- •Элементы и функциональные устройства судовой автоматики
- •Керчь, 2006
- •Введение
- •Функциональная связь
- •Примеры объединения элементов в группы типовых звеньев
- •3. Элементы с непосредственным преобразованием
- •4. Элементы с промежуточным преобразованием
- •5. Согласование характеристик и основные параметры элементов с промежуточными преобразованиями
- •6. Схемы формирования сигналов
- •7. Понятия надежности элементов автоматики
- •8. Датчики перемещения
- •9. Функциональные потенциометры
- •10. Датчики величины усилия
- •11. Датчики скорости
- •12. Датчики скорости с изменяющейся эдс
- •13. Асинхронный тахогенератор (атг)
- •Понятие о магнитных усилителях (му)
- •Электромашинный усилитель с поперечным полем (эму с пп)
- •Выбор эму
- •Электромашинный усилитель с поперечным полем (эму с пп)
- •Выбор эму
- •Датчики угла рассогласования
- •Сельсин
- •Исполнительные элементы
- •Шаговые двигатели
- •Двухфазный магнитоэлектрический шаговый двигатель
- •Электромагнитные элементы.
- •Нейтральное реле постоянного тока
- •Нейтральное реле постоянного тока состоит:
- •Тяговые и механические характаристики реле
- •Параметры реле
- •Схемные способы
- •Поляризованное реле постоянного тока
- •98309 Г. Керчь, Орджоникидзе, 82.
8. Датчики перемещения
Датчики перемещения с изменяющимся активным сопротивлением (потенциометрические датчики)
Применяются в основном как датчики угловых и линейных перемещений.
Потенциометры используются в качестве делителей напряжения.
По виду зависимости между Rx (рис.11,) и величиной x перемещения движка (углом поворота α) различают линейные и функциональные потенциометры.
Линейные потенциометры
Линейные потенциометры весьма широко применяются в устройствах автоматики. Они характеризуются линейной зависимостью Rx = f(x) , которая изображает прямой линией (рис.12).
Зависимость выходного напряжения Uвых от напряжения U, питающего потенциометр, определяется соотношением величин сопротивлений нагрузки и потенциометра.
Рис. 11 Рис. 12 (3 - β , 2 - β =10, 1- β = 5)
Коэффициент нагрузки , если Rн >> R то ,то током нагрузки можно пренебречь, и зависимость Uвых =f (x) будет также линейной (см. рис.12), если β уменьшить то линейность нарушится, самая большая погрешность достигает при нахождении движка в среднем положении.
Если движок потенциометра перемещать по всей его длине в процессе работы, то расчет такого потенциометра нужно вести на максимальную погрешность, которая определяется выражением:
(8.1)
Пример 1.
Рассчитать, каким должно быть сопротивление потенциометра, на выходе которого включено электрическое магнитное реле МКУ – 48, сопротивление катушки которого равно 6 кОм и максимальная погрешность которого 2%.
Решение:
Выражение (8.1) решаем относительно
Сопротивление потенциометра
Ом.
Как видно из примера с уменьшением сопротивления потенциометра при данной нагрузке погрешность его также уменьшается, а мощность и, следовательно, габариты растут. Поэтому возможность уменьшения сопротивления потенциометра ограничивается выходной мощностью аппарата, от которого питается потенциометр, а также допустимыми для данной схемы габаритами потенциометра.
Пример 2.
Определить, каким должно быть соотношение величин сопротивлений нагрузки и потенциометра, чтобы максимальная погрешность не превышала 1%.
Решение.
Указанное условие записывается выражением
,
откуда
.
Таким образом,
Потенциометрические датчики для измерения угловых перемещений характеризуются следующими основными электрическими и конструктивными величинами:
R – полное сопротивление намотки потенциометра;
Р – допустимая мощность, рассеиваемая потенциометром;
ρ – удельное сопротивление материала провода намотки (константан 0,49 Ом*мм2/м, нихром 1,08 Ом*мм2/м);
d – диаметр провода намотки без изоляции;
dи - диаметр провода намотки с изоляцией;
j – допустимая плотность тока;
δв – разрешающая способность потенциометра, т. е величина прироста сопротивления (в относительных единицах или процентах) при перемещении щетки на один виток; принимается обычно не более 0,2 - 0,25 %;
α – рабочий угол поворота щетки потенциометра; в однооборотных потенциометрах обычно а = 330;
D – средний диаметр окружности каркаса;
L – рабочая длинна каркаса (по окружности);
n – число витков;
τ – шаг намотки;
l – длина витка намотки;
d – толщина каркаса потенциометра;
H – высота каркаса.
Расчетные формулы:
; (8.2)
l = 2(H + b); (8.3)
; (8.4)
; (8.5)
d = мм; (8.6)
. (8.7)
Rx = kx Н = k |
|
при
Rx = kx2 H =2kх
|
|
R = k |
|
R = k sin x H = k cos x
|
Рис.13