Реостатные измерительные преобразователи (пип)

Витки имеют равномерную намотку, поэтому статическая характеристика близка к линейной. Если величина Х_вх – это есть линейное перемещение, то запись статической и математической характеристики примет вид Х_вх = ke.

Если величина Х_вх, есть α, то статическая характеристика Х_вх = k*α, а k = tg α, где k – чувствительность датчика и равен U_пит / L.

1 – имеет сопротивление r_n = ∞ и сопротивление самого датчика r₀ = 0;

2 – при r₀* r_n = 0,5

3 – при r₀ = r_n.

Чувствительность датчика составляет 3-5 В/мм.

Ступенчатость статической характеристики

Величина скачка напряжения при переходе ползунка с одного витка на другой ∆U_ск=U_пит/W, W-число витков

Порог чувствительности X_пор=l/W

Входное усиление на ползунке зависит от силы нажатия ползунка на намотку (контактное усиление) и от коэффициента трения.

Мощность сигнала на выходе: P_вых=P_н=U²_вых/R_н.

Потребляемая мощность: P_потр=U²_пит/R_обм.

В САР необходимо, чтобы с изменением знака отклонение входного сигнала (регулируемой величины) от заданного значения изменялся и знак сигнала управления. Для этого используются схемы включения ПИП, образующие двухтактный реверсивный реостатный преобразователь, в котором знак выходного сигнала соответствует знаку входного.

Линейные датчики

Для схем с 2-я ползунками рис. (в) и рис. (г) статическая характеристика соответствует виду II, а рис. (а) и рис. (б) статическая характеристика соответствует виду I. Чувствительность схем с 2-я ползунками выше чем с одним.

Нелинейные датчики.

В этих датчиках связь выходного сигнала и входной величины может быть описано математическими зависимостями вида:

Для получения статической характеристики необходимо:

1) Изменить диаметр проволоки в намотке;

2) Изменить шаг обмотки;

3) Применяют каркас сложного профиля;

4 ) Шунтируют участки линейных потенциометров сопротивления случайной величины.

Погрешности датчика могут быть вызваны люфтом в конструкции подвижного контакта и ослабления щётки (контакта) при изменении нагрузки.

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 ∆X_пор>D_пров , что ограничивает применение при измерении малых перемещений; ограниченное использования при переменном токе повышенной частоты(до 1 кГц).

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

Недостаток:

высокое переходное сопротивление.

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.