40. Реостатные датчики

Реостатным преобразователем называют реостат, движок которого перемещается под действием измеряемой физической (неэлектрической) величины. Естественной входной величиной реостатных преобразователей является перемещение движка, а выходной величиной – изменение сопротивления цепи при реостатном включении или изменение выходного напряжения при потенциометрической схеме включения.

Реостатный преобразователь конструктивно состоит из каркаса, выполненного из изоляционного материала, обмотки и щетки. Формы каркасов разнообразны: пластины, цилиндра, кольца и т.д. Материал каркаса должен обладать достаточной механической прочностью, жесткостью, влагостойкостью и теплостойкостью, чтобы не деформироваться при изменении температуры и влажности. Материал обмоточного провода должен обладать высоким удельным сопротивлением, малым температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), прочностью, коррозийной устойчивостью и износоустойчивостью. Для намотки применяется проволока из константана, манганина, фехраля, платины, платиноиридиевого сплава, сплава серебра с палладием, сплавов платины с серебром, рубидием и осмием. Диаметр провода от 0,03 мм до 0,3 мм. Провод реостатного преобразователя должен быть изолирован эмалью либо слоем окислов.

x

Рис. 3.2. Реостатное включение датчика

и его характеристика

Н а рис. 3.3 показано потенциометрическое включение датчика и его характеристика.

Рис. 3.3. Потенциометрическое включение датчика и его характеристика

При реостатном включении чувствительность определяется сопротивлением. Чем больше сопротивление, тем больше чувствительность. При потенциометрическом включении выходная величина определяется величиной питающего напряжения. Порог чувствительности определяется диаметром провода.

41.Индуктивные датчики

Индукционные датчики основаны на использовании закона электромагнитной индукции. Согласно закону электромагнитной индукции ЭДС в катушке (контуре) определяется формулой

Е = –dψ/dt,

где ψ – потокосцепление.

В датчиках второй группы постоянный магнит и катушка неподвижны, а индуцированная ЭДС наводится путем изменения магнитного потока вследствие колебаний полного магнитного сопротивления цепи. Конструкции таких датчиков показаны на рис. 3.30,в,г.

На рис. 3.30,в вращается индуктор 1 с зубцом относительно магнитной головки 2. Зазор минимальный между зубом индуктора и головкой не превышает 0,1 мм. При этом магнитное сопротивление минимально.

Р ис. 3.30. Конструкции датчиков скорости перемещения

Индукционные д-ки, представляющие собой небольшие генераторы постоянного либо переменного тока, используются в приборах для измерения скорости вращения валов (тахометры), а также в приборах для измерения скорости линейных и угловых перемещений.

42. Емкостные датчики.

Емкостные преобразователи находят широкое применение для преобразования перемещений, углов поворота, силы, диэлектрической проницаемости, размеров, уровня и других физических величин. Емкость плоского конденсатора определяется

где ε – диэлектрическая проницаемость, ε = ε₀ ε_r; ε₀ – диэлектрическая проницаемость вакуума, ε₀ = 8,85 пФ/м; ε_r – относительная диэлектрическая проницаемость (для воздушного диэлектрика ε_r = 1); S – площадь пластин; δ – расстояние между пластинами.

Н а рис. 3.32 представлены схемы емкостных датчиков линейных перемещений: а – с изменением зазора δ; б – дифференциальный преобразователь линейного перемещения; в – преобразователь емкостный с изменением площади пластин; г – дифференциальный преобразователь угла поворота; д – емкостный преобразователь перемещений с изменением диэлектрической проницаемости; е – емкостный преобразователь измерения линейных размеров диэлектрических изделий.

Рис. 3.32. Схемы емкостных преобразователей линейных перемещений