5.2.2. Потенциометрические датчики

Эти датчики преобразуют угловое или линейное перемещение движка в выходное напряжение. На рис. 5.6 представлена схема потенциометрического датчика углового перемещения.

Рис 5.6 Потенциометрический датчик углового перемещения

На выводы 2-3 подается входное постоянное или переменное напряжение. Применяются проволочные и пленочные потенциометры. Проволочные делятся на одно- и многопроволочные, а пленочные – на металлопленочные и полупроводниковые. На рис. 5.7,а показана схема потенциометрического датчика линейного перемещения. С учетом регулирования характеристика этих датчиков нелинейная, (рис. 5.7,б), ее нелинейность тем больше, чем меньше ,

где - активное сопротивление нагрузки; R - полное сопротивление потенциометра. При нелинейность характеристики составляет 3-0,1% соответственно.

Рис. 5.7. Потенциометрический датчик линейного перемещения (а),

и ее характеристика (б)

На базе датчика углового перемещения строятся потенциометрические измерители углового рассогласования (рис. 5.8). Потенциометры ПД (датчик) и ПП (приемник) включены по компенсационной схеме.

Рис. 5.8. Потенциометрические измерители

углового рассогласования

Щетки потенциометров крепятся на осях в центрах каркасов и скользят по защищенным поверхностям обмотки. К потенциометрам подведено напряжение питания .

Положение щетки ПД определяет угол поворота командного вала - входной угол . Положение щетки ПП определяет угол поворота исполнительного вала (выходной угол ), так как потенциометр ПП механически связан с исполнительным валом привода.

Выходное напряжение измерителя рассогласования (ИР) равно разности напряжений, снимаемых с обоих потенциометров:

. (5.32)

Здесь и - коэффициенты передачи (чувствительности) соответственно датчика и приемника:

; (5.33)

, (5.34)

где - полные углы намотки потенциометров ПД и ПП.

Если , то

Следовательно,

, (5.35)

т.е. выходное напряжение ИР по величине прямо пропорционально углу рассогласования , а знак определяется знаком .

Напряжение при согласованном положении командного и исполнительного валов .

Схема ИР по рис. 5.8 может работать лишь в ограниченном диапазоне изменения углов и . Для режима многооборотного вращения применяют кольцевые потенциометры, соединяемые, в частности, по четырехпроводной схеме рис. 5.9.

Рис. 5.9. Кольцевой потенциометр.

Чувствительность потенциометрического датчика ,

где x - линейное перемещение движка, мм, соответствующее углу поворота . Величина .

Точность проволочных датчиков может составлять 0,05%; их недостаток - ступенчатость характеристики из-за дискретного изменения сопротивления при перемещении щетки движения. Класс точности пленочных потенциометров 0,01%.

Стабильность датчиков характеризуется температурным коэффициентом, который для проволочных датчиков составляет , а непроволочных .

Для обеспечения стабильности работы датчики должны иметь сопротивление, превышающее 1000 Ом.

Срок службы потенциометрических датчиков в среднем составляет циклов при частоте вращения движка 100-150 об/мин.