Измерительные преобразователи (датчики)

Преобразователи активного сопротивления

В контактных датчиках механическое перемещение преобразуется в замкнутое или разомкнутое состояние контактов, управляющих электрическими цепями. При замыкании контактов активное сопротивление между ними изменяется от °° до небольшого значения. Контакты являются самой важной частью этих датчиков. Чем меньше мощность, разрываемая этими контактами, тем меньше обгорает контакт. Эти датчики широко применяются при автоматическом контроле и сортировке по линейным размерам изделий с точностью до 1 мм [4, 8, 21].

Реостатные и потенциометрические датчики служат для преобразования углового или линейного перемещения в электрический сигнал [4, 8, 21]. Конструктивно они состоят из изоляционного каркаса, намотанной на него плотно тонкой проволоки и ползунка. Каркас изготовляют из текстолита, пластмассы или алюминиевых сплавов, покрытых изоляционным лаком или оксидной пленкой. Проволока должна иметь большое удельное сопротивление, малый температурный коэффициент и диаметр порядка сотых долей мм. Используют проволоку из константана, манганина, нихрома.

На рис. 2.1 представлен реостатный датчик, приводимый в движение осью манометра или другого первичного измерителя. Реостатные датчики могут соединяться с прибором, имеющим сравнительно большой.

Рис. 2.1. Реостатный датчик вращающий момент (манометры, поплавковые уровнемеры и т. п.). Как видно из рис. 2.1, датчик состоит из проволоки (обычно манганиновой или константановой), намотанной на текстолитовое или пластмассовое основание 1. Подвижный контакт 2 приводится в действие от первичного измерителя 4. Электрическое соединение подвижного контакта с сетью производится через спиральную пружинку 3.

Датчики на рис. 2.2, а, б измеряют угловые перемещения, на рис. 2.2, в — линейные перемещения. На рис. 2.2, г представлен датчик силы. Он представляет собой набор графитовых дисков, собранных в столбик, к которым через контактные диски и упоры приложены силы. Под воздействием приложенной силы диски плотнее прижимаются друг к другу. Сопротивление датчика уменьшается. На рис. 2.2, д представлена характеристика действия этого датчика. На рис 2.2, е показан датчик уровня электропроводной жидкости. Он представляет собой набор активных сопротивлений. Контакты от них размещаются внутри трубки с жидкостью. Чем больше сопротивлений включится параллельно столбу жидкости, тем меньше сопротивление датчика.

Тензодатчики (рис. 2.2, ж) предназначены для измерения статических или динамических деформаций в деталях оборудования, станках, мостах и т. д. В основу работы положено свойство металла изменять свое электрическое сопротивление под действием приложенных сил. Широко применяются проволочные, фольговые, полупроводниковые тензодатчики. Рассмотрим принцип действия металлического тензодатчика. Внутри слюдяной пластинки заделывается тонкая проволока диаметром от 0,02 до 0,05 мм. Слюдяная пластинка специальным клеем плотно наклеивается на испытуемый объект. Основными характеристиками датчика являются номинальное сопротивление (R = 5(Н400 Ом), длина базы 1_б (15-^45 мм), коэффициент тензочувствительности.

Рис. 2.2. Омические преобразователи:

о — с бесступенчатой многооборотной намоткой; 6 — с секционированной намоткой; г — угольный датчик усилия; д — характеристика последнего; е — датчик уровня электропроводных жидкостей; ж, з — проволочные тензопробразователи; и — фольговый тензопреобразователь.

AR/R

К = -. Для большинства металлических тензодатчиков К = 1,8+2,5.

А1/1

Важной характеристикой также является номинальный ток/_ном (~ 30 мА). К достоинствам проволочных тензодатчиков относятся: линейность характеристики, низкая стоимость. В фольговых датчиках используется решетка из тонких полосок металлической фольги толщиной в несколько мкм. В полупроводниковых тензодатчиках используются германий, кремний, арсенид галлия. У таких датчиков К ~ 200,1_б ~ 310 мм, R_H0M ~ ~ 1000 Ом. К достоинствам таких датчиков относится большой коэффициент тензочувствительности. К недостаткам относятся: малые гибкость, механическая прочность, большой разброс характеристик, нелинейность.