2.4. Люфт передачи и трение

Люфт передачи задающий вал-щетка, трение щетки вызывают дополнительные погрешности потенциометрического преобразователя. С целью их уменьшения в передаче используют пружины, выбирающие люфт, и применяют потенциометры с обмотками из благородных металлов с малой силой трения щетки.

2.5. Влияние нагрузки

Выше рассматривался ненагруженный делитель напряжения. Если же нагрузка потенциометра будет потреблять ток (делитель нагружен), то это вызовет дополнительные статические и динамические отклонения реального выходного напряжения U₂ от расчетного U₂_p=K_n, так как реальное напряжение U₂ зависит от величины и характера нагрузки. Статические отклонения приводят к дополнительной неравномерности характеристики преобразователя, а динамические отклонения возникают в тех случаях, когда нагрузка содержит реактивные сопротивления. При реактивных сопротивлениях в нагрузке напряжение U₂ зависит не только от положения щетки, но и от характера ее движения, определяемого скоростью, ускорением и т.д. Кроме этого, статические и динамические погрешности преобразователя, обусловленные нагрузкой, зависят и от его конкретной схемы. В табл. 2.1 приведены 5 конкретных схем преобразователей и результаты анализа дополнительных отклонений статической характеристики от расчетной, обусловленных влиянием конечного активного сопротивления нагрузки. В пп. 1,2 приведены схемы простейших делителей напряжения, у которых напряжение U₂ нагрузки может изменяться от нуля до напряжения питания без изменения знака. В пп. 3-5 представлены схемы делителей напряжения, у которых напряжение U₂ изменяет знак.

Методику анализа степени неравномерности характеристик проиллюстрируем примером исследования схемы, показанной в п.1 [1].

Выходное напряжение U₂ схемы пропорционально току I₂ нагрузки, т.е.

U₂=I₂R₂. (2.1)

Ток I₂ по теореме об эквивалентном генераторе, известной из курса ТОЭ, выражается

, (2.2)

где U_xx – напряжение на щетке при R₂= ,

R_вн – внутреннее сопротивление схемы.

Считая потенциометр идеальным, принимаем U_xx=U₁, где _m – относительный угол поворота щетки. Внутреннее сопротивление R_вн для данной схемы имеет вид:

R_вн=R₁.   2.3

Подставляя (2.2), (2.3) в (2.1), имеем

, (2.4)

где R₂/R₁ – коэффициент нагрузки. Относительная неравномерность характеристики:

 ,   2.5

где U₂_m – наибольшее значение напряжения U₂, равное в данном случае значению U₁;

U₂_p– расчетное значение, U₂_p =U₁. Поэтому

 .  2.6

Подставив в равенство (2.6) выражение (2.4), получим

   2.7

Знак минус указывает на то, что фактическое напряжение U₂ меньше расчетного. Оценим величину _m. Так как для всех величина , а коэффициент практически должен быть больше 1, то выражение (2.7) можно упростить, считая

 

Величина _m оценивается максимумом функции  Поэтому из условия

следует, что _mбудет наблюдаться при . На рис. 2.5 приведено семейство характеристик U₂=U₂() преобразователя, реализующего схему, приведенную в п.1 табл.2.1. Выражения для выходных напряжений и оценки относительной неравномерности _m для остальных схем, получаемые по рассмотренной методике, приведены в табл. 1.

Рис. 2.5

С целью уменьшения влияния нагрузки рекомендуется выбирать . Динамические погрешности, возникающие при наличии реактивных сопротивлений в нагрузке, анализируются в работе [1]. Здесь они не рассматриваются.