Параметрические преобразователи. Резисторные преобразователи. Потенциометрические преобразователи

Неэлектрические преобразователи подразделяются на механи­ческие, пневматические и др.

К числу основных характеристик и показателей преобразовате-uplift автоматических устройств относятся: характеристика управле­ния, чувствительность, порог чувствительности, динамические свой­ства, погрешности преобразования, наибольшая мощность выход­ного сигнала, диапазон изменения входного сигнала.

Преобразователи имеют обычно непрерывную характеристику управления tj = f(x)_tкоторая может быть линейной y-Sx, где S — чувствительность, и нелинейной (см. рис. 1.1). Часто требуется линейная характеристика, но в ряде случаев необходима конкрет­ная нелинейная зависимость «/=/(*), например, для функциональ­ных преобразователей счетно-решающих устройств.

А.  ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ  ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Параметрические преобразователи (чувствительные элементы) обычно преобразуют иеэлектрические входные величины в парамет­ры электрических цепей У?, L, С и М и соответственно подразделяют­ся на резисторные, индуктивные, емкостные и трансформаторные. Эти элементы требуют дополнительных источников питания.

Параметрические преобразователи используются главным обра­зом для преобразования перемещений, давлений, механических на­пряжений, температур в величины электрического напряжения, тока, частоты и др.

§ 2.2. РЕЗИСТОРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Принцип действия резисторных преобразователей (чувствитель­ных элементов) основан на изменении электрического сопротивле­ния Rпри изменении длины /, сечения sили удельного сопротивле­ния р резистора, так как в общем случае R = pl/s. Кроме того, используют изменение контактного сопротивления и фотосопротив­ления при изменении соответственно контактного давления и осве­щенности. Исходя из этого резисториые преобразователи подразде­ляют на иотеициометрические, теизорезисторы, терморсзисторы, угольные, фоторезисторы.

Потепциометрические преобразователи основаны на изменении сопротивления Rрезистора в зависимости от изменения его длины /, а тензорезисторы — на изменении одновременно величин р, /, sв зависимости от приложенного усилия.

Терморезисторы основаны на изменении сопротивления Rn за­висимости от изменения температуры, а угольные преобразовате­ли— на изменении контактного сопротивления между частицами угля при изменении давления.

Фоторезисторы изменяют свое сопротивление в зависимости от величины освещенности.

Потенциометрические преобразователи

Потенциометрический преобразователь (потенциометр) пред­ставляет собой переменный резистор, подвижный контакт которого перемещается под воздействием механического усилия. Величина сопротивления переменного резистора зависит от положения по­движного токосъемного контакта.

Потепциометрические преобразователи служат для преобрази-нация угловых или линейных механических перемещений в соответ­ствующие изменения сопротивления, напряжения или тока.

Переменные резисторы выполняются из различных материа­лов—обмоточного провода, металлических пленок, полупроводни­ков и т. д.

Широкое применение в устройствах автоматики получили про­волочные потенциометрические преобразователи непрерывной на­мотки. Такой потенциометрический преобразователь непрерывной намотки состоит из каркаса, обмотки и подвижного токосъемного контакта обычно в виде щетки или движка, скользящего но виткам провода, очищенного в месте контактирования от изоляции.

Каркас выполняется из изоляционного материала или металла, покрытого слоем изоляции. По форме каркасы бывают плоскими, цилиндрическими и кольцевыми.

Для обмоточного провода потенциометрических преобразовате­лей используют сплавы с высоким удельным сопротивлением: ман­ганин, константен, нихром. Когда требуется повышенная износоус­тойчивость или контактные давления щетки по техническим усло­виям невелики, применяют сплавы из благородных металлов: платины с иридием, платины с палладием и др. Диаметр обмоточ­ного провода в зависимости от необходимой точности и величины сопротивления составляет 0,03-т-0,1 мм (для преобразователей вы-ского класса точности ) и 0,34-0,4 мм для преобразователей низ­кого класса точности). Обмоточный провод покрывают эмалью или слоем окислов.

Подвижный контакт выполняют в виде двух-трех параллельных проволок или пластинчатых щеток; при этом материалом служат сплавы платины с иридием, платины с бериллием, серебро или фос­фористая бронза. Для надежной работы щетку прижимают к об­мотке с контактным усилием (0,5-М5) 10~²Н.

Провод наматывают на каркас с некоторым механическим на­тяжением, зависящим от материала и диаметра провода. Натяже­ние должно быть таким, чтобы при изменении температуры провод не распускался, так как обычно коэффициенты линейного расшире­ния материалов корпуса и провода различны. Кроме того, материал провода не должен достигать предела упругости при растяжении, обусловленном нагревом корпуса.