49.Реостатные пип
Реостатные
датчик представляют собой переменное
сопротивление специальной конструкции,
движок которого под действием входной
величины
меняет свое положение. В общем виде
функция преобразования таких датчиков
может быть представлена в виде:
где
выходное омическое сопротивление;
угловое или линейное перемещение движка.
можно
менять все три параметра, но чаще всего
это «
».
Тогда
где
отношение сопротивления реостата к
сопротивлению проводника;
где
максимальный ход резистора.
Такие датчики изготавливают из манганина, константана или вольфрама в виде изолированной проволоки, намотанной на каркас. Их сопротивление изменяется в пределах от 10 до 1000 Ом. Основными требованиями, предъявляемыми к материалам датчиков, являются температурный коэффициент сопротивления и устойчивость к механическому износу. Движок реостата должен обеспечить хороший электрический контакт под действием минимального усилия, поэтому он изготавливается из сплава платины с иридием или бериллием.
Характер функции преобразования датчика выбирают путем изменения длины каждого витка (за счет формы каркаса) или путем изменения шага между витками. В первом случае шаг дискретности получается равномерный в зависимости от выходной величины, а во втором случае наоборот.
На
рисунке а изображен реостатный
датчик с неравномерным профилем, а на
рисунке б
зависимость выходных сопротивлений
от перемещения
Для простоты конструкций форма каркаса
бывает ступенчатой (рис. в) или
отдельные участки преобразования
шунтируются сопротивлениями (рис. г).
Выбором значений шунтирующих сопротивлений
можно менять функцию преобразования
датчика в широких пределах.
Реостатные
преобразователи применяются для
восприятия тех механических перемещений,
где прилагаемое усилие превышает
а само перемещение
значение 2 3 мм. При
питании таких датчиков переменным током
частота не должна превышать 5 Гц.
50.Тензорезистивные пип
Для измерения механических напряжений широко используются тензорезистивные датчики. Они изготавливаются их проволоки, фольги и полупроводниковых пластинок. Их принцип действия основан на изменении электрического сопротивления под действием механической деформации.
В
качестве примера рассмотрим конструкцию
проволочного тензорезистивного
преобразователя, приведенного на
рисунке. Он состоит из базы 2, на
которую наклеена проволока 3 диаметром
0.02 0.03 мм зигзагообразной
формы (ширина наклеиваемой проволоки
а, длина
).
К концам проволоки приварены выводные
провода 1. Сверху провода нанесен
слой лака 4. Датчик наклеен на
исследуемую поверхность 5 и вместе
с ней деформируется, преобразуя
механическое напряжение в изменение
омического сопротивления.
Для преобразования приращения сопротивления могут быть использованы как мостовые схемы, так и схемы с делителями напряжения.
Н
а
рисунке приведена схема преобразования
динамической деформации 2,
представляющей сумму статической
нагрузки
,
т.е.
,
в электрическое напряжение (U)
с помощью тензорезистора 1.
Тензорезистивные датчики характеризуются коэффициентом тензочувствительности:
где
относительное изменение сопротивления
датчика;
относительная деформация проволоки.
Для
различных материалов значение
колеблется в пределах 0.5
4.0, а полупроводниковые тензодатчики
имеют коэффициент тензочувствительности
в пределах 50 200.
Однако последние обладают значительной
чувствительностью к изменениям
температуры, поэтому в основном
используются для измерения малых
деформаций, где применение проволочных
тензодатчиков невозможно ввиду низкой
чувствительности.
Измерив
относительную деформацию поверхности
конструкции и зная значение модуля
упругости
для данного материала, определяют
механическое напряжение по формуле:
Таким образом, изменение сопротивления датчика