ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Индуктивная нагрузка с наличием активной составляющей

Статические характеристики.

Потенциометрический измерительный преобразователь или датчик представляет собой переменное электрическое сопротивление, величина

выходного напряжения которого зависит от положения токосъемного

контакта.

Потенциометрические датчики предназначены для измерения и преобразования линейных и угловых перемещений в электрический сигнал, а также для воспроизведения простейших функциональных зависимостей в автоматических и вычислительных устройствах непрерывного типа. Иногда потенциометр применяется как преобразовательный элемент.

По способу выполнения сопротивления потенциометрические датчики подразделяются на ламельные и непрерывной намотки.

В ламельных потенциометрах используются постоянные сопротивления, припаиваемые к ламелям (рис.2,2а). При движении токосъемника по контактным ламелям сопротивление меняется. В таких потенциометрах изменение сопротивления может происходить в широких пределах.

В потенциометрах непрерывной намотки переменным сопротивлением служит намотанная на каркас в один ряд тонкая проволока, по зачищенной поверхности которой скользит токосъемник. Сопротивление таких потенциометров лежит в пределах от нескольких десятков Ом до десятков кОм.

В зависимости от характера движения ползунка потенциометры подразделяются на датчики линейного и углового перемещения. Щетка датчика линейных перемещений совершает прямолинейное поступательное движение, а щетка датчика углового перемещения – круговое движение (рис.2.2б).

Принцип действия датчика с непрерывной намоткой состоит в следующем: к зажимам потенциометра прикладывается напряжение постоянной величины. При перемещении движка потенциометра выходное напряжение Uвых0 меняется пропорционально входной величине X. Приведенная статическая характеристика позволяет заключить, что рассмотренные потенциометрические измерительные преобразователи не реагируют на знак входного сигнала, т. е они относятся к классу одноактных элементов. Однако на основе одноактных потенциометров можно построить двухтактные измерительные преобразователи, реагирующие на знак выходного сигнала.

Погрешности линейных потенциометрических датчиков.

Зона чувствительности. Выходное напряжение меняется ступенчато, по мере перехода щетки от витка к витку (рис.2.6)

Величина скачка напряжения.

,

где W­- число витков потенциометра.

Порог чувствительности определяется диаметром намоточного провода

Неравномерность статической характеристики.

Скачки U величина зоны нечувствительности от витка к витку могут быть различны.

Погрешность от люфта.

Люфт, возникающий между осью вращения и направляющей втулкой, приводит иногда к нарушению токосъемника, вследствие чего статическая характеристика может обладать неоднозначностью.

Погрешность от трения.

Если мощность выходного сигнала элемента, приводящего в движение щетку потенциометра, мала, то из-за трения щетки о намотки потенциометра возникает зона застоя.

Погрешность от нагрузки.

В зависимости от характера нагрузки возникает погрешность датчика как в статическом, так и в динамическом режиме. Активная нагрузка создает дополнительную неравномерность статической характеристики.

Подставляя значение тока I в первое выражение, получим

(2.4)

Случай: Rн >>R; Rн соизмеримо с R потенциометра. Для первого случая функцию Uвых =f(r) можно представить в виде

От зависимости (2.1) соответствует статической характеристике ненагруженного потенциометра. Следует отсюда, что для устранения погрешности от нагрузки необходимо стремиться, чтобы сопротивление потенциометра было намного меньше сопротивления нагрузки.

Отклонение представляет собой абсолютную ошибку, тогда как относительная ошибка определяется

Значение входной величины x или соответствующее этой величине сопротивление r, при котором ошибка будет максимальной

Отсюда получим

Следовательно, максимальная погрешность датчика имеет место при отклонении движка на 2/3 общей длины l.

Из 2.9 следует, что с увеличением сопротивления нагрузки ошибка уменьшается.

 

Выходное напряжение датчика при подключении нагрузки падает.

Это происходит из-за шунтирования части сопротивления потенциометра нагрузки Rн. С возрастанием величины относительной ошибки коэффициент преобразования датчика снижается.

Динамические свойства линейных потенциометрических датчиков

Входной величиной датчика является перемещение x. За выходную величину можно принять напряжение на нагрузке или ток через нее.

Z-комплексное сопротивление нагрузки

Rвн – внутреннее сопротивление эквивалентного генератора.

Частотная активная нагрузка

Применяя преобразования Лапласа, получим

Таким образом, потенциометрический измерительный преобразователь при чисто активной нагрузке является безынерционным учительным звеном.

Статические характеристики.

Потенциометрический измерительный преобразователь или датчик представляет собой переменное электрическое сопротивление, величина

выходного напряжения которого зависит от положения токосъемного

контакта.

Потенциометрические датчики предназначены для измерения и преобразования линейных и угловых перемещений в электрический сигнал, а также для воспроизведения простейших функциональных зависимостей в автоматических и вычислительных устройствах непрерывного типа. Иногда потенциометр применяется как преобразовательный элемент.

По способу выполнения сопротивления потенциометрические датчики подразделяются на ламельные и непрерывной намотки.

В ламельных потенциометрах используются постоянные сопротивления, припаиваемые к ламелям (рис.2,2а). При движении токосъемника по контактным ламелям сопротивление меняется. В таких потенциометрах изменение сопротивления может происходить в широких пределах.

В потенциометрах непрерывной намотки переменным сопротивлением служит намотанная на каркас в один ряд тонкая проволока, по зачищенной поверхности которой скользит токосъемник. Сопротивление таких потенциометров лежит в пределах от нескольких десятков Ом до десятков кОм.

В зависимости от характера движения ползунка потенциометры подразделяются на датчики линейного и углового перемещения. Щетка датчика линейных перемещений совершает прямолинейное поступательное движение, а щетка датчика углового перемещения – круговое движение (рис.2.2б).

Принцип действия датчика с непрерывной намоткой состоит в следующем: к зажимам потенциометра прикладывается напряжение постоянной величины. При перемещении движка потенциометра выходное напряжение Uвых0 меняется пропорционально входной величине X. Приведенная статическая характеристика позволяет заключить, что рассмотренные потенциометрические измерительные преобразователи не реагируют на знак входного сигнала, т. е они относятся к классу одноактных элементов. Однако на основе одноактных потенциометров можно построить двухтактные измерительные преобразователи, реагирующие на знак выходного сигнала.

Погрешности линейных потенциометрических датчиков.

Зона чувствительности. Выходное напряжение меняется ступенчато, по мере перехода щетки от витка к витку (рис.2.6)

Величина скачка напряжения.

,

где W­- число витков потенциометра.

Порог чувствительности определяется диаметром намоточного провода

Неравномерность статической характеристики.

Скачки U величина зоны нечувствительности от витка к витку могут быть различны.

Погрешность от люфта.

Люфт, возникающий между осью вращения и направляющей втулкой, приводит иногда к нарушению токосъемника, вследствие чего статическая характеристика может обладать неоднозначностью.

Погрешность от трения.

Если мощность выходного сигнала элемента, приводящего в движение щетку потенциометра, мала, то из-за трения щетки о намотки потенциометра возникает зона застоя.

Погрешность от нагрузки.

В зависимости от характера нагрузки возникает погрешность датчика как в статическом, так и в динамическом режиме. Активная нагрузка создает дополнительную неравномерность статической характеристики.

Подставляя значение тока I в первое выражение, получим

(2.4)

Случай: Rн >>R; Rн соизмеримо с R потенциометра. Для первого случая функцию Uвых =f(r) можно представить в виде

От зависимости (2.1) соответствует статической характеристике ненагруженного потенциометра. Следует отсюда, что для устранения погрешности от нагрузки необходимо стремиться, чтобы сопротивление потенциометра было намного меньше сопротивления нагрузки.

Отклонение представляет собой абсолютную ошибку, тогда как относительная ошибка определяется

Значение входной величины x или соответствующее этой величине сопротивление r, при котором ошибка будет максимальной

Отсюда получим

Следовательно, максимальная погрешность датчика имеет место при отклонении движка на 2/3 общей длины l.

Из 2.9 следует, что с увеличением сопротивления нагрузки ошибка уменьшается.

 

Выходное напряжение датчика при подключении нагрузки падает.

Это происходит из-за шунтирования части сопротивления потенциометра нагрузки Rн. С возрастанием величины относительной ошибки коэффициент преобразования датчика снижается.

Динамические свойства линейных потенциометрических датчиков

Входной величиной датчика является перемещение x. За выходную величину можно принять напряжение на нагрузке или ток через нее.

Z-комплексное сопротивление нагрузки

Rвн – внутреннее сопротивление эквивалентного генератора.

Частотная активная нагрузка

Применяя преобразования Лапласа, получим

Таким образом, потенциометрический измерительный преобразователь при чисто активной нагрузке является безынерционным учительным звеном.

Индуктивная нагрузка с наличием активной составляющей

Следовательно, при индуктивном характере нагрузки нагруженый потенциометр следует рассматривать как инерционное этого звена.

Преимущества и недостатки проволочных потенциометрических измерительных преобразователей. Пути преодоления недостатков

Простота конструкции, малые габариты и масса; возможность получения линейных статических характеристик с высокой точностью, стабильность характеристик, возможность работы на переменном и постоянном токе, малое переходное сопротивление, низкий температурный коэффициент сопротивления (ТКС).

Недостатками этих элементов следует считать: наличие скользящего контакта, который может стать причиной отказов вследствие окисления контактной дорожки, перетирания витков или отгибание ползунка; погрешности в работе за счет нагрузки; сравнительно небольшой коэффициент преобразования и высокий порог. Стремление преодолеть отмеченые недостатки проволочных потенциометрических датчиков, а также расширение круга задач, решаемых с их помощью, привели к созданию непроволочных прецизионных потенциометров с резистивными элементами на основе проводящей пластмассы.

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти