Основные характеристики датчиков.

1. Входная величина. Бывает энергетической, параметрической.

2. Выходной сигнал - это определенное изменение несущей величины (ток, напряжение, мощность), вызванное изменением входной величины и используемое для передачи информации. Различают непрерывные и дискретно кодированные сигналы.

Изменение несущей величины (модуляция) может осуществляться по амплитуде, по временному признаку (изменение частоты, длительности воздействия, порядка чередования воздействия), по пространственному признаку (чередование сигналов в каналах связи).

3. Статическая характеристика датчика.

Описывает физические законы, положенные в основу работы датчика. Для удобства измерений датчики изготавливают таким образом, чтобы статическая характеристика была линейной.

4 .Чувствительность датчика (S) .

При S=, статическая характеристика принимает релейный характер (параллельна оси ординат).

5. Порог чувствительности – это наименьшее изменение входной величины, вызывающее изменение выходной величины.

6. Гистерезис – это неоднозначность хода статической характеристики при увеличении и уменьшении входной величины.

7. Основная погрешность - отклонение реальной статической характеристики от идеальной.

8. Дополнительная погрешность вызывается изменениями внешних условий по сравнению с нормальными.

9. Максимальная мощность входных и выходных сигналов, потребляемая мощность и КПД.

10. Динамические характеристики (передаточная функция и переходная характеристика).

11.Метрологические характеристики (класс точности и допустимая погрешность): чем меньше число, обозначающее класс точности, тем меньше допустимая погрешность.

Требования к датчикам

1) Высокая динамическая точность.

2) Высокая статическая точность.

3. Высокая надёжность в условиях, определённых техническими требованиями.

4. Допустимые габариты и масса.

5. Высокий коэффициент преобразования (чувствительность).

6. Высокие мощности выходных сигналов.

Реостатные измерительные преобразователи (ПИП)

ПИП представляет собой переменное электрическое сопротивление (проволочный реостат), величина выходного напряжения которого зависит от положения токосъёмного контакта. Предназначен для измерения линейных и угловых перемещений и преобразования его в электрический сигнал.

Основные конструктивные элементы датчика: каркас из изоляционного материала, намотка из высокоомного материала, подвижный токосъёмный контакт.

Большинство реостатных измерительных преобразователей имеют равномерную намотку, поэтому статическая характеристика близка к линейной: U_вых=K₀ X_вх, K₀=arctg α, где α – угол наклона статической характеристики. К₀ составляет 3- 5 мВ/мм.

В счётно-решающих устройствах используются нелинейные датчики, заданная форма характеристики которых достигается при использовании каркаса сложного профиля, неравномерной намотки, шунтированием сопротивлениями отдельных участков этой неравномерной намотки.

Порог чувствительности определяется ошибкой ступенчатости статической характеристики, обусловленной скачком напряжения при переходе ползунка с одного витка на другой: ∆U_ск=U_пит/W, W-число витков; ∆X_пор=l/W – порог чувствительности.

Входное усиление на ползунке зависит от силы нажатия ползунка на намотку (контактное усиление) и от коэффициента трения.

Мощность сигнала на выходе: P_вых=P_н=U²_вых/R_н.

Потребляемая мощность: P_потр=U²_пит/R_обм..

В САР необходимо, чтобы с изменением знака отклонение входного сигнала (регулируемой величины) от заданного значения изменялся и знак сигнала управления. Для этого используются схемы включения ПИП, образующие двухтактный реверсивный реостатный преобразователь, в котором знак выходного сигнала соответствует знаку входного.

Чувствительность схем с двумя ползунками увеличивается в 2 раза.

Динамические свойства: при чисто активной нагрузке ПИП можно рассматривать как безинерционное усилительное звено: W(p)=k; при индуктивной нагрузке с наличием активной составляющей – как инерционное звено первого порядка: W(p)=k/(Tр+1).

Преимущества ПИП: простота конструкции, возможность получения линейной статической характеристики с высокой точностью, возможность работы на постоянном или переменном токах, малые переходные сопротивления, низкий температурный коэффициент сопротивления.

Недостатки: возможность отказов из-за наличия скользящего подвижного контакта (окисление, стирание контактной дорожки), сравнительно небольшие чувствительность и порог чувствительности ∆X_пор>D_пров , что ограничивает применение при измерении малых перемещений; ограниченное использования при переменном токе повышенной частоты(до 1 кГц).