16. Потенциометрический датчик.

• Указать назначение потенциометрических датчиков.

• Описать принцип работы потенциометрического датчика по предложенной схеме.

• Указать материал, используемый при изготовлении датчиков, указать достоинства и недостатки датчиков.

Схема потенциометрического датчика

Ответ

Потенциометрические датчики предназначены для измерения линейных и угловых перемещений.

Потенциометрический датчик состоит из потенциометров П1 и П2, которые подключены параллельно к общему источнику питания U_П. Подвижные контакты потенциометров К1 и К2 соединены механически с задающим (ЗРО) и исполнительным (ИРО) рабочими органами. Напряжение, снимаемое с подвижных контактов потенциометров, является напряжением сигнала U_С. При согласованном положении рабочих органов (подвижные контакты находятся в одинаковом положении), когда α = β, напряжение сигнала равно 0. При рассогласованном положении, когда α ≠ β, сигнал на выходе датчика неравен 0. Причем сигнал будет пропорционален углу рассогласования, т.е. U_С = α-β, а знак сигнала определяет направление рассогласования.

Для изготовления датчиков применяется константановая, манганиновая, нихромовая проволока. Также применяется проволока из сплавов серебра, платины и золота.

Достоинства: конструктивная простота, малая масса, небольшие габариты, возможность питания постоянным и переменным током, простота регулировки, высокая стабильность.

Недостатки: наличие подвижного контакта, снижающего надежность работы и срок службы, невысокая чувствительность, нелинейность характеристики при низкоомной нагрузке и наличие ошибки от ступенчатости характеристики.

17. Тензодатчики.

• Указать назначение тензодатчиков.

• Изобразить схему тензодатчики.

• Описать принцип работы.

• Указать виды тензодатчиков, их достоинства и недостатки.

Ответ

Тензометрические датчики предназначены для определения упругих деформаций (растяжения, сжатия, изгибающих и крутящих моментов) деталей машин и конструкций в линейном и плосконапряженном состоянии при воздействии на них статических и динамических нагрузок.

Схема тензометрического датчика.

Основой конструкции датчиков (рисунок8) служит константановая проволока (1) диаметром 0,01 – 0,05 мм, сложенная зигзагообразной решеткой между склеенными полосками бумаги или пленки (2).

Для измерения деформации датчик приклеивается к поверхности измеряемой детали.

При воздействии на испытуемую деталь или конструкцию каких-либо деформаций, например растяжения, будет растягиваться проволока датчика. При этом за счет увеличения длинны l проволоки тензодатчика и уменьшением её сечения S сопротивление проволоки R=ρl/S увеличивается. Это сопротивление является выходной величиной датчика. Такая деформация показана на рисунке8 сплошной стрелкой. Если деформацию направить так, как показано пунктирной стрелкой, проволока тензодатчика в местах её изгиба еще больше изогнется. Длинна и толщина проволоки при этом практически не меняются, не меняется и сопротивление датчика. Отсюда видно, что деформацию такого вида датчик не измеряет. Основными характеристиками тензодатчиков являются: номинальное сопротивление R. Длина решетки (база) l, коэффициент тензочувтвительности

где -абсолютное изменение длины проволоки, -относительное изменение длины проволоки;

-относительное изменение сопротивления тензодатчика.

Значение коэффициента тензочувтвительности 1,8-2,5 и зависит от технического изготовления датчика и материала его проволоки.

Достоинства: малые габариты и масса, почти полное отсутствие их влияния на деформацию детали, линейность характеристики.

Кроме проволочных существуют еще тензодатчики, у которых проводящий элемент делается из фольги толщиной 4-12 мм. По сравнению м проволочными у этих датчиков сила рабочего тока значительно выше, следовательно, повышена чувствительность датчика.

Полупроводниковые тензодатчики изготавливаются из германия, кремния. Коэффициент тензочувствительности в 60 раз выше, чем у проволочных и фольговых. Конструктивно представляет собой пластину из полупроводника, наклеенную на бумагу. Пластина снабжена металлическими выводами, с помощью которых датчик подключается в схему. Температурный диапазон этих датчиков от .