4. Потенциометрические датчики
Потенциометрические устройства широко используются для преобразования линейного х или углового перемещений (входная величина) в электрический сигнал постоянного или переменного тока (выходная величина). Преобразование перемещений в напряжение (или ток) осуществляется в соответствии с требуемыми функциональными зависимостями U = f(x), U = f().
Рис. 1.36. Потенциометрические датчики
Конструктивно потенциометрическое измерительное устройство (рис. 1.36, а) состоит из каркаса 1 (прямого или кругового), обмотки 2 (из константа, манганина, изабелина, никелина) и движка 3. В последнее время находят применение непроволочные (пленочные) потенциометры, в которых функцию обмотки выполняет пленка из благородного металла радия, нанесенная на стекло.
Если движок потенциометра связать с каким-либо первичным чувствительным элементом (мембрана, поршень и т. п.), то входной величиной может быть ускорение, усилие, давление и т. п.
Для устройств согласно схемам на рис. 1.36, а, б напряжение на выходе определяется из выражений:
Для схемы на рис. 1.36, в зависимость U2 = f(x) имеет нелинейный характер и только при значениях Rм приобретает линейный характер. Уменьшение нелинейности статической характеристики может быть достигнуто включением датчиков в мостовые схемы.
Для схемы на рис. 1.36, г:
Применение потенциометрических измерительных устройств в системах сельскохозяйственной автоматики иллюстрирует рис. 1.37.
Рис. 1.37. Примеры применения потенциометрических датчиков
В автоматической системе управления тракторным агрегатом (рис. 1.37, а) копирующий щуп 7 нажимным контактом 6 соединяется с одним из контактов 4 или 5, замыкающих цепь управляющих соленоидов 8 и 9. Одновременно замыкается потенциометр 1 и через соответствующее сопротивление блока 3 подается сигнал в цепь импульсного элемента 2. После зарядки конденсатора срабатывает реле и его контакт KV размыкает цепь соленоида. Тем самым регулируется длительность и амплитуда управляющего сигнала.
Механический контактный щуп 1 (рис. 1.37, б) в системе автовождения комбайна, выполненный в виде флюгер-копира, закрепляется на левом полевом делителе и прижимается к бровке пружиной 2. Отклонение копира 1 с помощью потенциометра 3 преобразуется в электрический сигнал. Демпфер 4 служит для гашения высокочастотных колебаний флюгера. Усилие, действующее на флюгер со стороны бровки нескошенного хлеба, зависит от жесткости растений, от плотности хлебостоя, поэтому при изменении плотности хлебостоя будут выдаваться ложные сигналы.
Известна конструкция потенциометрических преобразователей для определения потерь зерна комбайном (рис. 1.37, в, г). К корпусу одной из клавиш соломотряса на конечном его участке шарнирно прикреплена плоская пластина 1, которая опирается на пружину 2 и соединяется рычажной передачей 3 с движком реостата 4. Отклонение пластины и соответствующее перемещение движка реостата зависят от количества находящегося на ней зерна.
Такое же устройство (рис. 1.37, г) размещено в верхней головке колосового элеватора и служит для определения потерь зерна недомолотом.