план. Аптыкова 07.09.20. Датчики активного сопротивления
 Скачать 22.82 Kb.
|
|
Датчики активного сопротивления Принцип действия датчиков активного сопротивления основан на изменении их активного сопротивления при изменении длины l, площади сечения S, удельного сопротивления p под действием давления, температуры, освещения. Рассмотрим основные, более распространенные датчики. 1.Контактные датчики Принцип работы контактных датчиков основан на преобразовании механических перемещений (линейных или угловых) в электрический сигнал путём подключения или отключения источников питания к вторичной цепи. Причем входным параметром изображенных датчиков является в одном случае механическая нагрузка, а в другом – температура Наибольшее применение контактные датчики нашли в качестве конечных выключателей, и они являются типичными представителями релейных элементов, т.к. их выходное сопротивление может принимать только два значения: 0 или1 Основным недостатком контактных датчиков является их низкая надежность, т.к. при замыкании или размыкании контактов появляется электрическая дуга (искра), из-за которой сокращается срок службы контактов за счёт их окисления и разрушения, и при этом создаётся высокий уровень электромагнитных помех. Для исключения такого явления применяют различные методы гашения электрической дуги, используя специальные схемы и соответствующие конструкции самих контактов. Применяется в качестве путевых и конечных выключателей, терморегуляторах холодильников, в системах сортировки и отбраковки. Реостатные (потенциометрические) датчики, конструктивно выполненные подобно реостатам, преобразуют линейные или угловые перемещения движка реостата в электрическое В конструкции реостатов используются либо линейные формы каркасов, для которых входная величина хвх - линейное перемещение, либо -тороидальные , у которых входная величина хвх - угловое перемещение движка реостата.  Где, F, P, S, H – преобразуемые величины- давление, вес, перемещение, уровень жидкости и т.д., под действием которых происходит перемещение движка. Обязательным условием использования этих датчиков является выполнение соотношения Rн>R, т.е. входное сопротивление элементов, которые подключаются к датчику, должно быть значительно больше сопротивления реостата, в противном случае линейность статической характеристики датчика нарушается. Достоинства: 1 Линейная хар-ка 2 Регулируемая чувствительность и простота настройки 3 Безинерционность 4 Возможность питания постоянным и переменным напряжением 5 Высокая стабильность 6 Простота конструкции; малые габариты, стоимость Недостатки: 1 Низкая надежность из-за наличия подвижного контакта 2 Погрешность из-за влияния температур Применяется: Для преобразования линейных и угловых перемещений, давлений, сил, уровня жидкостей 3.УГОЛЬНЫЕ ДАТЧИКИ Работа этих датчиков основана на том, что при действии механической нагрузки - F (сжатии) контактное сопротивление между частицами графитовых таблеток и между самими таблетками в столбике уменьшается, что приводит к изменению тока. Чувствительность подобных датчиков в десятки раз выше, чем у проволочных, а в случае применения полупроводниковых материалов (PbS) - даже в сотни раз. Тензолиты – это угольный датчик, изготовленный из смеси порошка угля и изоляционного материала бокалита, выполненный в виде полосок ниток стержней с проволочными выводами. Достоинства: 1. Высокая чувствительность 2. Малая инерционность 3. Большая мощность выходного сигнала 4. Малые размеры, масса, стоимость. Недостатки: 1.Неленейность статической характеристики 2.Большая погрешность из-за температуры 3.Низкая стабильность параметров 4.Одноразовость Для устранения влияния температуры и повышения чувствительности схем датчики включаются в различные схемы: 1.Реверсивная, нереверсивная 2.Мостовая с температурной компенсацией 3.Мостовая равновесная и неравновесная ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК Принцип действия основан на изменении электрического сопротивления проводника при упругих деформациях Пол действием сжатия или растяжения изменяется длина и сечение проводника, что приводит к изменению сопротивления проводника. Существует три разновидности: 1 Проволочные Достоинства: 1 Линейность хар-ки 2 Малая инерционность 3 Низкая масса, стоимость, простая конструкция Недостатки: 1 Одноразовость 2 Низкая чувствительность по сравнению с другими типами тензодатчиков 3 Большая погрешность из-за температуры Для исключения влияния температуры и повышения точности работы датчика применяют мостовую схему с температурной компенсацией Два датчика включаются в разные плечи мостовой схемы. Один из датчиков не подвергается деформации, но находится в той же температурной среде. Если Rt1 + R1=Rt2 + R2, то Vвых=0. При изменении температуры сопротивление датчиков изменяется одинаково,Vвых=0. Под действием F, сопротивление Rt1 изменяется, мост становится неуравновешенным Vвых=F 2 Фольговые Изготавливаются из фольги толщиной 4-12 мкм из константана, нихрома. Достоинства:_1.Высокая_точность_измерений_(А=0,001_С)_2.Линейность_характеристики_Недостатки:_1.Большая_инерционность'>Достоинства: 1. Более высокая чувствительность, чем у проволочных 2. Малая погрешность 3. Большая мощность входного и выходного сигнала Недостатки: 1. Высокая стоимость 2. Низкая надежность 3 Полупроводниковые Принцип действия основан на зависимости удельного сопротивления полупроводника от вибрации. Достоинства: 1.Чувствительность в 100 раз выше, чем у проволочных 2. Большая мощность выхода сигнала. Недостатки: 1.Большая погрешность из-за освещенности 2.Низкая механическая прочность 3.Низкая стабильность параметров 5.ТЕРМОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК Принцип действия основан на зависимости удельного сопротивления от температуры. Бывают: металлические (терморезисторы) полупроводниковые (термисторы) Терморезисторы – изготавливают из чистых металлов с повышенным температурным коэффициентом сопротивления. В качестве материала проводников в термосопротивлениях используют чистые металлы Медные от - 50 до 180 С, Платиновые от 200 до 650 С Достоинства: 1.Высокая точность измерений (А=0,001 С) 2.Линейность характеристики Недостатки: 1.Большая инерционность 2.Малая мощность выходного сигнала 3.Большие размеры, масса, цена. Термисторы – изготавливают из порошкообразной смеси окислов различных металлов, спрессованных при высокой температуре в виде полосок, шариков. Достоинства: 1.Большая мощность выходного сигнала за счет большого удельного сопротивления 2.Высокая чувствительность 3.Малая инерционность 4.Малые габариты, масса, стоимость. Недостатки: 1.Нестабильность характеристик 2.Большая погрешность из-за освещенности, вибрации 3.Нелинейность характеристики. Термодатчики применяют двумя способами: 1. Измерение температуры окружающей среды, при этом ток протекающий мал и не оказывает влияния на его нагрев. В этом случае датчики включают по мостовой схеме. 2. Измерение теплопроводности окружающей среды, при этом термодатчик нагревает постоянным по величине током, а изменение температуры характеризует условия охлаждения. |