7.3.2 Потенциометрические датчики положения

Потенциометрический датчик (рис. 7.10) состоит из каркаса 1 с обмоткой из сплава с высоким удельным сопротивлением, скользящего контакта 2 и токопровода 3. В ряде конструкций вместо обмотки из проводника используются пленки.

Рис. 7.10. Потенциометрические датчики и устройства управления на их основе:

1 – каркас с обмоткой; 2 – скользящий контакт; 3 – токопровод

Каркас закрепляется неподвижно, а щетка соединяется механически с подвижной частью объекта, перемещение которого нужно измерить. При движении щетки изменяется активное сопротивление участка провода между ней и одним из выводов обмотки датчика. Это изменение сопротивления можно преобразовать в изменение тока или напряжения на выходе датчика.

Основными преимуществами потенциометрических датчиков являются: относительная простота конструкции, высокая точность и стабильность, низкий уровень собственных шумов, высокий уровень выходного сигнала. Недостатки датчика связаны со сложностью обеспечения стабилиности параметров подвижного контакта (из-за окисления контактирующих поверхностей и пр.).

Датчики данного типа могут быть как линейными, так и круговыми в виде кольца.

7.3.3 Индуктивные датчики

Индуктивные датчики отличает простая, компактная конструкция, высокая надежность и невысокая стоимость. Их использование не требует механического (контактного) воздействия на датчик со стороны объекта измерения.

Основными компонентами датчиков (рис. 7.11) являются: чувствительный элемент 2 с катушкой индуктивности, намотанной на ферритовый сердечник, генератор синусоидального напряжения 3, цепь сравнения (компаратор) 4 в датчиках-выключателях или блок линеаризации 6 в датчиках-измерителях расстояния и выходной усилитель сигнала 5.

6

Рис. 7.11. Индуктивный датчик положения:

1 – объект; 2 – чувствительный элемент; 3 – генератор; 4 – компаратор; 5 – выходной усилитель; 6 – блок линеаризации

После подачи напряжения питания перед активной поверхностью датчика генерируется электромагнитное поле, создаваемое катушкой индуктивности генератора. При появлении объекта в этой зоне снижается добротность колебательного контура и соответственно амплитуда его колебаний. По уровню уменьшения амплитуды электронная схема датчика определяет расстояние от объекта до датчика и генерирует выходной сигнал. В выключателях (бинарных датчиках) этот сигнал имеет два состояния: одно соответствует положению объекта в пределах зоны действия датчика, другое — вне зоны его работы. Переключение выходного сигнала датчика происходит тогда, когда металлический объект приближается к датчику на определенное расстояние. В датчиках-измерителях уровень (значение) выходного сигнала обратно пропорционален расстоянию между объектом и датчиком.

Основные преимущества индуктивных датчиков заключаются в малом потреблении энергии и отсутствии ложных срабатываний. Кроме того, они не вызывают помех в работе оборудования и не оказывают температурного воздействия на объекты. На практике индуктивные датчики используются чаще датчиков других видов.

Индуктивные датчики реагируют на любые металлические объекты в зоне своего действия путем переключения состояния выходного сигнала (выключатели) или изменения его значения (измерители). Рабочий диапазон индуктивных датчиков зависит от диаметра активной поверхности и электропроводности материала, введенного в рабочую зону.