Potentiometric sensor: paglalarawan, aparato at circuit

Sa teknolohiya, ang mga instrumento ay malawakang ginagamit upang masukat ang kadami ng mga pag-iwas sa mga bagay sa kanilang pag-convert sa mga signal ng elektrikal. Ang potentiometric sensor sa karamihan ng mga disenyo ay isang rheostat at isang sliding contact na konektado sa bagay, kung saan tinanggal ang signal. Ang parameter ng output ay ang halaga ng elektrikal na pagtutol, depende sa angular o linear na paggalaw ng elemento na maaaring ilipat.

Prinsipyo ng operasyon

Ang potensyomiter ay nag-convert ng mga linear o angular na mga pag-iwas sa naaangkop na mga boltahe, kasalukuyan o mga halaga ng pagtutol. Dahil dito, posible na gumana sa maraming mga hindi de-koryenteng dami: presyon, antas, rate ng daloy, atbp.

Ang Potentiometric sensor, ang prinsipyo kung saan ay upang masukat ang pag-aalis o lokasyon ng posisyon, ay konektado sa pamamagitan ng kanilang mga palipat-lipat na contact ng variable risistor sa mga bagay. Maaari itong maging mga balbula, antenna, pagputol ng mga tool at marami pa. Matapos ang pagbibigay ng kapangyarihan sa sensor, ang signal ng posisyon ng potentiometer slider ay tinanggal mula dito, tulad ng isang divider ng boltahe.

Ang pangunahing paraan ng pagpaparehistro sa lahat ng mga modelo ay nananatiling pareho, ngunit may mga pagkakaiba sa istruktura. Ang signal ay maaaring makuha nang direkta o gamit ang isang electronic circuit matapos ang pagproseso at pag-normalize. Mahalaga na natutugunan nito ang ilang mga pamantayan.

Mga kalamangan ng potentiometric sensor

• Ang pagiging simple ng disenyo.
• Mababang gastos.
• Magandang resolusyon.
• Compact at magaan ang timbang.
• Ang katatagan ng mga pagbasa.

Disenyo

Ang mga potenteometric wire sensor sensor ay pangkaraniwan sa industriya. Mayroon silang mataas na katumpakan at katatagan, may maliit na mga halaga ng temperatura at paglaban sa paglipat at isang mababang antas ng ingay. Ang mga kawalan ay kinabibilangan ng: isang maliit na halaga ng paglaban, mababang resolusyon, pagsusuot ng mga gumagalaw na bahagi at limitadong paggamit kapag nagtatrabaho sa alternating kasalukuyang.

Ang mga aparato ay binubuo ng tatlong pangunahing elemento:

1. Wireframe. Ginawa ng heat-conduct insulating material o dielectric na coated metal, na hindi binabago ang mga sukat ng geometric kapag pinainit. Ang hugis ay maaaring nasa anyo ng isang singsing, isang hubog na plato, isang baras.
2. Nakakalas na paikot-ikot. Isinasagawa ito gamit ang eksaktong pagtula ng kawad, sa hakbang kung saan nakasalalay ang paglutas ng aparato.
3. Movable brush. Sa mga lugar ng pakikipag-ugnay nito sa paikot-ikot, ang mga pagliko ay nalinis ng pagkakabukod. Ang maililipat na contact sa mga aparato ay maaaring ilipat sa pagsasalin o pag-ikot. Sa huling kaso, ang mga aparato ay maaaring maging solong o multi-turn na pagpapatupad.

Mga Materyales

Ang frame ay gawa sa dielectric material: keramika, getinaksa, textolite, plastic. Mag-apply ng metal na may isang insulating coating. Ang mataas na thermal conductivity nito ay posible upang maayos na alisin ang init mula sa sensor wire.

Ang metal ng paikot-ikot ay may isang mataas na de-koryenteng resistivity, kaagnasan pagtutol, isang bahagyang temperatura epekto, hadhad at paglaban sa luha. Manganin, constantan, nickel-chrome alloy ay nakakatugon sa mga kinakailangang ito. Ang pag-ikot ay maaari ring maging lamella o pelikula.

Ang mga slide na contact ay binabawasan ang pagiging maaasahan ng mga sensor at kumplikado ang disenyo. Mga kawalan ng kawad potentiometer:

• mababang pagiging maaasahan ng mga contact;
• kawalang-tatag ng paglaban sa paglipat sa pagitan ng motor at paikot-ikot na dahil sa oksihenasyon at electroerosion ng kawad;
• bounce ng mga contact.

Ang mga konduktibong plastik, na mayroon ding mas mahusay na pagkakaugnay-ugnay, ay may isang mahusay na mapagkukunan.Ginagamit ang mga sensor batay sa mga ito kung saan kinakailangan ang mataas na pagiging maaasahan, lalo na sa aviation.

Ang mga contact brushes ay ginawa gamit ang pagdaragdag ng mga marangal na metal upang sila ay malambot kaysa sa materyal na paikot-ikot.

Mga scheme

Ang potenteometric na uri ng sensor ay may isang static na katangian - output boltahe U_labas mula sa paglipat ng contact X. Ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga parameter na ito sa isang na-load na potensyomiter ay karaniwang guhit:

U_labas = kX,

kung saan ang L ay ang haba ng sensor, k ang sensitivity (k = U_hukay/ L).

Sa katotohanan, ang potentiometric sensor ay naglalaman ng isang paglaban sa pag-load R_n sa susunod na link ng awtomatikong sistema ng kontrol, na nakakaapekto sa halaga ng U_labas

Ang mababang pagiging maaasahan ng mga sensor na nauugnay sa pagkawala ng contact, bukas na paikot-ikot na circuit o interturn circuit, ay humantong sa pangangailangan na baguhin ang diagram ng mga kable.

Kung ang pag-sign ng signal ng output ay hindi nagbabago, ang sensor ay tinatawag na unipolar. Ito ay isang simpleng aparato tulad ng isang variable na risistor.

Ang isang push-pull type potentiometric sensor circuit ay ginagamit para sa awtomatikong kontrol, kung saan ang tanda ng signal ay nagbabago sa output, depende sa kung ano ito sa input. Ang direksyon ng paggalaw ng kontrol ng nagtatrabaho na katawan ay nakasalalay dito.

Ang boltahe ay maaaring alisin mula sa brush at mula sa gitna ng potentiometer. Ang iba pang mga diagram ng kable ay ginagamit din. Kapag pinalakas ng direktang kasalukuyang, kapag ang maililipat na contact ay dumadaan sa kalagitnaan nito, ang tanda sa output ay nagbabago sa kabaligtaran. Kung ang boltahe ng AC ay inilalapat sa paikot-ikot, nagbabago ang yugto ng 180⁰.

Sa automation, ginagamit ang mga di-linear na katangian ng mga sensor. Para sa mga ito, ang diameter ng wire kasama ang paikot-ikot, ang hakbang ng mga paikot-ikot na pagbabago, ang mga kumplikadong hugis na mga frame ay ginagamit, ang mga seksyon ng mga potentiometer na may resistances ay shunted.

Mga katangian ng pagganap

Ang idle na tugon ng sensor ay isang tuwid na linya (R / R_n = 0). Ang paglihis ng mga curves mula dito ay nagdaragdag sa pagbawas ng paglaban sa pagkarga R_n.

Bilang karagdagan sa aktibong pagtutol, ang mga sensor ay may dinamikong naglo-load:

1. Transfer function.
2. Bahaging induktibo.
3. Sariling ingay sa panahon ng paglipat ng paglipat ng contact mula sa coil hanggang coil at mula sa pag-vibrate ng brush.

Ang paglaban sa pagitan ng contact ng engine at isa sa mga konklusyon ay tinatawag na output. Ang laki, kasalukuyang o boltahe ay sinusukat.

Mga error sa sensor

Ang mga sumusunod na error ay nakakaapekto sa aktwal na mga katangian ng mga sensor:

1. Patay na zone. Kapag ang contact ay pumasa mula sa isang pagliko ng wire papunta sa isa pa, nangyayari ang isang boltahe ng jump, ang halaga ng kung saan ay tinutukoy ng formula: DU = U_hukay/ W, kung saan ang W ay ang bilang ng mga liko.
2. Ang hindi pagkakapantay-pantay ng static na katangian na nauugnay sa pagbabagu-bago sa diameter ng wire kasama ang haba, ang resistivity at katumpakan ng paikot-ikot.
3. Ang pagkakaroon ng pag-play sa pagitan ng contact motor at ang manggas, na nakakaapekto sa kawastuhan ng mga pagbabasa.
4. Hindi pantay na presyon ng brush, na nakakaapekto sa halaga ng resistensya ng contact. Karaniwan, ang lakas ng pagpindot sa makina sa paikot-ikot ay ginagamit nang malaki. Gayunpaman, hindi ito laging posible na gawin, dahil ang puwersa mula sa mga sensitibong elemento (lamad, floats, bimetal plate) ay maliit.
5. Ang epekto ng paglaban sa elektrikal na pag-load R_n. Napili ang halaga nito 10 ... 100 beses na higit pa kaysa sa resistensya ng sensor.

Paghirang

Ang potentiometric posisyon transmiter ay idinisenyo para sa mga sumusunod na layunin:

• pagkontrol at pagsukat ng mga paggalaw ng mga mekanismo, mga nagtatrabaho na katawan ng mga makina at iba pang mga bagay;
• link ng puna sa mga robotics at automation system;
• pagpapasiya ng mga distansya sa mga bagay;
• mga pagsusuri sa mga laboratoryo, pagsubaybay sa pagpapatakbo ng mga mekanismo.

Mga Uri ng Sensor

Ang paggamit ng isang potentiometric sensor ay nakasalalay sa uri:

1. Ang T / TS ay isang instrumento na may mataas na katumpakan (0.075%) na tumatakbo sa hanay ng mga axial displacement na 150 mm. Angkop para sa peripheral na bilis hanggang 10 m / s. Disenyo - tinitiyak ang paggalaw ng baras sa dalawang direksyon ayon sa prinsipyo ng isang divider ng boltahe.
2. TR / TRS - pareho ng nauna, ngunit may isang bumalik na tagsibol. Ang pagdiskon ay umabot sa 100 mm. Ang mga overstands na mas mataas na lateral load sa tip.
3. Ang TE1 ay isang modelo na naglalaman ng isang elektronikong circuit para sa pag-normalize ng mga signal na may isang analog output.
4. TE1 na may pagbabalik ng tagsibol - pagbabago para sa paglutas ng isang mas malawak na hanay ng mga gawain. Ang sensor ay mas matatag na may nadagdagang mga pag-load sa pag-ilid.
5. Ang TEX ay isang potentiometric sensor na may isang swivel head at pagsubaybay sa mga gulong na paggalaw ng mga bagay hanggang sa 300 mm. Ang swivel joint ay pinadali ang pag-install at tinitiyak ang isang mahabang buhay ng serbisyo.
6. TEX gamit ang isang may sinulid na baras ng drive Ginagawa nitong posible na mahigpit na ayusin ang isang bagay.
7. Ang TEX na may isang bumalik na tagsibol ay hindi nangangailangan ng mahigpit na pag-attach ng bagay sa bar.
8. Ang TX2 na may swivel head o may mga clamp clamp. Ginagamit ang mga ito sa malubhang kondisyon ng pagpapatakbo. Ang antas ng proteksyon ay IP 67, katumpakan - 0.05%.

Ang paggamit ng potentiometer sa mga sensor ng presyon

Ang mga parameter ng operasyon ng iba't ibang mga aparato ay madaling mag-convert sa mga de-koryenteng signal. Ang isang potentiometric liquid o gas pressure sensor ay ginagamit sa mga sistema ng supply ng gasolina sa mga kotse, gas sa mga daanan, atbp Karaniwan ang mga ito ay mga aparato ng pagsukat ng lamad.

Sa ilalim ng pagkilos ng isang pagkakaiba-iba ng presyon sa magkabilang panig ng lamad, gumagalaw ito. Kasabay nito, ang slider ay umiikot. Kung ang presyon P₀ at P_at ay pantay-pantay sa bawat isa, ang engine ay pupunta sa orihinal na kaliwang posisyon, kung saan nakatakda ang paunang paglaban ng aparato. Kapag p_at nababawasan, ang lamad ay gumagalaw sa kanan, at ang slider ay nagtatakda ng potentiometer brush sa posisyon na naaayon sa pagbagsak ng presyon.

Upang mabawasan ang error ng isang discrete na pagbabago sa paglaban ng potentiometer, ang bilang ng mga liko sa ito ay ginawa ng hindi bababa sa 100. Maaari itong ganap na mapawi sa pamamagitan ng paglipat ng brush sa kahabaan ng axis ng calibrated rechord wire.

Mga Disenyo ng Sensor

Ang potentiometric linear displacement sensor ay binubuo ng isang dielectric frame ng iba't ibang mga hugis (plate, cylinders, singsing, atbp.), Kung saan ang isang insulated wire ay nasugatan, nakakabit sa mga clamp at naka-secure na may mga clamp sa mga dulo. Ang isang metal brush ay gumagalaw sa paikot-ikot. Para sa mga sensor ng isang rotary type, ang mga frame ay hugis-singsing, pahaba - tuwid. Sa mga lugar ng pakikipag-ugnay sa makina, walang pagkakabukod sa kawad.

Ang mga terminal ay pinapatakbo. Ang signal signal ay kinuha sa pagitan ng isang dulo ng wire at contact ng brush, bagaman mayroong iba pang mga scheme ng koneksyon.

Ang bawat linear potentiometric sensor ay may isang static na katangian sa anyo ng isang dependence ng halaga ng output signal sa pag-alis ng contact ng brush.

Konklusyon

Ang potentiometric sensor ay dapat na maaasahan, maginhawa at matibay kapag ginamit sa teknolohiya ng pagsukat at sa mga awtomatikong sistema ng kontrol. Ang mga aparato para sa pagsubaybay sa posisyon ng mga bagay ay naiiba sa prinsipyo ng operasyon at sa mga uri ng mga signal ng output, na dapat sumunod sa mga pamantayan.