1) Потенциометрические преобразователи

Резистивные датчики (потенциометры) отличаются тем, что их подвижный скользящий контакт связан с элементом, перемещение ко­торого контролируется. Обычно потенциометры выполняются изоли­рованным проводом из сплавов, обладающих повышенной коррозионной стойкостью и износоустойчивостью. В особых случаях в сплав входят платина, ири­дий, индий, серебро, золото. Формы каскадов могут быть очень разно­образны: в виде пластины, цилиндра, кольца.

Потенциометры характери­зуются следующими параметрами: величиной омического сопротив­ления резистивного элемента, линейностью выходной характеристи­ки, стабильностью сопротивления и режима работы, мощностью рас­сеяния, скоростью вращения и сроком службы. Возможные схемы включения датчиков представлены на рис. (16.17) .

Наиболее широко применяется потенциометрическая схема рис. (16.17, б). Если входное сопротивление измерительной схемы ве­лико, то выходное напряжение зависит только от значения контроли­руемого параметра (кривая 1 рис. 16.18). При реальных входных сопротивлениях измерительной системы выходная характерис­тика нелинейная (кривая 2). При отношении входного сопротивления нагрузки к полному со­противлению потенциометра 10-100, нелиней­ность выходной характеристики составляет (3-0,1)% соответственно. На практике пользуются линеаризованной выходной характеристикой по­тенциометра (кривая 3), которая проходит через точку максимального хода движка потенциометра (точка А). В датчике по схеме рис. (16.17, в) при перемещении скользящего контакта относительно центральной точки меняется полярность выходного сигнала.

Срок службы потенциометра зависит от скорости вращения оси движка и его кон­тактного давления на обмотку. Потенциометр безотказно работает при скоростях вращения не превышающих 100-150 об/мин. Срок службы потенциометров составляет 1-2 млн. циклов.

Потенциометры, применяемые в системах автоматического регули­рования, могут быть подразделены на следующие классы точности:

0,01-0,02 - высокоточные, имеют погрешность не более 0,02%;

0,05 - повышенной точности, имеют погрешность 0,05%;

0,1 - средней точности, имеют погрешность 0,1%;

0,2 - нормальной точности, имеют погрешность 0,2%.

Потенциометрические датчики применяются в системах переда­чи угла. Диапазон измерения линейных перемещений составляет от нескольких мм до десятков метров, угловых перемещений - от несколь­ких градусов до 360°. При измерении больших перемещений исполь­зуются многооборотные потенциометрические датчики. Разрешающая способность потенциометрических преобразователей составляет величины хода рабочего органа. Однако, потенциометрические преобразователи, несмотря на их простоту и малые габариты, находят все меньшее распространение из-за наличия скользящего контакта, снижающего надежность устройства и ограничивающего срок службы.

2) Индукционные машины систем синхронной связи - сельсины

Различают два вида систем синхронной связи: синхронного вращения ("электрический вал"); и синхронного поворота ("передача угла"). В простейшем случае "электрический вал" может быть реализован на двух одинаковых асинхронных двигателях с фазным ротором, обмотки статора которых питаются от одной и той же сети трехфазного тока, а обмотки ротора соединены друг с другом (рис.5.1).

Рис. 5.1. Схема "электрического вала"

Системы передачи угла осуществляются с помощью специальных индукционных микромашин - сельсинов. Сельсинами называются электрические микромашины переменного тока, обладающие свойством самосинхронизации.

Сельсины бывают трехфазные и однофазные. Трехфазные сельсины конструктивно ничем не отличаются от асинхронных двигателей с фазным ротором. Однако они не получили большого распространения из-за неравенства синхронизирующих моментов при повороте ротора по полю и против поля.

Однофазные сельсины конструктивно похожи на синхронные машины малой мощности, обмотка возбуждения которых питаются переменным током.

В системах автоматики "передача угла" осуществляется по двум, принципиально разным схемам: индикаторной и трансформаторной.

Индикаторная схема используется там, где на приемной оси небольшой момент статического сопротивления (стрелка, шкала прибора и т.п.). В этих схемах сельсин-приемник самостоятельно отрабатывает угол, заданный датчиком.

Трансформаторная схема применяется в тех случаях, когда на приемной оси имеется значительный момент сопротивления. В таких схемах сельсин-приемник лишь управляет мощным силовым двигателем, осуществляющим поворот какого-то механизма.

Строго говоря, в каждой схеме должны использоваться свои сельсины: индикаторные или трансформаторные, хотя один и тот же сельсин может работать в любой из них.

Устройство сельсинов

Сельсины состоят из статора и ротора. Они имеют одну обмотку возбуждения и три, сдвинутых в пространстве на 120⁰ и соединенных в звезду, обмотки синхронизации. Сельсины бывают контактные и бесконтактные.

Большим недостатком контактных сельсинов является наличие скользящего контакта, переходное сопротивление которого может изменяться в довольно широких пределах. Это снижает точность передачи угла и уменьшает надежность работы систем синхронной связи. Широкое распространение получили бесконтактные сельсины, не имеющие указанного недостатка. Недостатком бесконтактных сельсинов является худшее использование активных материалов. Их масса примерно в 1,5 раза больше, чем контактных. Объясняется это большими воздушными зазорами, вследствие чего сельсины имеют значительные потоки рассеяния и большие намагничивающие токи.