În tehnologie, instrumentele sunt utilizate pe scară largă pentru a măsura amploarea deplasărilor obiectelor cu conversia lor în semnale electrice. Senzorul potențiometric în majoritatea desenelor este un reostat și un contact glisant conectat la obiect, din care este eliminat semnalul. Parametrul de ieșire este valoarea rezistenței electrice, în funcție de mișcarea unghiulară sau liniară a elementului mobil.
Principiul funcționării
Potentiometrul transformă deplasările liniare sau unghiulare la valorile de tensiune, curent sau rezistență corespunzătoare. Datorită acestui fapt, este posibil să lucrați cu multe cantități neelectrice: presiune, nivel, debit, etc.
Senzorii potențiometrici, al căror principiu este măsurarea deplasării sau a locației poziției, sunt conectați prin contactele mobile ale rezistenței variabile la obiecte. Poate fi supape, antene, scule de tăiat și multe altele. După furnizarea energiei către senzor, semnalul de poziție a glisorului potențiometrului este îndepărtat de la acesta, ca și în cazul unui divizor de tensiune.
Metoda de bază de înregistrare la toate modelele rămâne aceeași, dar există diferențe structurale. Semnalul poate fi luat direct sau folosind un circuit electronic după prelucrarea și normalizarea acestuia. Este important să îndeplinească anumite standarde.
Avantajele senzorilor potențiometrici
- Simplitatea proiectării.
- Cost redus.
- Rezoluție bună.
- Greutate compactă și ușoară.
- Stabilitatea lecturilor.
proiect
Senzorii potențiali de mișcare cu fir sunt frecvente în industrie. Au o precizie și stabilitate ridicate, au valori mici ale rezistenței la temperatură și tranziție și un nivel scăzut de zgomot. Dezavantajele includ: o cantitate mică de rezistență, rezoluție scăzută, uzura pieselor mobile și utilizarea limitată atunci când lucrați la curent alternativ.
Dispozitivele constau din trei elemente principale:
- Frame. Fabricat din material izolant termoconductor sau din metal acoperit cu dielectric, care nu schimbă dimensiunile geometrice atunci când este încălzit. Forma poate fi sub forma unui inel, a unei plăci curbate, a unei tije.
- Înfășurare izolată. Se realizează cu așezarea exactă a sârmei, pe care depinde rezoluția dispozitivului.
- Perie mobilă. În locurile de contact cu înfășurarea, virajele sunt curățate de izolație. Contactul mobil al dispozitivelor se poate mișca translațional sau rotativ. În ultimul caz, dispozitivele pot fi de execuție single sau multi-turn.
materiale
Cadrul este confecționat din material dielectric: ceramică, getinaksa, textolit, plastic. Aplicați metalul cu un strat izolant. Conductivitatea termică ridicată face posibilă îndepărtarea bine a căldurii din firul senzorului.
Metalul înfășurării are o rezistivitate electrică ridicată, rezistență la coroziune, un ușor efect de temperatură, rezistență la rupere și rupere. Aliajele de manganină, constantan, nichel-crom îndeplinesc aceste cerințe. Înfășurarea poate fi, de asemenea, lamelă sau film.
Contactele glisante reduc fiabilitatea senzorilor și complică designul. Dezavantajele potențiometrelor cu sârmă:
- fiabilitate scăzută a contactelor;
- instabilitatea rezistenței de tranziție între motor și înfășurare datorită oxidării și descărcării electrice a firului;
- saritura contactelor.
Materialele plastice conductive, care au și o liniaritate mai bună, au o resursă excelentă.Senzorii pe baza lor sunt folosiți acolo unde este necesară o fiabilitate ridicată, în special în aviație.
Periile de contact sunt făcute cu adăugarea de metale nobile, astfel încât acestea să fie mai moi decât materialul înfășurării.
scheme
Senzorii de tip potențiometric au o caracteristică statică - tensiunea de ieșire UO de la mutarea contactului X. Relația dintre acești parametri într-un potențiometru descărcat este de obicei liniară:
UO = kX,
unde L este lungimea senzorului, k este sensibilitatea (k = UPete/ L).
În realitate, senzorul potențiometric conține o rezistență la sarcină Rn în următoarea legătură a sistemului de control automat, care afectează valoarea UO.
Fiabilitatea scăzută a senzorilor asociați cu pierderea contactului, înfășurarea în circuit deschis sau circuitul de interturn duce la necesitatea modificării diagramei de cabluri.
Dacă semnalul de ieșire nu se schimbă, senzorul se numește unipolar. Este un dispozitiv simplu precum un rezistor variabil.
Un circuit senzor potențiometric de tip push-pull este utilizat pentru control automat, unde semnul semnalului se schimbă la ieșire, în funcție de ce se află la intrare. Direcția mișcării de control a corpului de lucru depinde de aceasta. 
Tensiunea poate fi îndepărtată de pe perie și din mijlocul potențiometrului. Sunt utilizate și alte diagrame de cablare. Când este alimentat cu curent continuu, când contactul mobil trece prin punctul său central, semnul de la ieșire se schimbă în sens opus. Dacă tensiunea de curent alternativ este aplicată înfășurării, faza se schimbă cu 1800.
În automatizare, sunt utilizate caracteristici neliniare ale senzorilor. Pentru aceasta, diametrul firului de-a lungul înfășurării, pasul înfășurării se schimbă, se folosesc cadre în formă complexă, secțiuni ale potențiometrelor cu rezistențe sunt evitate.
Caracteristici de performanță
Răspunsul inactiv al senzorului este o linie dreaptă (R / Rn = 0). Abaterea curbelor de la ea crește odată cu scăderea rezistenței la sarcină Rn.
Pe lângă rezistența activă, senzorii au și sarcini dinamice:
- Funcția de transfer.
- Componenta inductivă.
- Zgomot propriu în timpul tranziției contactului în mișcare de la bobină la bobină și de la vibrația periei.
Rezistența dintre contactul motorului și una dintre concluzii se numește ieșire. Mărimea, curentul sau tensiunea acestuia sunt măsurate.
Erori ale senzorului
Următoarele erori afectează caracteristicile reale ale senzorilor:
- Zona moarta. Când contactul trece de la un viraj la altul, apare un salt de tensiune, a cărui valoare este determinată de formula: DU = Ugroapă./ W, unde W este numărul de rotații.
- Neuniformitatea caracteristicii statice asociate cu fluctuațiile diametrului firului de-a lungul lungimii, rezistivitatea acestuia și precizia înfășurării.
- Prezența jocului între motorul de contact și manșon, ceea ce afectează precizia citirilor.
- Presiunea neuniformă a periei, afectând valoarea rezistenței la contact. De obicei, forța de apăsare a motorului la înfășurare este folosită destul de mare. Totuși, acest lucru nu este întotdeauna posibil, deoarece forța elementelor sensibile (membrane, plute, plăci bimetale) este mică.
- Efectul rezistenței la sarcină electrică Rn. Valoarea sa este aleasă de 10 ... 100 de ori mai mult decât rezistența senzorului.
numire
Emitatorul de poziție potențiometrică este proiectat pentru următoarele scopuri:
- controlul și măsurarea mișcărilor mecanismelor, corpurilor de lucru ale mașinilor și a altor obiecte;
- legătură de feedback în robotică și sisteme de automatizare;
- determinarea distanțelor față de obiecte;
- teste în laboratoare, monitorizarea funcționării mecanismelor.
Tipuri de senzori
Utilizarea unui senzor potențiometric depinde de tipul:
- T / TS este un instrument de înaltă precizie (0,075%) care funcționează în gama de deplasări axiale de 150 mm. Potrivit pentru viteze periferice de până la 10 m / s. Proiectare - asigurând mișcarea tijei în două direcții conform principiului divizorului de tensiune.
- TR / TRS - la fel ca și precedentul, dar cu un arc de întoarcere. Deplasarea ajunge la 100 mm. Rezistă la vârfuri cu sarcini laterale mai mari.
- TE1 este un model care conține un circuit electronic pentru normalizarea semnalelor cu o ieșire analogică.
- TE1 cu arc de întoarcere - modificare pentru rezolvarea unei game mai largi de sarcini. Senzorul este mai stabil, cu sarcini laterale crescute.
- TEX este un senzor potențiometric cu un cap pivotant și urmărește mișcările liniare ale obiectelor de până la 300 mm. Îmbinarea pivotantă facilitează instalarea și asigură o durată de viață lungă.
- TEX cu o tijă de antrenare filetată. Permite fixarea rigidă a unui obiect.
- TEX cu un arc de întoarcere nu necesită fixarea rigidă a obiectului la bară.
- TX2 cu cap pivotant sau cu cleme de fixare. Sunt utilizate în condiții de operare severe. Nivelul de protecție este IP 67, precizia - 0,05%.
Utilizarea potențiometrelor în senzorii de presiune
Parametrii de funcționare a diferitelor dispozitive sunt transformate în semnale electrice. Un senzor potențiometric de lichid sau de presiune a gazului este utilizat în sistemele de alimentare cu combustibil la mașini, gaz pe autostrăzi etc. În general, acestea sunt dispozitive de măsurare a membranei.
Sub acțiunea unui diferențial de presiune pe ambele părți ale membranei, se mișcă. În același timp, glisorul se rotește și el. Dacă presiunea P0 și Pși sunt egale între ele, motorul merge în poziția inițială stângă, la care este setată rezistența inițială a dispozitivului. Când pși scade, membrana se deplasează spre dreapta, iar glisorul fixează periuța potențiometrului în poziția corespunzătoare căderii de presiune.
Pentru a reduce eroarea unei schimbări discrete a rezistenței potențiometrului, numărul de rotiri pe acesta nu este mai mic de 100. Poate fi eliminat complet prin deplasarea periei de-a lungul axei sârmei reordonate calibrate.
Proiectare senzor
Senzorul potențialometric de deplasare liniară constă dintr-un cadru dielectric de diferite forme (plăci, butelii, inele etc.), pe care este înfășurat un fir izolat, atașat la cleme și fixat cu cleme la capete. O perie metalică se mișcă de-a lungul înfășurării. Pentru senzorii de tip rotativ, ramele sunt în formă de inel, longitudinale - drepte. În locurile de contact cu motorul, nu există izolație pe fir.
Terminalele sunt alimentate. Semnalul de ieșire este luat între un capăt al firului și contactul cu peria, deși există alte scheme de conectare.
Fiecare senzor potențiometric liniar are o caracteristică statică sub forma unei dependențe a valorii semnalului de ieșire de pe deplasarea contactului cu perie.
concluzie
Senzorul potențiometric trebuie să fie fiabil, convenabil și durabil atunci când este utilizat în tehnologia de măsurare și în sistemele de control automat. Dispozitivele de monitorizare a poziției obiectelor diferă în principiu de funcționare și de tipurile de semnale de ieșire, care trebuie să respecte standardele.