10.2. Активті кедергінің параметрлік датчиктері

Параметрлік датчиктер автоматикада, телемеханикада және есептеу техникасында кеңінен қолданылады. Параметрлік датчиктерге реостатты, потенциометрлік және контактылы датчиктер жатады.

Контактылы датчик деп- механикалық орын ауыстыру бір немесе бірнеше электрлік сигналдарды басқаратын контактылардың тұйық немесе ашық күйіне түрлендіретін датчикті айтады. Контактыларды тұйықтаған кезде олардың арасындағы активті кедергі шексіздіктен үлкень емес мәнге дейін өзгереді, ал контактыларды ажыратқанда ол кері бағытта өзгереді, яғни үлкен емес мәннен шексіздікке дейін.

10.2 суретте контактылы датчик кескінделген , мұндағы 1-басқарылатын обьект (айналатын лента), 2-щуп, 3-контактылар, 4-оқшаулағыш материал (текстолит), лента қозғалған кезде контактылар тұйықталады, бұл дегеніміз, айналдыратын лента қалыңдығының бақылауын жүзеге асыратын сәйкес сигнал өтіп жатыр дегенді білдіреді.

Контактыны датчиктер көмегімен өлшеу жүргізудің ерекшелігі өлшеулердің дискреттілігі болып табылады, өйткені контактілер шуптың анықталған жағдайында тұйықталады және ажыратылады.

10.2 Сурет. Қарапайым контактылы датчик:

а) контактылер ажыратылған; б) контактылер тұйықталған

Контактылар датчиктің ең маңызды бөлігі болып табылады.

Датчик жұмысының сенімділігі мен дәлдігі көп жағдайларда контактылардың материалына және оларды дайындау сапасына байланысты болады. Датчик контактыларымен бөлінетін қуат аз болған сайын, контактылар жануы аз болады және датчик жұмысының дәлдігі соғұрлым жоғары болады. Контактыларға арналған материалды датчик жұмысының жағдайы есепке ала отырып таңдайды, нақтырақ айтсақ: контактыға берілетін кернеу, тізбекті басқаратын қуат, контактылы қысым және тағы басқа. Контактылар материалы үшін күміс, вольфрам, алтын, платина, платинаның иридимен қосылысын қолданады. Контактылы датчиктер машина жасау өнеркәсібінде, автоматты бақылау мен бұйымның сызықты өлшемдері бойынша сұрыптау кезінде кеңінен қолданады. Өлшеу дәлдігі 1-2 мкм-ді құрайды.

Бұл датчиктің артықшылықтарына: құрылысының қарапайымдылығы және 1-2 мкм -ге дейінгі салыстырмалы жоғары дәлдігі. Ал кемшіліктеріне: контактылыр жануы (контактыларды кезең сайын қорғау қажеттілігі) және контактыларды реттеу қажеттілігі.

Реостатты және потенциометрлі датчиктер.

Реостатты және потенциометрлі датчиктер бұрыштық немесе сызықты орын ауыстыруларды электрлік сигналдарға түрлендіруге арналған.

Реостатты датчик айнымалы кедергі түрінде орындалған қарапайым реостат түрінде болады, оның жылжымалы контактысы механикалық түрде түрленетін элементпен байланысқан.Әдетте олар сымды реостат түрінде болады, олардың белдемшелері бақылаушы немесе реттеуші параметрлер әсерінен жылжиды.

Құрылысы жағынан реостатты және потенциометрлі датчиктер каркастан тұрады, оған сым және белдемше оралады. Датчик каркасы текстолиттен, шыны текстолиттен, пластмассадан және оқшауланған лакпен немесе оксидті жабындымен жабылған, алюминий ерітінділерінен дайындалады.Алюминий ерітінділерінен дайындалған каркастар басқа каркастармен салыстырғанда біршама жылуды сақтай алады, бұл орамдағы тоқ тығыздығын жоғарылатуға және түрлендіргіштің сезімталдығын жоғарылатуға мүмкіндік береді. Каркастар цилиндрлік немесе жазық пластина түрінде, сондай -ақ сақина және сегмент түрінде орындалуы мүмкін. Каркасқа оралатын сымның үлкен жұмыстық кедергісі және кедергінің аз температуралық коэфиценті болуы керек. Реостатты және потенциометрлі датчиктердің орамдары үшін константалы, манганилі, нихромды жаңа константалы және басқа сымдар қолданылады. Аз контактылы қысымы бар датчиктер үшін күміс, платина және алтын ерітінділерінен дайындалған сымдар қолданылады. Реостатты және потенциометрлі датчиктің сипаттамасы сатылы болып табылады, өйткені бақылаушы және реттеуші параметрлердің үзіліссіз өзгерісіне бір орам кедергісінің мәніне тең болатын кедергінің сатылы өзгерісі сәйкес келеді.

Бұл жағдай өлшеу қателіктеріне алып келеді,оны сымның диаметрін азайту есебінен төмендетуге болады. Әдетте диаметрі аз сым қолданылады: датчикті жасау кезінде бақылаушы немесе реттеуші параметр бірлігіне датчиктің көп орамы болуына ұмтылады,бұл сипаттаманың сатылығының және өлшеу қателігінің ( ереже бойынша 100-200)төмендеуіне алып келеді.Белдемшенің ораммен қосылатын бөлігін көп жағдайларда күмістен немесе платинаның күміспен қосылған ерітіндісінен дайындайды. Белдемшенің орнына датчикте щетка қолданылуы мүмкін, ол паралель байланысқан, бірнеше сымдардан тұрады.

Тәжірибелерде потенциометрлі датчиктер қолданылады, ол кернеудібөлгіш сұлбасы бойынша қосылған, активті кедергі түрінде болады( 10,3 а - сурет). Потенциометрлі датчиктің шығыс кернеуі бос жүріс режимінде болады, егер жүктеме қосылмаған болса, келесі формула бойынша анықталады:

U_шығ =IRx=U (10.1)

мұндағы I - датчик тогы; Rx- датчиктің кірістерімен бөліміндегі кедергісі; U-датчиктің қорек кернеуі; R- датчиктің толық кедергісі.

Датчик орамы тегіс орындалған және ұзындық бірлігіндегі сымның кедергісі тұрақты деп есептелетін, онда келесі теңдеуді жазуға болады:

, (10.2)

мұндағы х-датчик ползуногының орын ауыстыруы; L - датчик орамының ұзындығы.

(10.1) формуласын (10.2) теңдеуіне қоя отырып, келесіні аламыз (10.3)

г мұндағы K= -тарату коэфиценті.

(10.2) формуладан потенциометрлік датчиктің статиналық сипаттамасы (10.3,б - сурет) бос жүріс режиміндегі жұмысы кезінде датчиктың шығыс кернеуі Uшығ мен оныңбелдемшесінің орын ауыстыруы Х арасындағы сызықты тәуелділік түрінде болады. Қарастырылып отырған датчик біртактылы болып табылады, себебі ол белдемшенің орын ауыстыруының х тек бір мәнін өлшеуге мүмкіндігін береді.