Резистивные преобразования

 

Резистивные преобразователи, принцип действия которых основан на преобразовании значения измеряемой величины в изменение сопротивления.

Одним из вариантов резистивного преобразователя является потенциометрический преобразователь, в котором изменение измеряемой величины преобразуется в изменение отношения напряжений вследствие изменения положения контактной щетки на резистивном материале, запитываемом oт внешнего источника (рис. 19). Существуют, реостаты с линейной и нелинейной характеристиками.

Достоинство реостата как преобразователя – возможность получения любой заданной зависимости выходного сигнала от входного.

В зависимости от способа включения выходным сигналом реостата может быть напряжение на нем, ток или сопротивление.

Рис. 19. Резистивное преобразование, при котором используется потенциометрическое устройство

Рис. 20. Эквивалентная схема потенциометрического устройства

 

 

В преобразователях могут использоваться потенциометрические устройства (с одним или несколькими сопротивлениями в схеме) либо они сами являются потенциометром. Некоторые преобразователи имеют непроволочные сопротивления, такие, как металлокерамическая подложка или проводящая пластиковая пленка.

 

Мост Уитстона

 

Неуравновешенный мост (рис. 21, а) с резисторами, составляющими мост, называются его плечами.

Рис. 21. Неуравновешенный мост: а) схема, б) статическая характеристика, в) структурная схема неуравновешенного моста вблизи состояния равновесия; С – сумматор, П – преобразователь

 

Выходной сигнал постоянного делителя связан с сопротивлениями его резисторов, так же как и в переменном делителе. На рис. 21 график зависимости выходного сигнала неуравновешенного моста от входного является нелинейным. Подбором сопротивлений постоянных плеч моста всегда можно добиться того, чтобы нулевой выходной сигнал соответствовал началу диапазона изменения сопротивления переменного резистора.

Состояние моста, при котором его выходной сигнал равен нулю, называется состоянием равновесия, а мост в этом состоянии – уравновешенным.

В неуравновешенном мосту вблизи состояния его равновесия производятся две операции: алгебраическое суммирование измеряемого сопротивления R₁ и постоянной величины R_м; линейное преобразование их разности ΔR в выходное напряжение моста U. Неуравновешенный мост реализует дифференциальный метод измерения.

 

Тензодатчики

 

В тензодатчиках – преобразователях изменение прикладываемого усилия превращается в изменение сопротивления (рис. 22).

Рис. 22. Тензометрическое преобразование

 

В тензодатчиках используются металлические преобразующие элементы, при приложении механической нагрузки к которым происходит изменение их длины и площади поперечного сечения, что приводит, в свою очередь, к изменению сопротивления. Некоторые материалы тензодатчиков, например полупроводниковые, проявляют пьезоэлектрический эффект. Тензодатчики такого типа обладают на два порядка большей чувствительностью, чем ранее рассмотренные.

В общем случае любой параметр, который воспроизводит движение или силу, может быть использован для создания тензометрических преобразователей.

Для создания температурных измерительных преобразователей такого типа обычно используется проволока из платины.