Реостатные преобразователи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Данная работа посвящена изучению реостатных преобразователей и датчиков активного сопротивления.

Реостат - аппарат для регулирования силы тока (напряжения) в электрических цепях; представляет собой сопротивления (активное при низких частотах), величина которого может меняться плавно или ступенями.

Реостатный преобразователь представляет собой реостат, движок которого перемещается под действием измеряемой неэлектрической величины. Следовательно, входной величиной реостатных преобразователей является перемещение движка реостата, механически связанного с измеряемой неэлектрической величиной, а выходной величиной -- активное сопротивление.

1. Реостатные преобразователи или датчики активного сопротивления

Устройство реостатного преобразователя:

1- приводной валик; 2- добавочная щётка; 3- токосъемное кольцо; 4- щетка; 5- проволока; 6- каркас

На каркас 6 из изоляционного материала намотана с равномерным шагом проволока 5. Изоляция проволоки на верхней границе каркаса зачищается, и по металлу скользит щетка 4. Добавочная щетка 2 скользит по токосъемному кольцу 3. Обе щетки изолированы от приводного валика 1. Реостатные преобразователи выполняются как с проводом, намотанным на каркас, так и реохордного типа. В качестве материала провода применяют нихром, манганин, константан и др. В ответственных случаях, когда требования к износоустойчивости контактных поверхностей очень велики или когда контактные давления очень малы, применяют сплавы платины с иридием, палладием и т.д. Провод реостата должен быть покрыт либо эмалью, либо слоем оксидов для изоляции соседних витков друг от друга. Движки бывают из двух-трёх проволочек (платина с иридием) с контактным давлением 0,003...0,005 Н или пластинчатые (серебро, фосфористая бронза) с усилием 0,05 ...0,1 Н. Контактная поверхность намотанного провода полируется; ширина контактной поверхности равна двум-трем диаметрам провода. Каркас реостатного преобразователя выполняется из текстолита, пластмассы или из алюминия, покрытого изоляционным лаком, или оксидной пленкой. Формы каркасов разнообразные.

Реактивное сопротивление реостатных преобразователей очень мало и им обычно можно пренебречь на частотах звукового диапазона. При использовании реостатных преобразователей для измерения неэлектрических величин часто возникает задача получить линейную зависимость угла отклонения а указателя от измеряемой неэлектрической величины Р, несмотря на то, что ряд звеньев прибора между преобразователем и указателем, осуществляющих промежуточные преобразования, характеризуется нелинейной функцией преобразования

В подобных случаях применяются функциональные реостатные преобразователи с нелинейным распределением сопротивления вдоль каркаса. Такого распределения сопротивления достигают, например, изменяя высоту каркаса, шунтируя части линейного реостата постоянными сопротивлениями, используя намотку с переменным шагом, намотку отдельных участков каркаса проводами разного диаметра или с разными удельными сопротивлениями и т.д.

Рассмотрим варианты построения приборов с реостатными преобразователями. Для схемы на рис.1, а силу тока I можно выразить формулой

где 1 - отклонение движка, соответствующее текущему значению измеряемой величины; 1ном - номинальное отклонение, при котором сопротивление линейного реостата К.р=0. Если отклонение движка угловое, то вместо 1 и 1Н0М следует поставить Ф и Фном.

Как видно из приведенной зависимости, связь тока с отклонением движка оказывается нелинейной, поэтому цепь, изображенную на рис.1,а, применяют редко.

В цепи на рис. 1 ,б реостатный преобразователь включен по схеме делителя напряжения:

и=(^ф/фном) / (К/КР+1-(ф/фном)/( 1+Ко/(КрФ»ом/ Ф))-

Рис.1. Схема приборов с реостатными преобразователями: а -- с последовательным включением; б - д - по схеме делителя напряжения; е - с использованием логометра

Наличие в знаменателе члена ф|ЮМ/ф приводит к нелинейной зависимости входного напряжения 11ф от отклонения ф. Однако при очень большом значении сопротивления отсчетного устройства Ко (при использовании указателя, включенного через усилитель) этот член оказывается равным нулю, и связь между выходным напряжением II и углом ф становится линейной

И=(Иф/фном)/(КЛ1р+1)

Цепи на рис. 1 в, г ха рактеризуются нелинейностью, но позволяют при применении указателя с двухсторонней шкалой измерять отклонение измеряемой величины в обе стороны от нуля.

Нелинейность при включении преобразователя по схеме на рис. 1 ,д достаточно мала.

Показания прибора, изображенного на рис.1,е где в качестве указателя использован логометр, не зависят в известной степени от постоянства напряжения источника питания, так как отклонение логометра является

функцией отношения токов, а следовательно, перемещения движка 1:

я=/.а.Л2Н2(К,112)=/(1).

Зависимость токов I! и 12 от перемещения 1 в этой цепи нелинейна. Но, изменяя форму полюсных наконечников или сердечника измерительного механизма логометра, можно получить нужный вид зависимости ор^^/Ь), а следовательно, и требуемый характер шкалы а=/( 1) измерительного устройства.

2. Реостатный уровнемер

Наиболее широкое распространение получили реостатные преобразователи в приборах для измерения уровня - реостатные уровнемеры , которые используются в самолетах, автомобилях и т.д.

Рис.2.Схема реостатного уровнемера:

1-- поплавок

На рис.2 представлена измерительная цепь реостатного уровнемера-бензиномера.

Измерителем здесь является магнитоэлектрический логометр, рамки которого включены последовательно с сопротивлениями К3 и К^ реостатного преобразователя. При изменении положения движка, связанного с поплавком 1, токи в обеих рамках изменяются с различными знаками, вследствие чего изменяется отношение этих токов, а следовательно, и отклонение стрелки указателя. Сопротивления К.1 и К2 служат для регулировки прибора на заданный предел измерения. Шкала указателя градуируется в литрах.

3. Пружинный акселерометр

Рис.3. Схема пружинного датчика ускорения с реостатным преобразователем

На рис.3 представлена принципиальная схема пружинного датчика ускорения (акселерометра) с реостатным преобразователем. Масса ш подвешена на пружинах С. При наличии вертикального ускорения под действием силы инерции Р=тх движок Д, связанный с массой, перемещается по реостату К.. Выходное напряжение пропорционально действующему ускорению. Предел измерения прибора определяется жесткостью пружин С и величиной массы.

Реостатные преобразователи могут быть использованы для измерения виброускорений и виброперемещений с ограниченным частотным диапазоном. С изменением температуры изменяется сопротивление преобразователя, что обусловлено температурным изменением удельного сопротивления провода. При включении преобразователя по потенциометрической схеме в режиме холостого хода изменение температуры не меняет распределения напряжений и температурная погрешность отсутствует.

Реостатные преобразователи являются ступенчатыми (дискретными), за исключением преобразователей реохордного типа, так как непрерывному изменению измеряемой неэлектрической величины соответствует ступенчатое изменение сопротивления ДК при перехода движка с одного витка на другой. Погрешность дискретности в этом случае составляет

Ук=±ДК/(2Кр),

где Кр- полное сопротивление преобразователя.

Если преобразователь имеет пропорциональную функцию преобразования, т< "скачки" сопротивления будут одинаковы по всему диапазону перемещения движка. В этом случае

Яр=пДК; Уя=±1/2п, где п - число витков в обмотке реостатного

преобразователя, обычно п=100...200.

Заключение

реостатный преобразователь электрический цепь

Моя тема посвящена изучению реостатных преобразователей и датчиков активного сопротивления. Я узнал, что при использовании реостатных преобразователей для измерения неэлектрических величин часто возникает задача получить линейную зависимость угла отклонения а указателя от измеряемой неэлектрической величины Р.

Реостатные преобразователи получили более широкое распространение в приборах для измерения уровня. Их используют в самолетах, автомобилях.

Список использованной литературы

1. Ранев Р.Т. Методы испытания, измерения и контроля

2. Прокофьев В.Л. Основы физики: Учебное пособие для студентов вузов - 2-е изд. -- 2001г.

Размещено на Allbest.ru