Ламельные потенциометрические датчики

В таких датчиках постоянные резисторы, подобранные по номиналу специальным образом, припаиваются к ламелям.

Ламель представляет собой конструкцию с чередующимися проводящими и непроводящими элементами, по которой скользит токосъемный контакт. При движении токосъемника от одного проводящего элемента к другому суммарное сопротивление подключенных к нему резисторов меняется на величину соответствующую номиналу одного сопротивления. Изменение сопротивлений может происходить в широких пределах. Погрешность измерений определяется размерами контактных площадок.

Проволочные потенциометрические датчики предназначены для более точных измерений. Как правило их конструкции представляют собой каркас из гетинакса, текстолита или керамики, на который в один слой, виток к витку намотана тонкая проволока, по зачищенной поверхности которой скользит токосъемник.

Материалы провода: манганин, фехраль, сплавы на основе благородных металлов. Токосъемник выполнен из более мягкого материала, чтобы исключить перетирание провода.

Проволочный потенциометр круговой или линейный представляет собой каркас 1, на котором намотана проволочная спираль 2. Ось потенциометра связана со скользящим контактом (щеткой) 3 и соединяется с объектом, перемещение или х которого требуется измерить. Потенциометр подключается к источнику питания с напряжением U _п.

Потенциометрические датчики: а – круговой; б – линейный; в – линейный со средней точкой.

Многооборотный проволочный потенциометр: вращающийся вал - цель; 2 - контактный элемент движка; 3 - многооборотная спиральная катушка сопротивления; 4 - движок; 5 - крепление движка к валу 1; 6 - стационарная втулка-основание; 7 - резьбовой наконечник вала для осевого перемещения вала в резьбовом отверстии втулки 6; 8 - 10 - терминалы устройства; j - измеряемый угол поворота; l - линейный осевой ход вала.

Конструкция линейного датчика: 1 - вращающийся вал - цель; 2 - контактная щетка; 3 - элемент механического крепления щеток; 4 - резистивный слой; 5 - печатная плата; 6 - корпус устройства; 7 - 9 - терминалы устройства.

Конструкция углового датчика (в диапазоне 180°): 1 - вращающийся вал - цель; 2 - контактная щетка; 3, 4 - элементы механического крепления щеток; 5 - резистивный слой; 6 - печатная плата; 7 - 9 - терминалы устройства

Угловой толстопленочный потенциометрический датчик (в диапазоне до 360°): 1 - скользящий контакт (движок или контактная щетка); 2 - резистивная дорожка; 3 - контактная дорожка; j - измеряемый угол поворота; R0 - максимальное сопротивление датчика; R1, R2 - трассировочные резисторы; R3 - нагрузочный резистор; Vin, Vout - напряжение питания и выходное напряжение, соответственно; Iout - выходной ток

Нормализованная выходная передаточная характеристика аналогового углового потенциометрического датчика положения: j - механический угол поворота; Vout - выходное напряжение; V0Q - среднеквадратическое напряжение; jmax - максимальный механический диапазон угла вращения; jeff - эффективный электрический угол (полный диапазон); jlin - линейный участок кривой (рабочая зона); 1 - идеальная выходная характеристика; 2 - неидеальная выходная характеристика; 3, 4 - границы допусков линейности

Тензорезистивные датчики.

Сопротивление датчика определяется выражением ; под действием деформации сопротивление датчика изменяется на : .

Продольная деформация нити приводит к изменению ее поперечных размеров – сторон а и b в случае прямоугольного сечения, диаметра d для круглого сечения; поперечная деформация пропорциональна продольной:

. Для металлических датчиков:

, где К – коэффициент преобразования датчика.

Для полупроводниковых датчиков: , где Y – модуль Юнга.

Конструкции тензорезистивных датчиков:

а) проволочный; б) полупроводниковый вырезанный датчик; в) расположение датчика на поверхности образца. 1 – изучаемая поверхность; 2 – клей; 3 – контакт; 4 – провод; 5 – пайка; 6 – защитный слой; 7 – датчик; 8 – кабель.

Дата добавления: 2015-08-13