2.2.1. Контактные преобразователи

Контактными называются преобразователи, в которых измеряемое механическое перемещение преобразуется в замкнутое или разомкнутое состояние контактов, управляющих измерительной цепью. Входной ве­личиной контактных преобразователей является пространственное пе­ремещение.

Простейший однопредельный контактный преобразователь приведен на рис. 7. При перемещении мембраны происходит замыкание или размыкание контактов. Данные преобразователи применяются в основном в реле и сигнализаторах давления. В контактных цепях с потреблением мощности сигнальными, измерительными или исполнительными элементами меньше 50...60 мВт, их включают непосредственно в цепь контактного преобразователя. Если же эти элементы потребляют большую мощность, то для избежания образования дуги в момент разрыва контактов, их включают через усилители.

2.2.2. Реостатные преобразователи

Реостатным называется преобразователь, движок которого пере­мещается в соответствии со значением измеряемой неэлектрической величины. Входной величиной реостатных преобразователей является перемещение движка, которое может быть угловым (рис. 13) либо ли­нейным. Выходной величиной преобразователя является активное со­противление, распределенное линейно или по некоторому закону по пути движения.

На рис. 14 показано устройство преобразователя. На каркас 1 из изоляционного материала намотана с равномерным шагом проволока Изоляция проволоки на верхней грани каркаса зачищена, и по металлу проволоки скользит щетка 3. Добавочная щетка 5 скользит по токо­съемнику кольца 4. Обе щетки изолированы от приводного валика 6.

Реостатные преобразователи обычно изготавливают из тонкой проволоки, намотанной на каркас из пластмассы или на изолированную проволоку.

Реостатные преобразователи являются, как и контактные, ступенчатыми (дискретными) преобразователям, шаг квантования ко­торых зависят от числа витков. Число витков обычно выбирается не меньше 100-200. В ряде случаев принимаются функциональные реостат­ные преобразователи с нелинейным распределением сопротивления вдоль каркаса, например, изменением высота каркаса (см. рис. 14), шунтированием части лилейного реостата постоянными сопротивлениями, применением намотки с переменным шагом, намотки отдельных участков каркаса проводами разного диаметра или проводами с разными удель­ными сопротивлениями.

2.2.3. Тензорезисторы

В основе работы тензорезисторов лежит явление тензоэффекта, заключающегося в изменении активного сопротивления проводов при их механической деформации.

Характеристикой тензоэффекта материала является коэффициент относительной тензочувствительности К, определяемой как отношение изменения сопротивления к изменению длины проводника:

где – относительное изменение со­противления проводника;

– относительное изменение длины проводника.

Рис. 14. Реостатный преобразователь

Тензопреобразователи, выполняемые из металлической проволоки или фольги, применяются в качестве передающих преобразователей в измерительных устройствах для измерения переменного во времени давления, преобразованного предварительно в деформацию.

Для создавающихся промышленных быстродействующих приборов давления наиболее перспективными являются полупроводниковые тензопреобразователи. Они обладают более высокой тензочувствительностью по сравнению с металлическими тензорезисторами и позволяют с по­мощью усилителя получить унифицированный выходной сигнал постоян­ного тока 0-5 мА.

Тензорезисторы подразделяются на наклеиваемые и ненаклеивае­мые.

Наклеиваемые тензорезисторные преобразователи выполняются из уложенной зигзагообразно и приклеенной специальным клеем 4 на по­лоску тонкой прочной бумаги 3 (или пластмассы) проволоки 1 диамет­ром 0,01...0,05 мм (рис. 15).

Рис. 15. Проволочный тензопреобра зовате ль

К концам проволоки тензорезистора припаяны или приварены выводные провод­ники 2 диаметром 0,5 и длиной 40 мм, служащие для включения терморезисторов в измерительную цепь.

В качестве материала для проволоки используются обычно сплавы меда и никеля, никеля и хрома, никеля и железа и др.

Для измерения относительных удли­нений во многих направлениях применяют тензопреобразователи, имеющие три или четыре проволочных тензорезистора, соответствующим образом ориентированные и наклеенные на общую подложку.