ЭСА / ЛАБ_1а

ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ АВТОМАТИКИ

Лабораторная работа № 1а

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗИСТОРНОГО ДАТЧИКА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

Цель работы: изучение конструкций датчиков перемещения, схем их включения и статических характеристик «вход – выход» при различных сопротивлениях нагрузки.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Датчики перемещения широко используются для измерения линейных и угловых перемещений, ускорений, а также статических давлений. Резисторные датчики применяются при перемещениях от долей миллиметра до десятков метров и углов от нескольких градусов до .

Резисторный датчик перемещения представляет собой потенциометр реохордного типа, подвижный контакт которого через угловой рычаг соединен с входным штоком, выполненным в виде винта для задания их входного перемещения. Величина перемещения измеряется микрометром с круговой шкалой.

Датчик измеряет перемещение от 0 до 10 мм, следовательно, коэффициент передачи углового рычага составляет 1/10.

Резисторные датчики имеют три основные схемы включения: реостатную, потенциометрическую, мостовую.

Рис. 1. Схемы включения резисторных датчиков: а) реостатная; б) потенциометрическая; в) мостовая

Выходное напряжение реостатной схемы включения (см. рис. 1,а) определяется выражением:

(1)

где Х – входное перемещение, мм;

l_X – длина потенциометра, мм;

R – полное сопротивление датчика перемещения, Ом;

R_H – сопротивление нагрузки, Ом;

U_П – напряжение питания, В.

Выходные напряжения потенциометрической (рис. 1,б) и мостовой (рис. 1,в) схемы включения определяются соответственно из выражения:

(2)

(3)

Линейность характеристик сильно зависит от величины R_H. Чем меньше R_H, тем больше нелинейность.

Погрешность измерения перемещения резисторными датчиками в значительной степени зависит от стабильности питающего напряжения. Относительная погрешность измерения перемещения при отклонении питающего напряжения _и определяется из выражения:

(4)

где U_BU – выходное напряжение схемы включения резисторного датчика при отклонении питающего напряжения от номинального значения;

U_BH – тоже при номинальном напряжении питания.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Исследовать зависимость выходного напряжения реостатной схемы включения резисторного датчика от изменения входной величины перемещения при различных значениях сопротивления нагрузки.

1. Собрать схему в соответствии с рис. 2 (первоначально в качестве R_H включить резистор 10R).

2. Вращением винта задания перемещения Х установить стрелку микрометра в нулевое положение.

3. Подать на клеммы - U_П, + U_П датчика R напряжение 15,0 В от блока питания (величину 15,0 В предварительно установить по вольтметру).

4. Включить тумблер на щите в положение «Вкл».

5. Снять зависимость изменяя величину перемещения Х от 0 до 10 мм через 1 мм (полный оборот стрелки микрометра равен перемещению в 1 мм), для двух значений: R_H = 10R, R_H = R.

Полученные данные занести в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

X, мм	0	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0	7,0	8,0	9,0	10,0
UB, B при RH = 10R
UB, B при RH = R

1. Выключить тумблер питания на щите.

1. Исследовать зависимость выходного напряжения потенциометрической схемы включения резисторного датчика от изменения входной величины перемещения при различных значениях сопротивления нагрузки.

   1. Собрать схему в соответствии с рис. 3 (первоначально задать величину R_H =  - бесконечности).

   2. Включить тумблер питания в положение «ВКЛ» (величина напряжения питания должна быть 15,0 В).

   3. Снять зависимость , изменяя величину перемещения в соответствии с пунктом 1.5 для значений: R_H = ; R_H = 10R; R_H = R.

Полученные данные занести в таблицу 2.

Т а б л и ц а 2

X, мм	0	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0	7,0	8,0	9,0	10,0
UB, B при RH = 
UB, B при RH = 10R
UB, B при RH = R

4. При нагрузке R_H = 10R уменьшить напряжение питания до величины 13,5 В, т. е. На 1 и снять зависимость . Данные занести в табл. 3. Относительную погрешность _и вычислить в соответствии с выражением (4). Величину U_BН для конкретного значения перемещения Х взять из табл. 2 (графа U_B при R_H = 10R).

Т а б л и ц а 3

X, мм	0	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0	7,0	8,0	9,0	10,0
UB, B
ип, 

1. Установить вновь напряжение питания 15, 0 В и выключить тумблер питания.

1. Исследовать зависимость выходного напряжения мостовой схемы включения резисторного датчика от изменения входной величины перемещения при различных значениях сопротивления нагрузки.

   1. Собрать схему в соответствии с рис. 4 (первоначально задать величину R_H = ).

2. Подключить к клеммам - U_П, + U_П напряжение питания 15,0 В.

3. Резистором R1 установить на вольтметре нулевое показание при перемещениях Х равных нулю.

4. Снять зависимость , изменяя величину перемещения Х в соответствии с пунктом 1.5 для трех значений: R_H = ; R_H = 10R; R_H = R.

Полученные данные занести в таблицу 4.

Т а б л и ц а 4

X, мм	0	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0	7,0	8,0	9,0	10,0
UB, B при RH = 
UB, B при RH = 10R
UB, B при RH = R

5. При R_H = 10R изменить напряжение питания до величины 13,5 В и снять зависимость . Данные занести в таблицу 5. Относительную погрешность _им вычислить в соответствии с выражением (4).

Т а б л и ц а 5

X, мм	0	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0	7,0	8,0	9,0	10,0
UB, B
им, 

6. Выключить тумблер питания.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Схемы включения датчика.

2. Таблицы экспериментальных данных.

3. Характеристики для всех схем при различных нагрузках.

4. Характеристики .