Потенциометрические датчики

Потенциометрические датчики не утратили своего значения до сего времени в силу своей простоты и высокой линейности. Датчики этого типа представляют собой сопротивление, изменяющееся под действием измеряемой величины - перемещения или угла поворота. В проволочных потенциометрических датчиках сопротивление образуется плотной однослойной обмоткой из калиброванной проволоки, которая изготавливается из нихрома или иного материала с высоким удельным сопротивлением. По обмотке перемещается скользящий или катящийся элемент (движок). Через резистор, образованный обмоткой, протекает  стабильный  ток    силой 1 мА или 10 мА, и он создает падение напряжения на той части сопротивления резистора, которая находится между движком и общей точкой. Объект, положение или угол поворота которого требуется измерить, жестко связан с этим движком. В линейных датчиках это напряжение пропорционально измеряемой величине и является выходным сигналом датчика. Резистор может быть выполнен не только из калиброванной проволоки, но из проводящего пластика. Устройство потенциометрических датчиков, преобразующих плоскопараллельное перемещение или угол поворота в изменение постоянного напряжения, показано на рис. 71. На рис. 71 а представлен датчик с однополярным выходным сигналом. Выходное напряжение датчика, представленного на рис. 71 б, изменяет полярность в зависимости от положения движка относительно середины резистора.

Диапазон перемещений, преобразуемых потенциометрическими датчиками, довольно широк и составляет от 10 мм до 2.0 м. Потенциометрические датчики угла поворота имеют диапазон входных углов: однооборотные, показанные на рис. 71 в, - до 355°, многооборотные - до 7200°. Многооборотные датчики имеют не круглый, а плоский резистор, как у датчиков перемещения. В этих датчиках преобразование угла поворота в перемещение выполняется винтовой парой.

Проволочные датчики уступают датчикам с резистором, выполненным из проводящего пластика, в отношении линейности - из-за влияния сопротивления витков намотки, и в отношении устойчивости к износу пары движок - резистор. Все потенциометрические датчики чувствительны к вибрациям, тряске, ударам, из-за чего может пропадать контакт движка с резистором.

Проволочным потенциометрическим датчикам легко придается нелинейная функция преобразования заданного вида. С этой целью обмотка наматывается на каркас, толщина которого изменяется в соответствии с желаемой функцией.

Наилучшие показатели потенциометрических датчиков, достигнутые, в частности, фирмой "Мегатрон", следующие:

- для проволочных датчиков линейного перемещения и угла поворота предел допускаемой погрешности от нелинейности составляет от 0.15% до 5%,

- для датчиков, резистор которых выполнен из проводящего пластика, предел допускаемой погрешности от нелинейности от 0.01% до 0.5%, разрешающая способность датчиков перемещений не хуже 10 мкм, ресурс - 50 млн движений оси.

Широкую номенклатуру потенциометрических датчиков линейных и угловых перемещений выпускает фирма "Burster" (Германия). Пределы измерения линейных перемещений (0 ¸ 100) мм при длине корпуса датчика 253 мм, нелинейность датчика не превышает 0.1%, полное сопротивление 5 кОм. Диапазон измерения угловых перемещений (0 ¸ 350)°, погрешность не превышает 0,5%, масса 90 г.