23.Реостатные и потенциометрические датчики

Реостатные датчики предназначены для преобразования измеряемого параметра в изменение омического сопротивления. Если измеряемый параметр может быть преобразован в угловое или линейное перемещение, являющееся входной величиной реостатного датчика, то при изменении этой величины изменится активное сопротивление цепи, в которую включен датчик.

Реостатные датчики выполнены в виде переменного сопротивления, подвижной контакт которого перемещается под воздействием измеряемой величины. Реостатный датчик состоит из каркаса, намотанной на него проволоки и ползунка. Каркас изготавливают из текстолита, пластмассы, керамики или алюминиевых сплавов, покрытых изоляционным лаком или оксидной пленкой. Каркас может иметь форму цилиндра, плоской пластины или кольца. Витки проволоки изолированы друг от друга тонкой оксидированной пленкой. Поверхность, по которой скользит ползунок, зачищена. Как правило, намотка выполняется из константановой, манганиновой и нихромовой проволоки. Эти материалы имеют большое удельное сопротивление и механическую прочность, малый температурный коэффициент. Токопроводящий слой реостатного датчика может быть выполнен не из проволоки, а из углерода на лаковой основе, металлического сплава высокого удельного сопротивления, нанесенного тонким слоем на поверхность керамики, или другого изоляционного материала.

При непрерывном изменении измеряемого параметра движок переходит с витка на виток и сопротивление изменяется скачком. Статическая характеристика реостатного датчика является ступенчатой. Шаг ступеньки равен диаметру провода, от которого зависит зона чувствительности датчика. Увеличение чувствительности можно добиться за счет уменьшения диаметра проволоки. Обмотку обычно выполняют из проволоки, диаметр которой составляет десятые или сотые доли миллиметра.

В зависимости от того, по какой схеме включены эти датчики в измерительную цепь, их называют реостатными или потенциометрическими. Потенциометрический датчик представляет собой реостат, включенный по схеме делителя напряжения.

Статическая характеристика потенциометрического датчика представляет собой линейную зависимость между выходным напряжением датчика Uвых и перемещением его ползунка. В измерительной технике применяются потенциометрические датчики, реагирующие на знак перемещения ползунка.

Основными достоинствами реостатных и потенциометрических датчиков являются: конструктивная простота, малая масса и габарит, хорошая воспроизводимость характеристик при изготовлении; большая чувствительность и выходная мощность; возможность питания постоянным и переменным током.

Основными недостатками реостатных и потенциометрических датчиков являются:

• наличие скользящего контакта, снижающего надежность и срок службы датчика. Наибольшее число отказов появляется за счет нарушения контакта;

• значительное усилие, необходимое для перемещения движка, являющееся результатом большого трения между движком и намоткой;

• нелинейность характеристики и ошибка измерения от ступенчатости характеристики.