Реостатные преобразователи или датчики активного сопротивления.

В датчиках активного сопротивления с изменением изме­ряемой величины изменяется их активное сопротивление. Следовательно, входной величиной реостатных преобразова­телей является перемещение движка реостата, механически связанного с измеряемой неэлектрической величиной, а вы­ходной величиной – активное сопротивление.

На рис. 3.37 показано устройство реостатного преобразова­теля.

На каркас 1 из изоляционного материала намотана с рав­номерным шагом проволока 2. Изоляция проволоки на верх­ней границе каркаса зачищается и по металлу скользит щет­ка 3. Добавочная щетка 4 скользит по токосъемному кольцу 5. Обе щетки изолированы от приводного валика 6.

Рис. 3.37. Устройство реостатного преобразователя.

1 –каркас; 2 – проволока камера; 3 – щетка; 4 – добавочная щетка; 5 – токосъемное кольцо; 6 – приводной валик

Реостатные преобразователи выполняются как с проводом, намотанным на каркас, так и реохордного типа. В качестве материала провода применяют нихром, манганин, константан и др. В ответственных случаях, когда требования к изно­соустойчивости контактных поверхностей очень велики, или когда контактные давления очень малы, применяют сплавы платины с иридием, с палладием, рубидием, рутением, осми­ем. Провод реостата должен быть покрыт либо эмалью, либо слоем окислов для изоляции соседних витков друг от друга. Движки бывают из двух-трех проволочек (платина с ириди­ем) с контактным давлением 0,003…0,005 Н или пластинча­тые (серебро, фосфористая бронза) с усилием 0,05…0,1 Н. Контактная поверхность намотанного провода полируется; ширина контактной поверхности равна 2…3 диаметрам про­вода. Каркас реостатного преобразователя выполняется из текстолита, пластмассы или из алюминия, покрытого изоляционным лаком или оксидной пленкой. Формы каркасов са­мые разнообразные. Реактивное сопротивление реостатных преобразователей очень мало и им обычно можно пренебречь при частотах звукового диапазона.

При использовании реостатных преобразователей для из­мерения неэлектрических величин – часто ставится задача по­лучить линейную зависимость угла отклонения a указателя от измеряемой неэлектрической величины F, несмотря на то, что ряд звеньев прибора между преобразователем и указате­лем, осуществляющих промежуточные преобразования, ха­рактеризуются нелинейной функцией преобразования.

В подобных случаях применяются функциональные рео­статные преобразователи с нелинейным распределением со­противления вдоль каркаса. Нелинейного распределения со­противления вдоль каркаса достигают, например, изменяя высоту каркаса, шунтируя части линейного реостата постоян­ными сопротивлениями, применяя намотку с переменным ша­гом, намотку отдельных участков каркаса проводами разного диаметра или с разными удельными сопротивлениями.

Ниже представлены схемы наиболее распространенных приборов с реостатными преобразователями. Для схемы (рис. 3.38.а) ток I можно выразить формулой

, (3.42)

где l – отклонение движка, соответствующее текущему значению из меряемой величины; l_H – номинальное отклонение, при котором сопротивле­ние линейного реостата R_Р=0.

Рис. 3.38. Устройство приборов с реостатными преобразователями

Если отклонение движка угловое, то вместо l и l_н следует поставить j и j_H. Как видно из приведенной зависимости, связь тока с отклонением движка оказывается нелинейной и поэтому цепь, изображенную на рис. 3.38.а, применяют редко.

В цепи на рис. 3.38.б реостатный преобразователь включен делителем напряжения.

, (3.42)

Наличие в знаменателе члена приводит к нелинейной зависимости входного напряжения Uj от отклонения j. Однако при очень большом значении сопротивления R₀ (при использовании указателя, включенного через усили­тель) – этот член оказывается равным 0, и связь между выходным напряжением Uj_k и углом j становится линейной

, (3.43)

Цепи на рис. 3.38.в, г характеризуются нелинейностью, но позволяют при применении указателя с двухсторонней шка­лой измерять отклонение измеряемой величины в обе стороны от нуля.

Нелинейность, обусловленная схемой на рис. 3.38.д очень невелика.

Показания прибора, изображенного на рис. 3.38.е, где в ка­честве указателя использован логометр, не зависят в извест­ной степени от постоянства напряжения источника питания, так как отклонение логометра является функцией отношения токов, а следовательно, перемещения движка l.

Зависимость токов I₁ и I₂ от перемещения l в этой цепи нелинейна. Но, изменяя форму полюсных наконечников или сердечника измерительного механизма логометра, можно по­лучить нужный вид зависимости , а следовательно, и требуемый характер шкалы a =f(l) измерительного устройства. Реостатные преобразователи используются, как реостатные уровнемеры. Наиболее широкое распростране­ние получили реостатные преобразователи в приборах для из­мерения уровня так называемые реостатные уровнемеры, используемые в самолетах, автомобилях и т.д. На рис. 3.39 представлена измерительная цепь бензиномера.

Рис. 3.39. Реостатный уравнемер

Измерителем здесь является магнито-электрический логометр, рамки кото­рого включены последовательно с сопротивлениями R₁ и R₂ реостатного преобразователя. При изменении положения движка, связанного с поплавком, токи в обеих рамках изме­няются с различными знаками, вследствие чего изменяется от­ношение этих токов, а следовательно, и отклонение стрелки указателя. Сопротивления r₁ и r₂ служат для регулировки прибора на заданный предел измерения. Шкала указателя градуируется в литрах.

Пружинный акселерометр. На рис. 3.40. представлена прин­ципиальная схема пружинного датчика ускорения с реостат­ным преобразователем.

Рис. 3.40. Устройство пружинного датчика ускорения с реостат­ным преобразователем

Масса m подвешена на пружинах С. При наличии вертикального ускорения под действием силы инерции F=mx движок Д, связанный с массой, перемещает­ся по реостату R. Выходное напряжение пропорционально действующему ускорению. Предел измерения прибора опре­деляется жесткостью пружин С и величиной массы.

Реостатные преобразователи могут быть использованы для измерения виброускорений и виброперемещений с огра­ниченным частотным диапазоном.