Реостатные преобразователи

Реостатные преобразователи представляют собой регулируемые омические сопротивления специального изготовления. Естественной входной величиной реостатного ИП является перемещение (линейное или угловое), выходной - сопротивление.

По конструкции реостатные ИП можно разбить на три группы:

1) реохордные ИП;

2) ИП со ступенчатой характеристикой;

3) нелинейные ИП.

Реохордные преобразователи(рис 3 а) представляют собой натянутую проволоку 1, по которой перемещается движок 2. Характеристика преобразования такого ИП линейная.

Реостатные ИП со ступенчатой характеристикой выполняются из провода 1 диаметром 0,02 - 0,1 мм, намотанного с равномерным шагом на каркас 2, по которому перемещается подвижная токосъемная щетка 3 (движок) (рис. 3 б).

а) б) в) г)

Рис. 3

Число витков реостатного ИП обычно не менее 100.

Каркасы могут выполняться в виде пластин, цилиндра, кольца и др.

Изменение сопротивления реостатного преобразователя при перемещении подвижного контакта достигает 90 % от номинального сопротивления.

Выходное сопротивление R реостатного преобразователя в зависимости от перемещения движка Х может быть определено из выражения

_Х

R = òR₁n₀p dx, (10)

⁰

где R₁ - сопротивление одного метра провода; n₀ - число витков на единицу длины преобразователя; р - периметр каркаса.

Нелинейные реостатные ИП можно получить, выбирая соответствующую форму каркаса (рис. 3 в). Например, для получения определенной нелинейной зависимости можно применить фигурные каркасы, сечение которых изменяется по длине, а толщина b каркаса остается постоянной. Для заданной характеристики f(x) переменная высота намотки h этого преобразователя находится по формуле

где q - сечение провода; r - удельное сопротивление материала провода.

Нелинейную зависимость позволяют получить преобразователи со ступенчатым каркасом (рис. 3 г). Такое выполнение каркаса обеспечивает кусочно-линейную аппроксимацию требуемой зависимости.

Для изготовления реостатных ИП используются провода из манганина, константана, нихрома, фехраля. Использование микропровода позволяет получить реостатные ИП размером 5 х 5 мм. В ответственных случаях используются провода из сплава платины с иридием (90 % Pt + 10 % Ir). Каркасы выполняются из текстолита, пластмассы, алюминия. Движок (щетка) выполняется либо из двух-трех проволочек из сплава платины с иридием или с бериллием, или в виде пластинчатых щеток из серебра или фосфористой бронзы.

Погрешности реостатных преобразователей

1. Погрешность дискретности (квантования)

Сопротивление большинства реостатных ИП изменяется ступенчато (кроме реохордных), что приводит к погрешности дискретности (квантования). Погрешность дискретности определяется по формуле

g = R₁/2 R = 1/2n, (12)

где R₁ - сопротивление одного витка; R - полное сопротивление ИП; n - число витков.

Реально полоса неопределенности реостатного ИП определяется не только погрешностью квантования, но и шумом, «генерируемым» движком при его движении (вариации контактного сопротивления, временное разъединение движка и контактной дорожки, ЭДС трения и т. д.). В целом погрешность нуля реостатных ИП равна ± (2/n - 1/n) [10].

2. Температурная погрешность

При изменении температуры преобразователя изменяется его сопротивление. Величина температурной погрешности определяется, прежде всего, температурным коэффициентом сопротивления материала чувствительного элемента. Обычно ТКС материалов провода реостатного ИП не превышает 0,1 % на 10 ^ОС.

Области применения реостатных ИП

Реостатные преобразователи применяются для измерения линейных и угловых перемещений и величин с ними связанных (давлений, сил, уровней и т. д., а также в качестве обратных преобразователей автоматических мостов и компенсаторов).