בטכנולוגיה נעשה שימוש נרחב במכשירים למדידת גודל העקירות של חפצים עם ההמרה שלהם לאותות חשמליים. החיישן הפוטנציומטרי ברוב העיצובים הוא ריאוסטט ומגע הזזה המחובר לאובייקט, ממנו מוסר האות. פרמטר הפלט הוא ערך ההתנגדות החשמלית, תלוי בתנועה הזוויתית או הלינארית של האלמנט הניתן להזזה.
עקרון הפעולה
הפוטנציומטר ממיר תזוזות לינאריות או זוויתיות לערכי המתח, הזרם או ההתנגדות המתאימים. בשל כך ניתן לעבוד עם כמויות רבות שאינן חשמליות: לחץ, מפלס, קצב זרימה וכו '.
חיישנים פוטנציומטריים, שעיקרם מדידת העקירה או מיקום המיקום, מחוברים באמצעות המגעים הניתנים שלהם של הנגד המשתנה לחפצים. זה יכול להיות שסתומים, אנטנות, כלי חיתוך ועוד ועוד. לאחר אספקת חשמל לחיישן, מוסר ממנו האות של מיקום מנוע הפוטנציומטר, כמו עם מחיצת מתח.
שיטת הרישום הבסיסית בכל הדגמים נותרה זהה, אך ישנם הבדלים מבניים. ניתן לקחת את האות ישירות או באמצעות מעגל אלקטרוני לאחר עיבודו ונורמליזציה. חשוב שהוא יעמוד בסטנדרטים מסוימים.
יתרונות חיישנים פוטנציומטריים
- פשטות העיצוב.
- עלות נמוכה.
- רזולוציה טובה.
- משקל קומפקטי וקל.
- יציבות הקריאות.
עיצוב
חיישני תנועה חוטים פוטנציומטריים נפוצים בתעשייה. יש להם דיוק ויציבות גבוהה, יש להם ערכים קטנים של טמפרטורות ועמידות מעבר ורמת רעש נמוכה. החסרונות כוללים: כמות קטנה של התנגדות, רזולוציה נמוכה, שחיקה של חלקים נעים ושימוש מוגבל בעבודה על זרם חילופין.
התקנים מורכבים משלושה אלמנטים עיקריים:
- מסגרת חוט. עשוי מחומר בידוד מוליך חום או מתכת מצופה דיאלקטרי, שלא משנה את הממדים הגיאומטריים בעת החימום. הצורה עשויה להיות בצורת טבעת, צלחת מעוקלת, מוט.
- סלילה מבודדת. זה מתבצע עם הנחת החוט המדויק, על הצעד ממנו תלויה הרזולוציה של המכשיר.
- מברשת הניתנת לזזה. במקומות המגע שלו עם המתפתל מנקים את הפניות מבידוד. המגע הניתן לטלטול במכשירים יכול לנוע באופן תורתי או סיבובי. במקרה האחרון, המכשירים יכולים להיות ביצוע יחיד או רב-סיבוב.
חומרים
המסגרת עשויה מחומר דיאלקטרי: קרמיקה, גטינקסה, טקסטוליט, פלסטיק. החל מתכת בציפוי מבודד. המוליכות התרמית הגבוהה שלה מאפשרת להסיר היטב חום מחוט החיישן.
המתכת של המתפתל היא בעלת התנגדות חשמלית גבוהה, עמידות בפני קורוזיה, אפקט טמפרטורה קל, שחיקה ועמידות בפני קרעים. סגסוגות מנגנין, קבוע, ניקל כרום עומדות בדרישות אלה. סלילה יכולה להיות גם למלה או סרט.
אנשי קשר הזזה מקטינים את אמינות החיישנים ומסבכים את העיצוב. חסרונות פוטנציומטרים תיל:
- אמינות נמוכה של אנשי קשר;
- חוסר יציבות של התנגדות המעבר בין המנוע לסלילה עקב חמצון ואלקטרוזרוזיה של התיל;
- הקפצת אנשי קשר.
פלסטיק מוליך, שיש לו גם לינאריות טובה יותר, יש משאב נהדר.משתמשים בחיישנים המבוססים עליהם במקום בו נדרשת אמינות גבוהה, במיוחד בתחום התעופה.
מברשות מגע מיוצרות בתוספת מתכות אצילות כך שהן רכות יותר מחומר המתפתל.
ערכות
לחיישנים מסוג פוטנציומטרי יש מאפיין סטטי - מתח יציאה Uבחוץ ממגע נע X. הקשר בין פרמטרים אלה בפוטנציומטר שלא נפרק הוא בדרך כלל ליניארי:
Uבחוץ = kX,
כאשר L אורך החיישן, k הוא הרגישות (k = Uבור/ ל).
במציאות, החיישן הפוטנציומטרי מכיל התנגדות עומס Rn בקישור הבא של מערכת הבקרה האוטומטית, שמשפיע על ערך Uבחוץ
האמינות הנמוכה של החיישנים הקשורים לאובדן מגע, מעגל פתוח במעגל פתוח או מעגל התהפכות מביאה לצורך לשנות את דיאגרמת החיווט.
אם הסימן של אות הפלט לא משתנה, החיישן נקרא חד-קוטבי. זהו מכשיר פשוט כמו נגן משתנה.
מעגל חיישנים פוטנציומטרי מסוג push-pull משמש לבקרה אוטומטית, שם הסימן של האות משתנה ביציאה, תלוי מה הוא בכניסה. כיוון תנועת השליטה של גוף העבודה תלוי בכך. 
ניתן להסיר את המתח מהמברשת ומאמצע הפוטנציומטר. משמשות גם דיאגרמות חיווט אחרות. כאשר מופעל על ידי זרם ישר, כאשר המגע המטלטל עובר בנקודת האמצע שלו, השלט בפלט משתנה להפך. אם מתח AC מופעל על המתפתל, השלב משתנה ב- 1800.
באוטומציה משתמשים במאפיינים לא לינאריים של החיישנים. לשם כך, קוטר החוט לאורך המתפתל, שלב המתפתל משתנה, מסגרות בצורת מורכבות משמשות, קטעים של פוטנציומטרים עם התנגדות מתנערים.
מאפיינים תפעוליים
התגובה סרק של החיישן היא קו ישר (R / Rn = 0). סטיית העקומות ממנו גדלה עם ירידה בעמידות העומס Rn.
בנוסף להתנגדות פעילה, לחיישנים עומסים דינמיים:
- פונקצית העברה.
- רכיב אינדוקטיבי.
- רעש משלו במהלך המעבר של המגע הנע מסליל לסליל ומרטט מברשת.
ההתנגדות בין מגע המנוע לאחת המסקנות נקראת התפוקה. עוצמתו, הזרם או המתח שלו נמדדים.
טעויות חיישן
השגיאות הבאות משפיעות על המאפיינים בפועל של החיישנים:
- אזור מת. כאשר המגע עובר מסיבוב של חוט למשנהו מתרחשת קפיצת מתח, שערכה נקבע על ידי הנוסחה: DU = Uבור/ W, כאשר W הוא מספר הסיבובים.
- חוסר האחידות של המאפיין הסטטי הקשור לתנודות בקוטר החוט לאורך, התנגדותו ודיוק הפיתול.
- נוכחות משחק בין מנוע הקשר לשרוול, המשפיע על דיוק הקריאות.
- לחץ מברשת לא אחיד, המשפיע על ערך עמידות המגע. בדרך כלל משתמשים בכוח של לחיצה על המנוע לסיבוב גדול למדי. עם זאת, לא תמיד ניתן לעשות זאת, מכיוון שהכוח מהיסודות הרגישים (ממברנות, צפים, צלחות bimetal) הוא קטן.
- השפעת התנגדות העומס החשמלי Rn. ערכו נבחר 10 ... פי מאה יותר מהתנגדות החיישן.
מינוי
משדר המיקום הפוטנציומטרי מיועד למטרות הבאות:
- בקרה ומדידה של תנועות של מנגנונים, גופי עבודה של מכונות וחפצים אחרים;
- קישור משוב במערכות רובוטיקה ואוטומציה;
- קביעת מרחקים לחפצים;
- בדיקות במעבדות, פיקוח על פעולת המנגנונים.
סוגי חיישנים
השימוש בחיישן פוטנציומטרי תלוי בסוג:
- T / TS הוא מכשיר בעל דיוק גבוה (0.075%) הפועל בתחום העקירות הצירי של 150 מ"מ. מתאים למהירויות היקפיות עד 10 מטר / שניות. תכנון - הבטחת תנועת המוט לשני כיוונים על פי העיקרון של מחיצת מתח.
- TR / TRS - זהה לקודם, אך עם קפיץ חוזר. העקירה מגיעה ל 100 מ"מ. עומד בעומסים רוחביים גבוהים יותר בקצה.
- TE1 הוא דגם המכיל מעגל אלקטרוני לנורמליזציה של אותות עם פלט אנלוגי.
- TE1 עם קפיץ חוזר - שינוי לפיתרון מגוון רחב יותר של משימות. החיישן יציב יותר עם עומסים רוחביים מוגברים.
- TEX הוא חיישן פוטנציומטרי עם ראש מסתובב ומעקב אחר תנועות ליניאריות של עצמים עד 300 מ"מ. מפרק המסתובב מאפשר התקנה ומבטיח חיי שירות ארוכים.
- TEX עם מוט כונן מושחל. זה מאפשר לתקן בחפץ אובייקט.
- TEX עם קפיץ חוזר אינו דורש התקשרות נוקשה של החפץ לבר.
- TX2 עם ראש מסתובב או עם מהדקי הרכבה. הם משמשים בתנאי פעולה חמורים. רמת ההגנה היא IP 67, דיוק - 0.05%.
שימוש בפוטנציומטרים בחיישני לחץ
פרמטרי הפעולה של מכשירים שונים מומרים בנוחות לאותות חשמליים. חיישן לחץ נוזל או לחץ גז פוטנציומטרי משמש במערכות אספקת דלק במכוניות, גז בכבישים מהירים וכו '. בדרך כלל מדובר במכשירים למדידת קרום.
תחת פעולה של הפרש לחץ משני צידי הממברנה הוא נע. במקביל, המחוון מסתובב גם הוא. אם הלחץ P0 ו- Pו שווים זה לזה, המנוע עובר למקומו השמאלי המקורי, בו מוגדרת ההתנגדות הראשונית של המכשיר. כאשר עמ 'ו יורד, הממברנה עוברת ימינה, והמחוון מכוון את מברשת הפוטנציומטר למצב המתאים לירידה בלחץ.
כדי לצמצם את השגיאה בשינוי בדיד בהתנגדות הפוטנציומטר, מספר הפניות עליו מבוצע לפחות 100. ניתן לבטלו לחלוטין על ידי הזזת המברשת לאורך ציר חוט ההחלמה המכויל.
עיצובים חיישנים
חיישן העקירה הפוטנציומטרי ליניארי מורכב ממסגרת דיאלקטרית של צורות שונות (צלחות, צילינדרים, טבעות וכו '), שעליו חוט מבודד, מחובר אל המהדקים ומאובטח עם מלחציים בקצוות. מברשת מתכת עוברת לאורך המתפתל. עבור חיישנים מסוג סיבובי, המסגרות בצורת טבעת, אורכיות - ישרות. במקומות המגע עם המנוע אין בידוד על התיל.
המסופים מופעלים. אות הפלט נלקח בין קצה אחד של החוט למגע המברשת, למרות שיש ערכות חיבור אחרות.
לכל חיישן פוטנציומטרי ליניארי יש מאפיין סטטי בצורה של תלות בערך של אות הפלט על עקירת מגע המברשת.
מסקנה
חיישן הפוטנציומטרי חייב להיות אמין, נוח ועמיד בשימוש בטכנולוגיית מדידה ובמערכות בקרה אוטומטיות. התקנים לניטור מיקום האובייקטים נבדלים זה מזה בעקרון הפעולה ובסוגי אותות הפלט, אשר חייבים לעמוד בתקנים.