15. Функциональные потенциометры

Функциональные потенциометры, являющиеся носителями заданной программы или заданной функции в системах автоматики, характеризуются определенной зависимостью

R_x = f(x). Зависимость U_вых = φ(x) так же, как и у линейных потенциометров, при сопротивлении нагрузки R_н, соизмеримом с сопротивлением потенциометра, будет отличаться от зависимости R_x = f(x).

Поскольку при разработке систем автоматики заданным является зависимость

U_вых = φ(x), то при расчете потенциометра необходимо по заданной функции и принятому коэффициенту нагрузки найти функцию R^x = f(x) и по этой функции определить необходимый профиль каркаса потенциометра.

Приближенно можно принять, что высота каркаса Н функционального потенциометра меняется пропорционально производной от функции R_x = f(x), т.е.

.

Для наиболее часто встречающихся функций форма каркасов потенциометров приведена на рис.13.

Вследствие сложности намотки профильных потенциометров и невозможности получения профиля при в большинстве случаев вместо профильных потенциометров применяют к ступенчатые.

Это замена основана на том, что кривая R_x = f(x) заменяется отрезками прямых (аппроксимируется) таким образом, чтобы максимальное значение ошибки не превышало определенной величины.

При этом функциональный потенциометр как бы делится на несколько линейных потенциометров.

16. Датчики перемещения с изменяющейся индуктивностью (индуктивные датчики)

В данной группе датчиков изменяющимся параметром управляемой цепи является индуктивное сопротивление Х = , где - частота переменного тока; L_x – индуктивность датчика, изменяющаяся при перемещении подвижной системы датчика.

Эти системы применяются лишь на переменном токе, величина которого будет изменяться при изменении Х = .

Простейшим датчиком данной группы является дроссель и изменяющимся воздушным зазором или изменяющейся площадью его поперечного сечения (S_в = var) (рис.14).

Индуктивность дросселя при ненасыщенном магнитопроводе может быть выражена следующей формулой:

где - число витков обмотки дросселя;

- магнитное сопротивление сердечника и якоря;

- длина воздушного зазора, м;

S_в – площадь поперечного сечения воздушного зазора, м².

Для тока и тангенса угла сдвига фаз в цепи нагрузки имеем:

İ = ,

,

где R – активное сопротивление обмотки дросселя;

Z_н = R_н + ј - полное (комплексное) сопротивление нагрузки.

Таким образом, при изменении длины или площади поперечного сечения S_в – воздушного зазора будет изменяться величина тока и угол сдвига фаз между векторами напряжения тока.

Рис.14

Обычно применяют дифференциальную или мостовую схемы включения датчика.

Дифференциальная схема включения подобной системы с двумя дросселями показана на рис.15-а, а мостовая - на рис.15-б.

а) б)

0

Рис.15

Пример 1:

Определить индуктивность датчика, имеющего 18000 витков,  = 5мм и площадь торца магнитопровода 400 мм²

L = 2 : 5*3.14*18000²*400*10^-10 =1603 Гн

Пример 2:

Определить число витков и диаметр провода, который надо намотать на датчик с площадью торца магнитопровода 180 мм²,чтобы при воздушном зазоре  = 3мм по обмотке протекал ток 100 мА. Допустимая плотность тока j_доп=2,5 А/мм², датчик питается от сети

220 В, f = 100 Гц.

Для того, чтобы определить число витков и диаметр провода, нужны формулы:

, , ,

. ,

мм