Реостатные преобразователи.

Реостатный преобразователь – прецизионный реостат, движок которого перемещается под действием измерительной величины. Входной величиной преобразователя является линейное или угловое перемещение движка;  выходной – изменение его сопротивления.

Устройство преобразования показано на рис.1

рис.1

Он состоит из каркаса 1, на котором намотан провод 2, изготовленный из материала с высоким удельным сопротивлением, и тока съемного двиэка 3, укрепленного на оси 4. 5 – выводы. Каркас с намоткой может иметь и переменное сечение (штриховая линия), тогда функция преобразования R=f(x) (х - перемещение) является нелинейной, или каркас может быть кольцевой, тогда R=f(α) (α– угловое перемещение).

При перемещении движка вдоль каркаса на величину шага обмотки  ∆x=λ сопротивление изменяется на ∆R=(dR/dx)λ, где dR/dx – производная требуемой функции преобразования R=f(x) по перемещению движка. При перемещении движка с одного витка на другой сопротивление изменяется на величину, равную сопротивлению одного витка.

Потенциометрическая схема включения преобразователя показана на рис.2

рис.2

Если сопротивление нагрузки RH велико (RH>>RP), что током в нем можно пренебречь по сравнению с током в RP, то рассмотренный преобразователь работает в режиме холостого хода и напряжение на нагрузке

UH=UR/RP

пропорционально сопротивлению R.

Если преобразователь имеет пропорциональную функцию преобразования  R=(RP/ℓ)x, то напряжение UH пропорционально перемещению движка

UH=(U/ℓ)x,     (ℓ - перемещение)

Для анализа цепи с нагрузкой RH соизмеримой с RP можно воспользоваться теоремой об активном двухполюснике. Тогда

UH =,

где β=R/RP – относительное изменение сопротивления преобразователя; α=RP/RH – коэффициент нагрузки. Зависимость UH от β для различных α приведена на рис.3.         

рис.3

Для холостого хода UH=UX – прямая линия. Тогда погрешность  ∆U=UH-UX. Для уменьшения погрешности следует увеличить RH.

С изменением температуры изменяется сопротивления преобразователя по формуле

Rt=Ro(1+αt),

где α – температурный коэффициент сопротивления;

Ro – сопротивление при t=0оС.

В режиме холостого хода температура не вызовет погрешность, а при RH≈RP– скажется температура.

Реостатному проволочному преобразователю присуща погрешность дискретными, т.е. скачкообразными изменениями сопротивления на ∆R при переходе движка с одного витка на другой. Тогда максимальное значение приведенной погрешности

γR=±∆R/2RP.

Если ∆R равны по всему диапазону, то

RP=n∆R

γR=±1/2n

где n – число витков в обмотке.

В практике применения корпус реостата крепится неподвижно, а движок – к измеряемой перемещение величине.

Длина перемещения x равна длине реостата ℓ и может иметь несколько десятков сантиметров.