Tehnoloģijā instrumenti tiek plaši izmantoti, lai izmērītu objektu pārvietojumu lielumu ar to pārvēršanu elektriskos signālos. Potenciometriskais sensors lielākajā daļā konstrukciju ir reostats un bīdāmais kontakts, kas savienots ar objektu, no kura signāls tiek noņemts. Izejas parametrs ir elektriskās pretestības vērtība atkarībā no kustamā elementa leņķiskās vai lineārās kustības.
Darbības princips
Potenciometrs pārveido lineāros vai leņķiskos pārvietojumus atbilstoši sprieguma, strāvas vai pretestības vērtībām. Sakarā ar to ir iespējams strādāt ar daudziem neelektriskiem daudzumiem: spiedienu, līmeni, plūsmas ātrumu utt.
Potenciometriskos sensorus, kuru princips ir izmērīt pozīcijas pārvietojumu vai atrašanās vietu, ar mainīgā rezistora kustīgajiem kontaktiem savieno objekti. Tas var būt vārsti, antenas, griezējinstrumenti un daudz kas cits. Pēc sensora barošanas potenciometra motora stāvokļa signāls tiek noņemts no tā, tāpat kā ar sprieguma dalītāju.
Pamata reģistrācijas metode visos modeļos paliek vienāda, taču pastāv strukturālas atšķirības. Signālu var uztvert tieši vai izmantojot elektronisko shēmu pēc tā apstrādes un normalizēšanas. Ir svarīgi, lai tas atbilstu noteiktiem standartiem.
Potenciometrisko sensoru priekšrocības
- Dizaina vienkāršība.
- Zemas izmaksas.
- Laba izšķirtspēja.
- Kompakts un viegls.
- Nolasījumu stabilitāte.
Dizains
Potenciometriski stieples kustības sensori ir izplatīti rūpniecībā. Viņiem ir augsta precizitāte un stabilitāte, tiem ir nelielas temperatūras un pārejas pretestības vērtības un zems trokšņa līmenis. Trūkumi ietver: nelielu pretestību, mazu izšķirtspēju, kustīgu detaļu nodilumu un ierobežotu izmantošanu, strādājot ar maiņstrāvu.
Ierīces sastāv no trim galvenajiem elementiem:
- Stiepļu rāmis. Izgatavots no siltumvadoša izolācijas materiāla vai ar dielektrisku pārklājumu metāla, kas karsējot nemaina ģeometriskos izmērus. Forma var būt gredzena, izliektas plāksnes, stieņa formā.
- Izolēts tinums. To veic ar precīzu stieples ieklāšanu, uz kuras pakāpiena ir atkarīga ierīces izšķirtspēja.
- Pārvietojama suka. Vietās, kur tā saskaras ar tinumu, pagriezienus notīra no izolācijas. Ierīcēs pārvietojamais kontakts var pārvietoties translācijas vai rotācijas virzienā. Pēdējā gadījumā ierīces var būt izpildītas ar vienu vai vairākiem pagriezieniem.
Materiāli
Rāmis ir izgatavots no dielektriskā materiāla: keramikas, getinaksa, tekstolīta, plastmasas. Uzklājiet metālu ar izolācijas pārklājumu. Tā augstā siltuma vadītspēja ļauj labi noņemt siltumu no sensora stieples.
Tinuma metālam ir augsta elektriskā pretestība, izturība pret koroziju, neliela temperatūras ietekme, nodiluma un nodilumizturība. Manganīns, konstants, niķeļa-hroma sakausējumi atbilst šīm prasībām. Apvīšana var būt arī lamella vai plēve.
Bīdāmie kontakti samazina sensoru uzticamību un sarežģī dizainu. Stieples potenciometru trūkumi:
- zema kontaktu uzticamība;
- pārejas pretestības nestabilitāte starp motoru un tinumu stieples oksidācijas un elektroerozijas dēļ;
- kontaktu lielība.
Vadītspējīgai plastmasai, kurai ir arī labāka linearitāte, ir liels resurss.Uz tiem balstīti sensori tiek izmantoti tur, kur nepieciešama augsta uzticamība, īpaši aviācijā.
Kontaktu sukas tiek izgatavotas, pievienojot cēlmetālus, lai tās būtu mīkstākas nekā tinuma materiāls.
Shēmas
Potenciometriskā tipa sensoriem ir statisks raksturojums - izejas spriegums Uārā no kustīga kontakta X. Attiecības starp šiem parametriem nenoslogotā potenciometrā parasti ir lineāras:
Uārā = kX,
kur L ir sensora garums, k ir jutība (k = Ubedre/ L).
Patiesībā potenciometriskais sensors satur slodzes pretestību Rn nākamajā automātiskās vadības sistēmas saitē, kas ietekmē U vērtībuārā
Sensoru zemā ticamība, kas saistīta ar kontakta, atvērtās ķēdes tinuma vai savstarpējas ķēdes zudumu, rada nepieciešamību mainīt elektroinstalācijas shēmu.
Ja izejas signāla zīme nemainās, sensoru sauc par vienpolāru. Tā ir vienkārša ierīce, piemēram, mainīgs rezistors.
Automātiskai vadībai tiek izmantota push-pull tipa potenciometriskā sensora shēma, kur signāla zīme mainās pie izejas atkarībā no tā, kāda tā ir pie ieejas. No tā ir atkarīgs darba ķermeņa vadības kustības virziens. 
Spriegumu var noņemt no sukas un no potenciometra vidus. Tiek izmantotas arī citas elektroinstalācijas shēmas. Ja strāvas avots ir līdzstrāva, kad kustīgais kontakts iet caur savu viduspunktu, zīme pie izejas mainās uz pretējo. Ja tinumam tiek pielietots maiņstrāvas spriegums, fāze mainās par 1800.
Automatizācijā tiek izmantoti sensoru nelineāri raksturlielumi. Šim nolūkam mainās stieples diametrs gar tinumu, mainās tinuma pakāpiens, tiek izmantoti sarežģītas formas rāmji, potenciometra sekcijas ar pretestību ir manevrētas.
Veiktspējas raksturlielumi
Sensora reakcija tukšgaitā ir taisna (R / Rn = 0). Līkņu novirze no tā palielinās, samazinoties slodzes pretestībai Rn.
Papildus aktīvai pretestībai sensoriem ir arī dinamiskas slodzes:
- Pārsūtīšanas funkcija.
- Induktīvā sastāvdaļa.
- Pašu radītais troksnis kustīgā kontakta pārejā no spoles uz spoli un no sukas vibrācijas.
Pretestību starp motora kontaktu un vienu no secinājumiem sauc par izeju. Tiek izmērīts tā lielums, strāva vai spriegums.
Sensora kļūdas
Sensoru faktiskos parametrus ietekmē šādas kļūdas:
- Mirušā zona. Kad kontakts pāriet no viena stieples pagrieziena uz otru, notiek sprieguma lēciens, kura vērtību nosaka pēc formulas: DU = Ubedre/ W, kur W ir pagriezienu skaits.
- Statisko raksturlielumu nevienmērīgums, kas saistīts ar stieples diametra svārstībām visā garumā, tā pretestība un tinuma precizitāte.
- Spēles esamība starp kontakta motoru un uzmavu, kas ietekmē rādījumu precizitāti.
- Nevienmērīgs sukas spiediens, kas ietekmē kontakta pretestības vērtību. Parasti dzinēja piespiešanas spēks pie tinuma tiek izmantots diezgan liels. Tomēr to ne vienmēr ir iespējams izdarīt, jo jutīgo elementu (membrānas, pludiņi, bimetāla plāksnes) spēks ir mazs.
- Elektriskās slodzes pretestības R ietekmen. Tās vērtība tiek izvēlēta 10 ... 100 reizes vairāk nekā sensora pretestība.
Iecelšana
Potenciometriskais stāvokļa raidītājs ir paredzēts šādiem mērķiem:
- mehānismu, mašīnu darba virsmu un citu priekšmetu kustību kontrole un mērīšana;
- atgriezeniskās saites saite robotikā un automatizācijas sistēmās;
- attālumu noteikšana līdz objektiem;
- pārbaudes laboratorijās, pārraugot mehānismu darbību.
Sensora veidi
Potenciometriskā sensora izmantošana ir atkarīga no veida:
- T / TS ir augstas precizitātes instruments (0,075%), kas darbojas aksiālo pārvietojumu diapazonā no 150 mm. Piemērots perifērajam ātrumam līdz 10 m / s. Dizains - stieņa kustības nodrošināšana divos virzienos pēc sprieguma dalītāja principa.
- TR / TRS - tāds pats kā iepriekšējais, bet ar atpakaļgaitas atsperi. Nobīde sasniedz 100 mm. Iztur lielāku sānu slodzi galā.
- TE1 ir modelis, kas satur elektronisko shēmu signālu normalizēšanai ar analogo izeju.
- TE1 ar atgriezes atsperi - modifikācija plašāka uzdevumu klāsta risināšanai. Sensors ir stabilāks ar palielinātu sānu slodzi.
- TEX ir potenciometriskais sensors ar grozāmu galvu un izseko objekta lineārajām kustībām līdz 300 mm. Grozāmais savienojums atvieglo uzstādīšanu un nodrošina ilgu kalpošanas laiku.
- TEX ar piedziņas stieni. Tas ļauj nekustīgi nofiksēt priekšmetu.
- TEX ar atpakaļgaitas atsperi nav nepieciešams stingri piestiprināt priekšmetu pie stieņa.
- TX2 ar grozāmu galvu vai ar stiprinājuma skavām. Tos izmanto smagos darba apstākļos. Aizsardzības līmenis ir IP 67, precizitāte - 0,05%.
Potenciometru izmantošana spiediena sensoros
Dažādu ierīču darbības parametri tiek ērti pārveidoti par elektriskiem signāliem. Automašīnas degvielas padeves sistēmās, gāzes uz automaģistrālēm utt. Izmanto potenciometrisko šķidruma vai gāzes spiediena sensoru. Parasti tās ir membrānas mērīšanas ierīces.
Spiediena starpības ietekmē uz abām membrānas pusēm tas pārvietojas. Tajā pašā laikā slīdnis arī griežas. Ja spiediens P0 un Pun ir vienādi viens ar otru, motors nonāk sākotnējā kreisajā pozīcijā, kurā tiek iestatīta ierīces sākotnējā pretestība. Kad pun samazinās, membrāna pārvietojas pa labi, un slīdnis potenciometra suku nosaka pozīcijā, kas atbilst spiediena kritumam.
Lai samazinātu potenciometra pretestības diskrētu izmaiņu kļūdu, uz tā izdarīto pagriezienu skaits ir vismaz 100. To var pilnībā novērst, pārvietojot suku gar kalibrētā rekorda stieples asi.
Sensora modeļi
Potenciometriskais lineārā nobīdes sensors sastāv no dažādu formu dielektriskā rāmja (plāksnēm, cilindriem, gredzeniem utt.), Uz kura ir ietīta izolēta stieple, piestiprināta pie skavām un nostiprināta ar skavām galos. Gar tinumu pārvietojas metāla suka. Rotācijas tipa sensoriem rāmji ir gredzenveida, gareniski - taisni. Vietās, kur ir saskare ar motoru, vadam nav izolācijas.
Termināli tiek darbināti. Izejas signāls tiek ņemts starp stieples vienu galu un sukas kontaktu, lai arī ir arī citas savienojuma shēmas.
Katram lineārajam potenciometriskajam sensoram ir statiskā īpašība, kas izpaužas kā izejas signāla vērtības atkarība no sukas kontakta pārvietojuma.
Secinājums
Potenciometriskajam sensoram jābūt uzticamam, ērtam un izturīgam, ja to izmanto mērījumu tehnoloģijā un automātiskās vadības sistēmās. Objektu atrašanās vietas uzraudzības ierīces atšķiras pēc darbības principa un izejas signālu veidiem, kuriem jāatbilst standartiem.