Тема 2.1.3. Конструкция, принцип работы и схема включения потенциометрических датчиков.

Эти датчики относятся к параметрическим и преобразуют технологический параметр (линейное и угловое перемещение, уровень жидкости и др.) в активное сопротивление R, которое изменяется в широких пределах.

Потенциометрический датчик состоит из диэлектрического каркаса, на который намотан голый провод с высоким удельным сопротивлением (например, из сплавов нихром, константан, манганин). По проводу скользит подвижный контакт, который называется ползунком. Если к ползунку прикрепить какой-нибудь рабочий механизм РМ, то при его перемещении (угловом или линейном) будет изменяться активное сопротивление R между ползунком и крайними выводами датчика (потенциометра).

Схема включения и принцип работы потенциометрического датчика.

Датчик состоит из потенциометра Rp и поплавка, который прикреплен к его ползунку через шток.

Предположим, что уровень жидкости H средний и не изменяется. Ток I, протекающий по потенциометру, создает напряжение U_R′p между ползунком и верхним выводом. На выходе датчика присутствует выходное напряжение U_вых= U_R′p+U_RH.

Если уровень жидкости H уменьшится, то значение R′p увеличится, а значит, увеличится падение напряжения на этом участке ↑U_R′p= I∙ R′p↑. Следовательно, увеличивается и выходное напряжение датчика ↑U_вых= ↑U_R′p+U_RH.

Это можно описать с помощью следующей логической последовательности:

↓H→ ↑R′p→ ↑U_R′p→ ↑U_вых.

При увеличении уровня жидкости в резервуаре датчик работает аналогично.

СР

Тема 2.1.4. Конструкция и принцип работы термометров сопротивления и полупроводниковых терморезисторов (Поспелов, с. 29 рис. 2.2).

Эти датчики относятся к параметрическим и преобразуют температуру в активное сопротивление R. Термометры сопротивления основаны на свойстве проводников менять сопротивление при изменении температуры.

Термосопротивления изготовляются из чистых металлов: меди, железа, никеля, платины и т.д.

Электрические сопротивление при нагреве металлов для термосопротивлений не используются ввиду нарушения стабильности характеристик и уменьшения температурного коэффициента сопротивления.

Металлический термометр сопротивления, используя в качестве датчика температуры, выполняется из проволоки 1 диаметром 0,1 мм, намотанной на слюдяной, фарфоровый или кварцевый каркас. Каркас заключен в защитную трубку 2. Сопротивления термометров при нормальной температуре составляет 50-100 Ом.

Полупроводниковые терморезисторы (термисторы) представляют собой оксиды, сульфиды, нитриды или карбиды металлов (меди, никеля, марганца, кобальта, титана, урана и д.р.). Сопротивление терморезисторов, в отличие от металлов, уменьшается при повышении температуры, т.е. они имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления, причем по величине обратно пропорциональной квадрату абсолютной температуры.

Терморезисторы по сравнению с металлическими термосопротивлениями имеют более высокую чувствительность, обладают высоким удельным (до 10³ Ом·см) и общим сопротивлением. Однако довольно большой разброс сопротивлений и меньшая стабильность терморезисторов являются их существенными недостатками. Терморезисторы нашли применение в горной промышленности в аппаратуре защиты обмоток двигателя и подшипников машин от перегрева.