Зміст

1. Потенціометричні перетворювачі. Лінійні потенціометричні перетворювачі………………………………………………………….3

2. Функціональні потенціометричні перетворювачі……………………8

3. Тензометричні перетворювачі………………………………………..13

4. Ємнісні перетворювачі………………………………………………..17

Список використаної літератури……………………………………..22

1. Потенціометричні перетворювачі. Лінійні потенціометричні перетворювачі

1.1 Теоретичні відомості

Потенціометричний перетворювач – це потенціометр, движок (щітка) якого механічно пов’язаний з попереднім елементом вимірювальної системи. Виходом попереднього елемента, тобто виходом ПП, є лінійне або кутове переміщення.

За способом переміщення движка ПП поділяються на такі типи (Рис1) :

• з прямолінійним переміщенням движка;

• кільцеві з обмежено-круговим переміщенням;

• кільцеві з необмежено-круговим переміщенням;

• плоскі з необмежено-круговим переміщенням;

• багатообертові.

б)

а)

Рис1. ПП з : а) круговим переміщенням движка;

б) лінійним переміщенням движка.

Параметри, що характеризують ПП : загальний опір, лінійність, допуск на загальний опір, стабільність, опір ізоляції обмотки відносно корпусу, потужність розсіювання, частота обертання, робочий обертаючий момент, строк служби.

Лінійним потенціометричним перетворювачем(ЛПП) називається такий, що має лінійну зміну опору вздовж обмотки потенціометра.

ЛПП – це обмотка на каркасі, по виткам якої переміщується щітка. В місці дотику щітки обмотка замикається і утворюється контактна доріжка, напруга живлення подається до двох крайніх затискачів, вихідне значення напруги знімають між одним із крайніх і середнім затискачем, з’єднаним із струмознімаючим кільцем, по якому ковзає щітка. Таким чином на вхід ЛПП подається лінійне або кутове переміщення щітки, а на виході отримуємо зміну опору обмотки або зміну напруги на виході.

Рис2. Схема ПП

Як вихідні параметри нехай задано напругу живлення U та максимальний кут повороту движка φ_max.

Кут обмотки φ_об ΠΠ із кутовим переміщенням движка повинен задовольняти співвідношення φ_об ≥ 2φ_max, а для ПП із лінійним переміщенням движка l ≥ 2х, де l – довжина обмотки по дузі каркаса або по робочій доріжці, мм; x – максимальне переміщення движка, мм.

Чутливість ПП

,

звідки можна отримати значення крутості характеристики ПП. Опір обмотки ПП визначаємо за формулою

,

де ρ – питомий опір обмотки, Ом∙мм²/м;

l_ω – середня довжина одного витка, мм;

ω – кількість витків обмотки на каркасі;

q - площа поперечного перерізу проводу обмотки, мм².

Враховуючи, що кількість витків обмотки при намотуванні дроту впритул, виток до витка,

,

де d_із – діаметр обмотувального проводу з ізоляцією, одержуємо формулу для визначення опору обмотки ПП:

.

Довжину обмотки по дузі каркаса або по робочій доріжці можна знайти з пропорції :

;

,

де r – радіус кривизни каркаса або робочий радіус движка, звідки

.

Тоді вираз для визначення опору обмотки ПП переписуємо у вигляді

.

Рис3. Довжина обмотки на каркасі ПП

Середня довжина одного витка для каркаса ПП прямокутного перерізу

,

де h – висота каркаса;

b – товщина каркаса.

Рис4. Середня довжина одного витка

Для струму U/R, що проходить через ПП, необхідно задовольнити співвідношення

,

де I_доп = qδ – максимально допустимий струм з погляду нагріву обмотки, А;

δ – густина струму, А/мм²:

Тоді

.

Враховуючи вираз (2) для розрахунку опору, отримуємо

.

Отриманий вираз є основним розрахунковим співвідношенням для ПП.

Матеріал проводу, а відповідно і питомий опір ρ вибираємо, виходячи з призначення й загальних умов роботи ПП.

Допустиму густину струму q обираємо залежно від матеріалу каркаса, умов відведення тепла, допустимого перегріву.

На практиці значення густини струму q лежить у межах 5...30 А∙мм^-2.

При відомому перерізі обмотувального дроту допустиму густину струму визначають допустимим струмом.

У свою чергу допустимий струм можна визначити з умови забезпечення правильного теплообміну (відсутності перегріву ПП):

,

де μ – коефіцієнт тепловіддачі, який зазвичай знаходиться в межах 0,12...0,14 Вт/(дм² К);

S – поверхня охолодження, дм²;

t_max – максимально допустима для даної конструкції ПП температура, K;

t_{0 max} – максимальна температура навколишнього середовища, К.