U tehnologiji se instrumenti široko koriste za mjerenje veličine pomjeranja objekata s njihovim pretvaranjem u električne signale. Potenciometrijski senzor u većini dizajna je reostat i klizni kontakt spojen na objekt iz kojeg se uklanja signal. Izlazni parametar je vrijednost električnog otpora, ovisno o kutnom ili linearnom kretanju pomičnog elementa.
Princip rada
Potenciometar pretvara linearne ili kutne pomake u odgovarajuće vrijednosti napona, struje ili otpora. Zbog toga je moguće raditi s mnogim neelektričnim količinama: tlakom, razinom, protokom itd.
Potenciometrijski senzori, čiji je princip mjerenje pomaka ili položaja položaja, povezani su svojim pokretnim kontaktima promjenjivog otpornika na objekte. To mogu biti ventili, antene, alati za rezanje i još mnogo toga. Nakon napajanja senzorom, signal položaja položaja klizača potenciometra uklanja se s njega, kao s djeliteljem napona.
Osnovna metoda registracije u svim modelima ostaje ista, ali postoje strukturne razlike. Signal se može preuzeti izravno ili pomoću elektroničkog kruga nakon njegove obrade i normalizacije. Važno je da ispunjava određene standarde.
Prednosti potenciometrijskih senzora
- Jednostavnost dizajna.
- Niski troškovi.
- Dobra rezolucija.
- Kompaktna i lagana težina.
- Stabilnost očitanja.
dizajn
Potenciometrijski senzori kretanja žica su česti u industriji. Oni imaju visoku točnost i stabilnost, imaju male vrijednosti temperature i otpornosti na prijelaz i nisku razinu buke. Nedostaci uključuju: malu količinu otpora, nisku razlučivost, habanje pokretnih dijelova i ograničenu upotrebu pri radu na izmjeničnu struju.
Uređaji se sastoje od tri glavna elementa:
- Frame. Napravljen je od toplinski izolacijskog izolacijskog materijala ili metala s dielektričnim premazom, koji ne mijenjaju geometrijske dimenzije pri zagrijavanju. Oblik može biti u obliku prstena, zakrivljene ploče, šipke.
- Izolirano navijanje. Izvodi se s točnim polaganjem žice, o čijem koraku ovisi razlučivost uređaja.
- Pomična četka. Na mjestima svog kontakta s namotima, zavoji su očišćeni od izolacije. Pokretni kontakt u uređajima može se kretati translacijski ili rotacijski. U potonjem slučaju, uređaji mogu biti jednosmjerni ili s više okretaja.
materijali
Okvir je izrađen od dielektričnog materijala: keramika, getinaksa, tektolit, plastika. Nanesite metal s izolacijskim slojem. Njegova visoka toplinska vodljivost omogućuje dobro uklanjanje topline sa žice osjetnika.
Metal namotaja ima visoku električnu otpornost, otpornost na koroziju, blagi temperaturni učinak, otpornost na abraziju i kidanje. Manganin, konstantan, nikl-krom legure ispunjavaju ove zahtjeve. Navijanje može biti i lamela ili film.
Klizni kontakti smanjuju pouzdanost senzora i kompliciraju dizajn. Nedostaci žičnih potenciometara:
- niska pouzdanost kontakata;
- nestabilnost prijelaznog otpora između motora i namota zbog oksidacije i elektroerozije žice;
- odskočiti od kontakata.
Vodljiva plastika, koja također ima bolju linearnost, ima sjajan resurs.Senzori temeljeni na njima koriste se tamo gdje je potrebna visoka pouzdanost, osobito u zrakoplovstvu.
Kontaktne četke izrađene su uz dodatak plemenitih metala, tako da su mekše od materijala za namatanje.
sheme
Senzori potenciometrijskog tipa imaju statičku karakteristiku - izlazni napon UO iz pomičnog kontakta X. Odnos između tih parametara u neopterećenom potenciometru obično je linearan:
UO = kX,
gdje je L duljina senzora, k je osjetljivost (k = U)Pete/ L).
U stvarnosti, potenciometrijski senzor sadrži otpor opterećenja Rn u sljedećoj vezi sustava automatskog upravljanja, što utječe na vrijednost UO.
Mala pouzdanost senzora povezana s gubitkom kontakta, namotaja otvorenog kruga ili internturn kruga, dovodi do potrebe za promjenom sheme ožičenja.
Ako se znak izlaznog signala ne promijeni, senzor se naziva unipolarni. To je jednostavan uređaj poput varijabilnog otpornika.
Za automatsko upravljanje koristi se potenciometrijski senzorski sklop tipa push-pull, gdje se znak signala mijenja na izlazu, ovisno o tome što se nalazi na ulazu. O tome ovisi smjer upravljačkog pokreta radnog tijela. 
Napon se može ukloniti s četke i sa sredine potenciometra. Koriste se i ostali dijagrami ožičenja. Kada se pokreće istosmjerna struja, kada pomični kontakt prolazi kroz svoju sredinu, znak na izlazu mijenja se u suprotno. Ako se na namot primijeni izmjenični napon, faza se mijenja za 1800.
U automatizaciji se koriste nelinearne karakteristike senzora. Za to se promjera žice duž namota, korak namota mijenja, koriste se složeni okviri u obliku okvira, presjeci potenciometara s otporima se usmjeravaju.
Karakteristike izvedbe
Odziv senzora u praznom hodu je ravna linija (R / Rn = 0). Odstupanje krivulja od nje raste s opadanjem otpora opterećenja Rn.
Osim aktivnog otpora, senzori imaju i dinamička opterećenja:
- Prijenosna funkcija.
- Induktivna komponenta.
- Vlastita buka tijekom prijelaza pokretnog kontakta iz zavojnice u zavojnicu i od vibracije četke.
Otpor između kontakta motora i jednog od zaključaka naziva se izlaznim. Mjeri se njegova veličina, struja ili napon.
Pogreške senzora
Sljedeće pogreške utječu na stvarne karakteristike senzora:
- Mrtva zona. Kad kontakt prelazi iz jednog okretanja žice u drugi, dolazi do skoka napona, čija se vrijednost određuje formulom: DU = Ujama./ W, gdje je W broj okreta.
- Neravnine statičke karakteristike povezane s fluktuacijama u promjeru žice duž duljine, njegovom otpornosti i točnosti navijanja.
- Prisutnost igranja između kontaktnog motora i čahure, što utječe na točnost očitanja.
- Neravnomjeran pritisak četke, koji utječe na vrijednost kontaktnog otpora. Obično se sila pritiska motora na navijanje koristi prilično velika. Međutim, to nije uvijek moguće jer je sila osjetljivih elemenata (membrane, plovci, bimetalne ploče) mala.
- Učinak otpora električnog opterećenja Rn, Njegova je vrijednost odabrana 10 ... 100 puta više od otpora senzora.
imenovanje
Potenciometrijski odašiljač položaja dizajniran je za sljedeće svrhe:
- kontrola i mjerenje pokreta mehanizama, radnih tijela strojeva i drugih predmeta;
- povratna veza u robotičkim i automatizacijskim sustavima;
- određivanje udaljenosti do objekata;
- ispitivanja u laboratorijima, praćenje rada mehanizama.
Vrste senzora
Upotreba potenciometrijskog senzora ovisi o vrsti:
- T / TS je visoko precizni instrument (0,075%) koji djeluje u području aksijalnih pomaka od 150 mm. Prikladno za periferne brzine do 10 m / s. Dizajn - osiguravanje pomicanja šipke u dva smjera prema principu djelitelja napona.
- TR / TRS - isti kao i prethodni, ali s povratnom oprugom. Pomak doseže 100 mm. Izdržava veća bočna opterećenja na vrhu.
- TE1 je model koji sadrži elektronički krug za normalizaciju signala s analognim izlazom.
- TE1 s povratnom oprugom - modifikacija za rješavanje šireg raspona zadataka. Senzor je stabilniji s povećanim bočnim opterećenjima.
- TEX je potenciometrijski senzor s okretnom glavom i prati linearno kretanje predmeta do 300 mm. Okretni spoj olakšava ugradnju i osigurava dug radni vijek.
- TEX s navojem pogonskog štapa. Omogućava čvrsto učvršćivanje predmeta.
- TEX s povratnom oprugom ne zahtijeva kruto pričvršćenje predmeta na šipku.
- TX2 s okretnom glavom ili s pričvrsnim stezaljkama. Koriste se u teškim radnim uvjetima. Razina zaštite je IP 67, točnost - 0,05%.
Uporaba potenciometara u senzorima tlaka
Radni parametri raznih uređaja povoljno se pretvaraju u električne signale. Potenciometrijski senzor tlaka tekućine ili plina koristi se u sustavima za dovod goriva u automobilima, plinovima na autocestama itd. Obično su to membranski mjerni uređaji.
Pod djelovanjem razlike tlaka s obje strane membrane kreće se. Istodobno se i klizač rotira. Ako je tlak P0 i Pi jednake su jedna drugoj, motor ide u prvobitni lijevi položaj, pri čemu se postavlja početni otpor uređaja. Kad pi smanjuje se, membrana se pomiče udesno, a klizač postavlja četku potenciometra u položaj koji odgovara padu tlaka.
Da bi se smanjila pogreška diskretne promjene u potenciometru, broj okretaja na njemu je najmanje 100. To se može potpuno eliminirati pomicanjem četke duž osi kalibrirane žice rechord-a.
Dizajni senzora
Potenciometrijski senzor linearnog pomaka sastoji se od dielektričnog okvira različitih oblika (ploče, cilindri, prstenovi itd.), Na koji je namotana izolirana žica, pričvršćena stezaljkama i pričvršćena stezaljkama na krajevima. Metalna četka kreće se duž namota. Za senzore rotacijskog tipa, okviri su prstenasti, uzdužni - ravni. Na mjestima dodira s motorom nema izolacije na žici.
Terminali se napajaju. Izlazni signal uzima se između jednog kraja žice i kontakta četke, iako postoje i druge sheme povezivanja.
Svaki linearni potenciometrijski senzor ima statičku karakteristiku u obliku ovisnosti vrijednosti izlaznog signala o pomaku kontakta četke.
zaključak
Potenciometrijski senzor mora biti pouzdan, prikladan i izdržljiv kada se koristi u mjernoj tehnologiji i u automatskim upravljačkim sustavima. Uređaji za nadzor položaja objekata razlikuju se u principu rada i vrsti izlaznih signala koji moraju biti u skladu sa normama.