottori menee alkuperäiseen vasempaan asentoonsa, johon laitteen alkuperäinen vastus asetetaan. Kun pja vähenee, kalvo siirtyy oikealle ja liukusäädin asettaa potentiometrin harjan painehäviötä vastaavaan asentoon.
Potentiometrin resistanssin diskreetin muutoksen virheen vähentämiseksi siihen tehdään vähintään 100 kierrosta. Se voidaan eliminoida kokonaan siirtämällä harjaa kalibroidun rechord-langan akselia pitkin.
Anturimallit
Potentiometrinen lineaarinen siirtymäanturi koostuu erimuotoisista dielektrisistä kehyksistä (levyt, sylinterit, renkaat jne.), Joihin kääritään eristetty lanka, kiinnitetään kiinnittimiin ja kiinnitetään päillä kiinnikkeillä. Metalliharja liikkuu käämiä pitkin. Pyörivän tyyppisissä antureissa kehykset ovat rengasmaisia, pitkittäissuoria - suoria. Moottorin kanssa kosketuksissa olevissa paikoissa lanka ei ole eristetty.
Liittimet ovat virtalähteitä. Lähtösignaali otetaan johtimen yhden pään ja harjakoskettimen välillä, vaikka on myös muita kytkentämalleja.
Jokaisella lineaarisella potentiometrisellä anturilla on staattinen ominaisuus muodossa, joka riippuu lähtösignaalin arvosta harjakoskettimen siirtymästä.
johtopäätös
Potentiometrisen anturin on oltava luotettava, kätevä ja kestävä käytettäessä mittaustekniikassa ja automaattisissa ohjausjärjestelmissä. Kohteiden sijainnin tarkkailulaitteet eroavat toisistaan toimintaperiaatteessa ja lähtösignaalien tyypeissä, joiden on oltava standardien mukaisia.