5.2.8. Потенциометрические датчики

Для преобразования угловых или линейных механических перемещений в соответствующие изменения сопротивления, напряжения или тока служит потенциометрический датчик, который представляет собой резистор, включенный по схеме потенциометра.

На каркасе из изоляционного материала размещена обмотка. По кромке провода обмотки перемещается контакт щетки, приводимой во вращение осью. Движок соединяет контакт щетки с щеткой токосъемного кольца. Ось вращения и движок электрически изолированы друг от друга. Напряжение питания подается на зажимы потенциометра, выходное напряжение снимается между одним из зажимов, на которые подается питание, и контактом, соединенных с токосъемным кольцом.

Элемент, угловое перемещение которого нужно преобразовать, механически связывается с осью, положение которой определяет сопротивление, а следовательно, выходное напряжение и ток в нагрузке. В качестве нагрузки может быть использован электроизмерительный прибор, например вольтметр, отградуированный в значениях угловых перемещений. Статическая характеристика потенциометрического датчика показывает зависимость выходного напряжения от контролируемого угла поворота подвижного контакта щетки в режиме холостого хода и при наличии нагрузки. Обычно стремятся к реализации линейной статической характеристики. Для этого необходимо выполнить соотношение , где – сопротивление потенциометра.

Потенциометрические датчики используют на тепловозах в качестве датчиков давления масла. Под давлением масла мембрана, воздействующая на шток, рычажную передачу и далее подвижной контакт потенциометра, прогибается.

Реостатные преобразователи с проволочной обмоткой являются сту­пенчатыми (дискретными) преобразователями, поскольку непрерывному изменению перемещения соответствует дискретное изменение сопротив­ления. Дискретный характер выходной величины определяет возникно­вение соответствующей погрешности дискретизации, которая уменьшается с увеличением числа витков обмотки. Поэтому реостатные преоб­разователи обычно имеют не меньше 100—200 витков обмотки. Указанная погрешность дискретизаций отсутствует в реохордных преобразователях, в которых щетка скользит вдоль оси калиброванной проволоки.

5.2.9. Гальванический преобразователь

Гальванические преобразователи основаны на зависимости ЭДС гальванической цепи от концентрации ионов в электролите иокисли­тельно-восстановительных процессов, происходящих на электродах. Наиболее широко гальванические преобразователи использу­ются в качестве приборовдля измере­ния активности(концентрации) водородных ионов. Они основаны на свойствах различных растворов (нейтральных, кислых, щелочных), которые зависят от концентрации в нихводородных ионов.

Гальванический преобразователь состоит из двух элементов: измерительного электрода, помещенного в исследуемый раствор, и вспо­могательного элемента, электродный потенциал которого должен оставаться постоянным. ИзмерениеЭДС гальванических преобразователей должно произ­водиться таким образом, чтобы через преобразователь не проходил ток, вызывающий погрешности от поляризации электродов ипадения напряжения на внутреннем сопротивлении преобразователя, которое при использовании стеклянных электродов составляет 10⁷-10⁹ Ом. Указанное требование делает необходимым применение электрометри­ческих усилителей или компенсационных измерительных приборов. Сле­дует также учитывать, что измерение давления с помощью гальванических преобразователей требует введения поправки на температуру.