Чувствительность схем с двумя ползунками увеличивается в 2 раза.
Динамические свойства: при чисто активной нагрузке ПИП можно рассматривать как безинерционное усилительное звено: W(p)=k; при индуктивной нагрузке с наличием активной составляющей – как инерционное звено первого порядка: W(p)=k/(Tр+1).
Преимущества ПИП: простота конструкции, возможность получения линейной статической характеристики с высокой точностью, возможность работы на постоянном или переменном токах, малые переходные сопротивления, низкий температурный коэффициент сопротивления.
Недостатки: возможность отказов из-за наличия скользящего подвижного контакта (окисление, стирание контактной дорожки), сравнительно небольшие чувствительность и порог чувствительности ∆Xпор>Dпров , что ограничивает применение при измерении малых перемещений; ограниченное использования при переменном токе повышенной частоты(до 1 кГц).
Погрешности датчиков и причины, их вызывающие
При некоторых незначительных перемещениях ползунка ∆xвыходное напряжение не изменяется, то есть на статической характеристике имеется зона нечувствительности.
Нелинейность статической характеристики вызывается появлением люфта в конструкции подвижного контакта.
Существует необходимость регулирования нажатия щётки.
Для преодоления отмеченных недостатков проволочных ПИП используют:
1) непроволочные потенциометры с резистивными элементами на основе проводящей пластмассы: отличаются высокой разрешающей способностью, низким уровнем шумов, возможностью работы на высоких скоростях перемещения токосъёмника и высоких частотах;
2) фотоэлектрические и магниторезистивные потенциометры: отличаются повышенной износоустойчивостью, высокой надёжностью и скоростью регулирования выходного сигнала (но и высоким переходным сопротивлением);
3) жидкостные потенциометры, резистивные элементы которых получают спеканием смеси стекла с порошком окиси палладия, серебра или золота с органическим пластификатором;
4) потенциометры на эффекте Холла, МДП - структурах (металл, диэлектрик, полупроводник), на различных электрохимических явлениях.
Функциональные ПИП
В автоматических и вычислительных системах, кроме линейных, часто используют ПИП, в которых связь между входной и выходной величинами, может быть описана зависимостями вида: Uвых={kx2, k ln x, k sin x, kx1/2 ,….}.
Этого добиваются следующим образом:
· Изменением диаметра проволоки вдоль намотки;
· Изменением шага намотки;
· Применением каркаса определённой конфигурации;
· Шунтированием участков линейных потенциометров, сопротивлениями различной величины.
Вопросы для самопроверки
1. Функциональное назначение датчиков.
2. Дать классификацию датчиков.
3. Перечислить основные характеристики датчиков.
4. Перечислить требования к датчикам.
5. На каком физическом явлении основан принцип действия реостатных (потенциометрические) измерительных преобразователей?
6. Охарактеризовать динамические свойства потенциометрических датчиков.
7. Перечислить преимущества и недостатки реостатных датчиков.
8. Чем обусловлены погрешности реостатных датчиков?
9. Описать конструктивные особенности датчиков, используемых для преодоления недостатков проволочных реостатных датчиков.
10. Охарактеризовать конструктивные особенности функциональных ПИП.
ЛЕКЦИЯ 3.
Цель лекции – ознакомление с конструкцией, принципом действия индуктивных датчиков.
Задачи лекции
- изучить основные виды индуктивных датчиков
- изучить виды трансформаторных индуктивных датчиков
Вопросы, рассматриваемые на лекции
1. Индуктивные измерительные преобразователи. Однотактный индуктивный датчик. Двухтактные индуктивные датчики.
2. Трансформаторные индуктивные датчики. Датчики ферродинамического типа. Микросин.
Индуктивные измерительные преобразователи
Однотактный индуктивный датчик предназначен для измерения сравнительно малого углового или линейного механического перемещения (от доли микрометра до 3;5 мм) и для преобразования его в электрический сигнал переменного тока.
Индуктивный датчик представляет собой электромагнитный дроссель, индуктивность которого изменяется в зависимости от перемещения одной из деталей магнитопровода (якоря 3).
На рисунке представлена простейшая нереверсивная схема индуктивного датчика с плоскопараллельным воздушным зазором: сердечник 1 и якорь 3 выполнен из шихтованного магнитомягкого материала; 2 – медная обмотка. Частота f = 50 Гц (до нескольких кГц).
|
Статическая характеристика индуктивного датчика:
|
Угол наклона 
Идеальная характеристика построена в предположении, что активное сопротивление на много меньше индуктивного. Магнитное сопротивление магнитопровода на много меньше магнитного сопротивления воздушного зазора.
Недостатки:
1) фаза выхода сигнала не зависит от направления перемещения якоря.
2) наличие тока холостого хода.
3) большое значение входных усилий, уравновешивающих тяговое усилие электромагнита.
Увеличение напряжения питания датчика ведёт к увеличению чувствительности, но связано с увеличением габаритов и массы датчика.
Величина
напряжения питания датчика 
ограничивается
- допустимой
температурой перегрева датчика, определяемой из уравнения теплового баланса 
и
- допустимой величиной магнитной индукции в стальных частях магнитопровода (Вм=0,4 - 1,0 Тл).
Двухтактные индуктивные датчики.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
вносит погрешность,
так как эти величины соизмеримы при малых δ. При больших значениях δ
допущение 
также вносит
погрешность, так как активное сопротивление цепи 
соизмеримо с индуктивным 
.