Реостатные преобразователи

Принцип действия реостатных преобразователей основан на изменении электрического сопротивления проводника под влиянием входного перемещения. Преобразователь представляет собой реостат, подвижный контакт (движок) которого перемещается под действием измеряемой (преобразуемой) величины. Такие преобразователи бывают каркасные и реохордные.

Наиболее распространены каркасные преобразователи, в которых тонкая проволока из материала с высоким удельным сопротивлением и низким температурным коэффициентом намотана на каркас из текстолита, пластмассы или алюминия, покрытого тонкой оксидной пленкой. Изменение выходного параметра преобразователя R происходит посредством перемещения движка (рис. 2.2).

Форма каркаса может быть различной. На рис. 2.2, a представлен реостатный преобразователь углового перемещения, на рис. 2.2, б – преобразователь с линейной зависимостью сопротивления R от преобразуемого параметра (перемещения) x, а на рис. 2.2, в – преобразователь с нелинейной зависимостью R от x.

Каркас из алюминия обеспечивает прочность конструкции и позволяет повышать плотность тока в обмотке за счет лучшей теплопроводности для увеличения чувствительности ИП.

Материал проволоки должен быть устойчив к истиранию. Обычно используются сплавы: константан, фехраль, а при повышенных температурах – нихром. Наилучшим образом указанным требованиям отвечает платиноиридиевый сплав ПИ-10, обладающий повышенной износоустойчивостью и антикоррозийностью.

Движок может быть щеточным или пластинчатым и изготавливается из нескольких проволок платиноиридиевого, платинобериллиевого сплава или пластин из серебра или фосфористой бронзы. При изготовлении преобразователя провод диаметром 0,03…0,1 мм равномерно наматывается на каркас.

 Поверхность проволоки, по которой скользит движок, освобождается от изоляции и полируется. Каркасные реостатные ИП имеют ступенчатый характер изменения выходного параметра R от входного преобразуемого перемещения x. Это вызывает погрешность преобразования, погрешность дискретности, максимальное значение которой (в процентах) определяется по формуле: , где  – максимальное сопротивление одного витка;  – полное сопротивление преобразователя; w – число витков обмотки ИП. Погрешность дискретности современных реостатных преобразователей лежит в пределах ±(0,05…0,5) %. Порог чувствительности этих ИП 0,1…0,5 мм при линейном и 0,2...2º при угловом перемещении [15].

В реохордных реостатных ИП погрешность дискретности отсутствует. В этих преобразователях для увеличения хода движка и полного сопротивления высокоомная проволока располагается по спирали (геликоидальные ИП).

Кроме погрешности дискретности, являющейся методической погрешностью, в реостатных ИП возможны и другие источники погрешностей, а именно шумы, наводки, возникающие при изменении переходного контакта движка, ударах его о поверхность проволоки, паразитные термоЭДС в месте соприкосновения движка и обмотки ИП. В то же время влияние температуры окружающей среды на параметры преобразователя незначительно.

Наличие подвижного контакта ограничивает динамические свойства реостатных ИП, которые обычно используются для преобразования медленно меняющихся перемещений или других величин, которые могут быть преобразованы в перемещение (давление, усилие, уровень и т. д.). Выходной параметр реостатного ИП R измеряется с помощью мостовых или потенциометрических схем.

Достоинства реостатных ИП – относительная простота конструкции, возможная высокая точность и возможность получения значительного по уровню выходного сигнала.

К недостаткам реостатных ИП можно отнести ограниченную надежность из-за наличия скользящего контакта, необходимость относительно больших перемещений  движка, а иногда и значительных усилий для его перемещения.