Реостатные преобразователи длины и угла

Реостатным преобразователемназывают реостат, движок которого перемещается под действием измеряемой неэлектрической величины Х. Входной величиной является перемещение движка, которое может быть линейным или угловым, а выходной величиной – активное сопротивле- ние R.

R = f (Х, α) – функция преобразования реостатного преобразователя.

Преобразователь представляет собой каркас, на котором намотан в один слой провод с большим удельным сопротивлением, и подвижный контакт с линейным (рис. 2.3, а) или угловым (рис. 2.3, б) перемещением движка, скользящего по виткам провода.

Выходной ток I_н и напряжение U_н зависят от положения движка потенциометра. Эта зависимость в общем нелинейна, что определяется прежде всего отношением полного сопротивления R потенциометра к сопротивлению нагрузки R_н. Величина относительного изменения сопротивления потенциометра К = r/R при равномерной его намотке совпадает с относительным его перемещением ℓ/L движка потенциометра (где L – общая длина сопротивления R), которая равна нулю при r = 0 и единице при r = R. Однако при относительно большом сопротивлении нагрузки R_н ›› R статическая характеристика потенциометра U_н = f (ℓ) принимает линейный вид:

U_н ≈ U · r/R ≈ К₁ · U · ℓ, (4)

где К₁ = 1/L = 1/R = const.

Если R_н в 10 – 20 раз больше R, то нелинейность статической характеристики не превышает 1 – 2 % предела измерений.

Рис. 2.3. Реостатные преобразователи:

а) с линейным перемещением; б) с угловым перемещением

Форма каркаса может быть любая:пластина, цилиндр, кольцо и т. д. Выбирая форму каркаса, можно получить определенную функциональную зависимость между перемещением и выходным сопротивлением. Микропровод позволяет выполнять миниатюрные преобразователи, имеющие габариты 5 х 5 мм. Провод реостата должен быть покрыт либо эмалью, либо слоем окислов, изолирующих соседние витки друг от друга. Движок (щетка) выполняется либо из двух – трех платина – иридиевых проволочек, либо в виде пластинчатых щеток из серебра. Контактная поверхность намотанного провода полируется, ширина контактной поверхности движка должна быть равна двум – трем диаметрам провода. Каркас реостатного преобразователя покрывается изоляционным лаком.

Достоинства: простота конструкции, дешевизна, миниатюрность. Недостатки: нестабильность питающего напряжения, неточность изготовления, температурная погрешность.

В ряде случаев реостатные преобразователи выполняются в виде проволоки, по которой перемещается щетка (движок). Такие преобразователи, обычно применяемые в автоматических потенциометрах, называются реохордами[12].