Резистивный преобразователь

Резистивный преобразователь – преобразователь, в котором измеряемая величина прямо или косвенно (обычно через силовое устройство) вызывает изменение сопротивления резистивного элемента.

Наиболее известны, также типы преобразователей, как потенциометры, тензо датчики, магнито резисторы, фото сопротивления, термометр сопротивления и термисторы.

Потенциометрический преобразователь.

На рисунке изображена упрощенная схема потенциометрического преобразователя, в котором диафрагма действует как силовой элемент, перемещающийся скользящий контакт вдоль потенциометра.

Измерение сопротивления пропорционально смещению и может быть измерено мостовой схемой на клеймах A и B или A и C.

В другом варианте напряжение возбуждения подается на клейма B и C, а измерение напряжения между A и землей.

Для измерений с помощью потенциометрического преобразователя может быть использован и переменный и постоянный ток. Межвитковые паразитные индуктивности и емкости потенциометрического датчика учитываются особенно при работе на высоких частотах.

Потенциометрические преобразователи не являются высокоточными, но получили высокое распространение, так как их выходной сигнал может использоваться без дополнительного усиления. Они имеют ограниченный срок службы (около 1000000 циклов) и шумовой фон из-за механического перемещения скользящего контакта.

Потенциометрические преобразователи нуждаются в относительно большом усилии, и значит движении диафрагмы для перемещения скользящего контакта по длине потенциометра. Применяются две конструкции потенциометра: с проволочной намоткой и с использованием токопроводящей пластмассы.

Проволочная конструкция более прочная и надежная, но ее разрешение ограниченно значением, равному сопротивлении потенциометра, деленному на число витков. Разрешение пластмассового потенциометра составляет около 0,002% от номинала потенциометра.

Чтобы избежать влияния нагрузки внутреннего сопротивления любого прибора, подсоединение к потенциометрическому преобразователю, должно быть в несколько раз больше сопротивления потенциометра.

Здесь показан потенциометрический преобразователь с сопротивлением R₁, к которому подключен преобразователь с сопротивлением R₂. Если показания потенциометра составляют часть α от всей шкалы, то погрешность определяется по формуле: , где

Погрешность равна нулю в начале и в конце потенциометра и максимальна в середине, чтобы обеспечить линейность характеристики преобразователя R₂ должна быть на несколько порядков больше R₁, в этом случаи R₂ ­> ∞ => β -> 0, а это приведет к отсутствию погрешности.

Тензо датчики.

Деформация – измерения длины, приведенные к единицы длины элемента.

Тензо датчики измеряют результат действия силы, то есть механическое напряжение или смещение. При этом, деформация, вызванная механическим возбуждением, преобразуется в изменения сопротивления. Тензо датчики выпускаются разных размеров (min. 0,025см), при этом они могут измерять деформации до 10^-6см. Они могут располагаться на поверхности или же могут быть вмонтированы в материал, деформация которого измеряется.

Имеются три типа тензо датчиков:

§ Проволочные;

§ Фольговые;

§ Полупроводниковые;

Проволочные и полупроводниковые тензо датчики могут быть наклеиваемыми и не наклеиваемыми. Полупроводниковые разделяются на наклеиваемые и диффузионные.

Принцип действия фольговых и проволочных тензо датчиков заключается в том, что когда деталь подвергается напряжению, она изменяет свою длину и свое поперечное сечение. Это сопровождается изменением сопротивления:

Чувствительность тензо датчика определяется, как отношение изменения сопротивления к изменению длины. Она обозначается коэффициентом тензочувствительности:

K = 2÷5;

В полупроводниковых тензо датчиках механическое воздействие вызывают деформацию кристаллической решетки, то есть возникает пьезоэлектрический эффект, при этом наблюдается значительно большее изменение сопротивления, чем в металлических датчиках (K = 50÷200).

Не наклеиваемый тензо датчик обычно состоит из четырех проволочных секций намотанных на рамки. Рамки ориентированны так, что давление нормальное к их плоскости будет вызывать наклон (прогиб) и увеличение механического напряжения в двух секциях, в то же время не влияя на две других. Проволочные секции могут быть соединены так, что образуют четыре плеча моста, обеспечивающие увеличение чувствительности и степени температурной компенсации. Давление в 1000 кг/см² будет вызывать деформацию около 0,1% от длины датчика, а мостовые конструкции обеспечивают ее обнаружение.

Не наклеиваемые тензо датчики менее чувствительны, чем наклеиваемые и имеют большие габариты. Они обычно используются в приборах, в которых представляют собой часть другого устройства, напряжение силового элемента.

Дата добавления: 2014-01-07