50. Потенциометрические датчики.

Потенциометрические датчики не утратили своего значения до сего времени в силу своей простоты и высокой линейности. Датчики этого типа представляют собой сопротивление, изменяющееся под действием измеряемой величины - перемещения или угла поворота. В проволочных потенциометрических датчиках сопротивление образуется плотной однослойной обмоткой из калиброванной проволоки, которая изготавливается из нихрома или иного материала с высоким удельным сопротивлением. По обмотке перемещается скользящий или катящийся элемент (движок). Через резистор, образованный обмоткой, протекает стабильный ток силой 1 мА или 10 мА, и он создает падение напряжения на той части сопротивления резистора, которая находится между движком и общей точкой. Объект, положение или угол поворота которого требуется измерить, жестко связан с этим движком. В линейных датчиках это напряжение пропорционально измеряемой величине и является выходным сигналом датчика. Резистор может быть выполнен не только из калиброванной проволоки, но из проводящего пластика. У датчика с однополярным выходным сигналом, выходное напряжение, представленного изменяет полярность в зависимости от положения движка относительно середины резистора. Диапазон перемещений, преобразуемых потенциометрическими датчиками, довольно широк и составляет от 10 мм до 2.0 м. Потенциометрические датчики угла поворота имеют диапазон входных углов: однооборотные, - до 355, многооборотные - до 7200. Многооборотные датчики имеют не круглый, а плоский резистор, как у датчиков перемещения. В этих датчиках преобразование угла поворота в перемещение выполняется винтовой парой. Проволочные датчики уступают датчикам с резистором, выполненным из проводящего пластика, в отношении линейности - из-за влияния сопротивления витков намотки, и в отношении устойчивости к износу пары движок - резистор. Все потенциометрические датчики чувствительны к вибрациям, тряске, ударам, из-за чего может пропадать контакт движка с резистором. Проволочным потенциометрическим датчикам легко придается нелинейная функция преобразования заданного вида. С этой целью обмотка наматывается на каркас, толщина которого изменяется в соответствии с желаемой функцией.

51.Тензорезисторные датчики.

Тензодатчик (тензорезисторный датчик) - преобразователь силы, измеряющий массу методом преобразования измеряемой величины (массы) в другую измеряемую величину (выходной сигнал) с учетом влияния силы тяжести и выталкивающей силы воздуха, действующих на взвешиваемый объект.

1. Упругий элемент - тело воспринимающее нагрузку, изготавливается преимущественно из легированных углеродистых сталей предварительно термообработанные, для получения стабильных характеристик. Конструктивно может быть изготовлен в виде стержня, кольца, тел вращения, консоли. Широкое распространение получили конструкции в виде стержня (или нескольких стержней);

2. Тензорезистор - фольговый или проволочный резистор, приклеенный к упругому элементу (стержень), изменяющий свое сопротивление пропорционально деформации упругого элемента, которая в свою очередь пропорциональна нагрузке;

3. Корпус датчика - предназначен для защиты упругого элемента и тензорезистора от механических повреждений и влияния окружающей среды. Имеет различное исполнение IP (Ingress Protection Rating) в соответствии с международным стандартом IEC 60529 (DIN 40050, ГОСТ 14254-96);

4. Герметичный ввод (кабельный разъем) - предназначен для подключения тензодатчика ко вторичному прибору (весовой индикатор, электронный усилитель, АЦП ) при помощи кабеля. Возможны варианты подключения по 6-ти и 4-х проводной схеме. Тензодатчики комплектуются, кабелями различной длинны, существуют конструкции с возможностью замены кабеля;

Принцип действия тензодатчика основан на измерении изменения сопротивления тензорезисторов наклееных на упругое тело, которое под действием силы (вес груза), деформируется и деформирует размещенные на нем тензорезисторы.

Конструкция тензорезистора представляет собой (Рисунок 3):

1. Проволочная или фольговая решетка - изготавливается из металлической нити диаметром 20-25 мкм из константана, манганина;

2. Подложка - основание, на которое наносится решетка тензорезистора, выполнено из бумаги, пленки, синтетического материала стойкого к деформациям;