Реостатные преобразователи

Реостат, в котором перемещение движка преобразуется в изменение сопротивления, называется реостатным преобразователем.

В реостатных (потенциометрических) преобразователях осуществляет­ся преобразование физической вели­чины в перемещение движка реостата (линейное или угловое), которое пре­образуется в изменение сопротивления реостата:

Таким образом, любая физическая ве­личина, сводимая в результате тех или иных преобразований к линейному или угловому перемещению, мо­жет быть измерена с помощью рео­статных преобразователей — давление (прогиб мембраны с помощью соответ­ствующей кинематической схемы пре­образуется в перемещение движка рео­стата), линейные ускорения (аналогич­но), углы поворота, линейные и отно­сительные перемещения и т.д.

Главное достоинство реостатных преобразователей — относительная простота и отсутствие необходимо­сти в дополнительной электронно-преобразующей аппаратуре.

Главный недостаток — наличие подвижного контакта и связанные с ним проблемы обеспечения надежно­сти и стабильности контакта, изно­соустойчивости, виброустойчивости. Однако многолетняя практика про­ектирования и использования рео­статных преобразователей даже в та­кой области техники, как ракетно-космическая, характеризуемой экстре­мальными условиями эксплуатации, показывает, что эти проблемы успешно в основном преодолеваются.

Главной конструктивной модифи­кацией реостатных преобразователей являются проволочные реостаты, на­мотанные на каркасе. Витки между со­бой надежно изолируются, щетка рео­стата скользит по контактной дорож­ке. Ширина контактной поверхности составляет 2…3 витка реостата. Дру­гая щетка скользит по токосъемнику. Намотка может быть равномерной и неравномерной, форма каркаса может изменять по требуемому закону дли­ну витков, что в результате формирует функцию преобразования преобразова­теля по тому или иному функциональ­ному закону [29].

Основные материалы, используе­мые для намотки реостатов — ман­ганин, константан, нихром. В осо­бых случаях используются благород­ные металлы (сплавы платины с ири­дием или палладием).

Щетки должны обладать пружи­нистыми свойствами. Для обеспече­ния виброустойчивости контакта щет­ка, как правило, делается составной (из двух-трех проволочек разной дли­ны и, следовательно, с разной резонансной частотой). Эта мера целе­сообразна, но не исключает «дребез­га» контакта при полигармонической вибрации. Надежности контакта спо­собствует увеличение прижимного уси­лия, однако, это в свою очередь при­водит к повышенному износу и щеток, и витков, переносу металлической пы­ли в межвитковые зазоры, потери изо­ляции между ними и даже перемыка­нию витков. Кроме того, увеличение контактного усилия приводит к росту обратной реакции датчика и искаже­нию измеряемого процесса.

При проволочной реализации рео­стата изменение сопротивления при пе­ремещении движка является ступенча­тым. Дискрет оказывается тем мень­ше, чем больше витков имеет реостат.

От этого недостатка свободны металлопленочные реостатные преобра­зователи, или реохорды, которые, од­нако, используются реже.

Динамические возможности рео­статных преобразователей определя­ются их подвижными элементами. По­этому они используются в датчиках для измерений медленно меняющихся параметров (до 10 Гц). При измере­нии физических параметров, преобра­зуемых в малые перемещения, в датчи­ках используются множительные ки­нематические схемы. При измерении больших перемещений преобразовате­ли делаются многооборотными. В дат­чиках относительного пути преобразо­ватели размещаются в шарнирных под­весах и таким образом измеряются и путь, и углы расхождения.

Возвратные усилия в таких дат­чиках обеспечиваются калиброванны­ми пружинными механизмами.

Дата добавления: 2014-01-07