Реостатні перетворювачі

Реостатний перетворювач являє собою реостат, повзунок якого переміщується під дією вимірюваної величини. Вхідною величиною перетворювача є переміщення повзунка, а вихідною - опір, який перетворюється вимірювальним колом в напругу. Оскільки в переміщення можуть бути перетворені за допомогою механічних пружних елементів багато неелектричних величини, то реостатні перетворювачі використовують також для вимірювання тиску, рівня, витрати, сили тощо.

Реостатні перетворювачі виготовляють із дроту, намотаного на каркас, і у виді реохорда. Як матеріал дроту використовують манганін, константан і інші матеріали, що мають високий питомий опір. Каркаси виготовляють у виді пластин, циліндрів, кілець тощо. Схема найпростішого перетворювача з рівномірним вкладанням дроту наведена на рис.2.3, а.

При R_н=∞ напруга U₀ розподіляється рівномірно по довжині реостата і вихідний сигнал перетворювача

, /2.5/

де k=U_o /l — коефіцієнт перетворювача; х — переміщення повзунка.

Рівняння /2.5/ показує, що характеристика перетворювача - лінійна функція.

Рис.2.3. Електрична схема (а) і характеристики (б) реостатного перетворювача.

При підключенні до виходу перетворювача навантаження спад напруги уздовж реостата буде нерівномірним, тому що паралельно опорові підключається опір R_H. У цьому випадку еквівалентний опір ланцюга

, /2.6/

де R_o — повний опір реостата.

Вихідний сигнал перетворювача з врахуванням шунтуючої дії навантаження

. /2.7/

Підставивши у вираз /2.7/ значення R_e із рівняння /2.6/ і позначивши , одержуємо

. /2.8/

З рівняння /2.8/ випливає, що з врахуванням навантаження характеристика перетворювача нелінійна. Для зручності аналізу рівняння /2.8/ перетворимо до виду

, /2.9/

Щоб визначити при якому значенні вхідного сигналу х похибка δ досягає максимуму, відшукаємо похідну і прирівняємо її до нуля. У результаті знайдемо, що δ досягає максимального значення при x=l/2. Підставляючи в вираз для δ x=l/2, одержимо

. /2.10/

З рівняння /2.10/ випливає, що при α =0,04 максимальне відхилення від лінійної залежності /2.5/ не перевищує 1%. Тому характеристику реостатного перетворювача при α >0,04 (або R_н >25 R₀) можна вважати лінійною і користуватися залежністю /2.5/, тому що основна похибка перетворювача не перевищує 1%. Характеристики реостатного перетворювача, побудовані за рівняннями /2.5/ і /2.8/, наведені на рис. 2.3,б.

Зона нечутливості перетворювача дорівнює діаметру дроту, тому що мінімальна зміна вихідної напруги не може бути меншою спаду напруги на одному витку реостата.

Основний недолік реостатних перетворювачів — ковзаючий контакт, перехідний опір якого вносить додаткову похибку і знижує надійність.