Датчик линейного перемещения потенциометрический

Датчик линейного перемещения потенциометрический

  • Аксессуары
  • Блоки питания для ПЛК и датчиков
  • Датчики и преобразователи давления промышленные
  • Датчики линейных перемещений и расстояний
  • Датчики оптические для специальных задач
  • Датчики положения
  • Датчики, реле потока воздуха и промышленных газов
  • Датчики, реле потока жидкости
  • Датчики температуры промышленные
  • Датчики ускорения — акселерометры
  • Датчики угла наклона — инклинометры
  • Датчики угловых перемещений, энкодеры, потенциометры
  • Датчики щелевые
  • Индикаторы, преобразователи и регуляторы
  • Мониторинг и диагностика
  • Расходомеры жидкости
  • Расходомеры сжатого воздуха и промышленных газов
  • Сигнализаторы уровня жидкости и сыпучих веществ
  • Сканеры штрих-кодов промышленные
  • RFID компоненты
  • Уровнемеры
  • Сигнальное оборудование
  • Безопасность на производстве
  • Промышленные интерфейсы
  • Системы освещения на производстве
  • Бесконтактные системы передачи данных
  • Аксессуары
  • Блоки питания для ПЛК и датчиков
  • Датчики и преобразователи давления промышленные
  • Датчики линейных перемещений и расстояний
  • Датчики — преобразователи линейных перемещений
  • Датчики расстояния индуктивные
  • Датчики расстояния лазерные
  • Датчики расстояния ультразвуковые
  • Линейные энкодеры
  • Потенциометрические датчики линейных перемещений
  • Тросиковые датчики линейных перемещений
  • Все
  • Novotechnik

Каталог потенциометрических датчиков линейных перемещений Novotechnik на диапазон измерения до 3000 мм, обладающих высокой надежностью и точностью. Потенциометры позволяют непрерывно измерять перемещение движущихся частей станков с ЧПУ, деталей механизмов во многих отраслях промышленности, медицины, строительстве и т.д. Линейные потенциометры Novotechnik представлены в различных компактных корпусах как со штоком, так и с позиционным курсором, что позволяет подобрать датчик и интегрировать его именно в конкретную задачу.

Тип: потенциометрический датчик линейных перемещений. Диапазон измерения: 150 мм. Разрешение: 0,01 мм. Номинальное сопротивление: 5 кОм. Температурный диапазон эксплуатации: -30. +100 °C. Степень пылевлагозащиты: IP 40. Материал корпуса: алюминий. Макс. допустимое напряжение: 42 V. Подключение: разъем для клапана тип А DIN 43650-A.

Тип: потенциометрический датчик линейных перемещений. Диапазон измерения: 100 мм. Линейность: 0,075 %. Номинальное сопротивление: 5 кОм. Температурный диапазон эксплуатации: -30. +100 °C. Степень пылевлагозащиты: IP 40. Материал корпуса: алюминий. Макс. допустимое напряжение: 42 V. Подключение: разъем М16 5 pin.

Тип: потенциометрический датчик линейных перемещений с возвратной пружиной. Диапазон измерения: 25 мм. Линейность: 0,2 %. Номинальное сопротивление: 1 кОм. Температурный диапазон эксплуатации: -30. +100 °C. Степень пылевлагозащиты: IP 40. Материал корпуса: алюминий. Макс. допустимое напряжение: 42 V. Подключение: разъем М16 5 pin.

Тип: потенциометрический датчик линейных перемещений. Диапазон измерения: 75 мм. Разрешение: 0,01 мм. Номинальное сопротивление: 3 кОм. Температурный диапазон эксплуатации: -30. +100 °C. Степень пылевлагозащиты: IP 55. Материал корпуса: алюминий. Макс. допустимое напряжение: 42 V. Подключение: разъем для клапана тип А DIN 43650-A.

Тип: потенциометрический датчик линейных перемещений. Диапазон измерения: 100 мм. Разрешение: 0,01 мм. Номинальное сопротивление: 3 кОм. Температурный диапазон эксплуатации: -30. +100 °C. Степень пылевлагозащиты: IP 55. Материал корпуса: алюминий. Макс. допустимое напряжение: 42 V. Подключение: разъем для клапана тип А DIN 43650-A.

Тип: потенциометрический датчик линейных перемещений. Диапазон измерения: 900 мм. Разрешение: 0,01 мм. Номинальное сопротивление: 10 кОм. Температурный диапазон эксплуатации: -30. +100 °C. Степень пылевлагозащиты: IP 55. Материал корпуса: алюминий. Макс. допустимое напряжение: 42 V. Подключение: разъем для клапана тип А DIN 43650-A.

Потенциометрические датчики

Потенциометрический датчик представляет собой переменный резистор, к которому приложено питающее напряжение, его входной величиной является линейное или угловое перемещение токосъемного контакта, а выходной величиной – напряжение, снимаемое с этого контакта, изменяющееся по величине при изменении его положения.

Потенциометрические датчики предназначены для преобразования линейных или угловых перемещений в электрический сигнал, а также для воспроизведения простейших функциональных зависимостей в автоматических и автоматических устройствах непрерывного типа.

По способу выполнения сопротивления потенциометрические датчики делятся на

ламельные с постоянными сопротивлениями;

проволочные с непрерывной намоткой;

с резистивным слоем.

Ламельные потенциометрические датчики использовались для проведения относительно грубых измерений в силу определенных конструктивных недостатков.

В таких датчиках постоянные резисторы, подобранные по номиналу специальным образом, припаиваются к ламелям.

Ламель представляет собой конструкцию с чередующимися проводящими и непроводящими элементами, по которой скользит токосъемный контакт. При движении токосъемника от одного проводящего элемента к другому суммарное сопротивление подключенных к нему резисторов меняется на величину соответствующую номиналу одного сопротивления. Изменение сопротивлений может происходить в широких пределах. Погрешность измерений определяется размерами контактных площадок.

Ламельный потенциометрический датчик

Проволочные потенциометрические датчики предназначены для более точных измерений. Как правило их конструкции представляют собой каркас из гетинакса, текстолита или керамики, на который в один слой, виток к витку намотана тонкая проволока, по зачищенной поверхности которой скользит токосъемник.

Диаметр проволоки определяет класс точности потенциометрического датчика (высокий-0,03-0,1 мм , низкий 0,1-0,4 мм). Материалы провода: манганин, фехраль, сплавы на основе благородных металлов. Токосъемник выполнен из более мягкого материала, чтобы исключить перетирание провода.

Преимущества потенциометрических датчиков:

малые габариты и вес;

высокая степень линейности статических характеристик;

возможность работы на переменном и постоянном токе.

Недостатки потенциометрических датчиков:

наличие скользящего контакта, который может стать причиной отказов из-за окисления контактной дорожки, перетирания витков или отгибание ползунка;

погрешность в работе за счет нагрузки;

сравнительно небольшой коэффициент преобразования;

высокий порог чувствительности;

подверженность электроэррозии под действием импульсных разрядов.

Статическая характеристика потенциометрических датчиков

Статическая характеристика нереверсивного потенциометрического датчика

Рассмотрим на примере потенциометрического датчика с непрерывной намоткой. К зажимам потенциометра прикладывается переменное или постоянное напряжение U. Входной величиной является перемещение X, выходной − напряжение Uвых. Для режима холостого хода статическая характеристика датчика линейна т.к. справедливо соотношение : Uвых=(U/R)r,

где R- сопротивление обмотки; r- сопротивление части обмотки.

Учитывая, что r/R=x/l, где l — общая длина намотки, получим Uвых=(U/l)x=Kx [В/м],

где К — коэффициент преобразования (передачи) датчика.

Очевидно, что такой датчик не будет реагировать на изменение знака входного сигнала (датчик нереверсивный). Существуют схемы чувствительные к изменению знаку. Статическая характеристика такого датчика имеет вид представленный на рисунке.

Реверсивная схема потенциометрического датчика

Статическая характеристика реверсивного потенциометрического датчика

Полученные идеальные характеристики могут существенно отличатся от реальных за счет наличия различного рода погрешностей:

Выходное напряжение меняется дискретно от витка к витку, т.е. возникает эта зона, когда при малом входная величина Uвых не меняется.

Величина скачка напряжения определяется по формуле: DU=U/W, где W- число витков.

Порог чувствительности определяется диаметром намоточного провода: Dx=l/W.

Зона нечувствительности потенциометрического датчика

2.Неравномерность статической характеристики из-за непостоянства диаметра провода, удельного сопротивления и шага намотки.

3.Погрешность от люфта, возникающего между осью вращения движка и направляющей втулкой (для уменьшения используют поджимные пружины).

4. Погрешность от трения.

При малых мощностях элемента приводящего в движение щетку потенциометрического датчика может возникать за счет трения зона застоя.

Необходимо тщательно регулировать нажим щетки.

5.Погрешность от влияния нагрузки.

В зависимости от характера нагрузки возникает погрешность, как в статическом, так и в динамическом режимах. При активной нагрузке изменяется статическая характеристика. Величина выходного напряжения будет определяться в соответствии с выражением: Uвых=(UrRн)/(RRн+Rr-r2)

Т.е. Uвых=f(r) зависит от Rн. При Rн>>R можно показать, что Uвых=(U/R)r;

при Rн приблизительно равном R зависимость нелинейна, и максимальная погрешность датчика будет при отклонении движка на (2/3))l. Обычно выбирают Rн/R=10…100. Величина ошибки при x=(2/3)l может быть определена из выражения : E=4/27 η , где η =Rн/R — коэффициент нагрузки.

Потенциометрический датчик под нагрузкой

Динамические характеристики потенциометрических датчиков

Для вывода передаточной функции удобнее за выходную величину взять ток нагрузки, его можно определить пользуясь теоремой об эквивалентном генераторе. Iн=Uвых0/(Rвн+Zн)

Рассмотрим два случая:

1.Нагрузка чисто активная Zн=Rн т.к. Uвых0=K1x Iн=K1x/(Rвн+Rн)

где K1 − коэффициент передачи датчика на холостом ходу.

Применяя преобразование Лапласа, получим передаточную функцию W(p)=Iн(p)/X(p)=K1/(Rвн+Rн)=K

Таким образом, мы получили безынерционное звено, а значит датчик имеет все, соответствующие этому звену частотные и временные характеристики.

2. Нагрузка индуктивная с наличием активной составляющей .

Применяя преобразование Лапласа получим Uвыхx(p)=Iн(p)[(Rвн+pL)+Rн]

Путем преобразований можно прийти к передаточной функции вида W(p)=K/(Tp+1) – апериодическое звено 1-го порядка,

Собственные шумы потенциометрического датчика

Как было показано, при движении щетки от витка к витку напряжение на выходе меняется скачком. Погрешность, создаваемая ступенчатостью имеет вид пилообразного напряжения, наложенного на выходное напряжение передаточной функции ,т.е. представляет собой шум. При наличии вибрации щетки при движении также создается шум (помеха). Частотный спектр вибрационного шума лежит в области звуковых частот.

Для устранения вибрации токосъемники выполняют из нескольких проволочек различной длины сложенных вместе. Тогда собственная частота каждой проволочки будет различна, это препятствует появлению технического резонанса. Уровень тепловых шумов- низок, их учитывают в особо чувствительных системах.

Функциональные потенциометрические датчики

Необходимо отметить, что в автоматике часто для получения нелинейных зависимостей используются функциональные передаточной функции. Их построение производится тремя способами:

изменением диаметра проволоки вдоль намотки;

изменением шага намотки;

применением каркаса определенной конфигурации;

шунтированием участков линейных потенциометров сопротивлениями различной величины.

Например, чтобы получить квадратичную зависимость по 3-му способу, нужно чтобы ширина каркаса изменялась по линейному закону, как это показано на рисунке.

Функциональный потенциометрический датчик

Обычные потенциометрические датчики имеют ограниченный диапазон работы. Его величина задана геометрическими размерами каркаса и числом витков обмотки. Их увеличивать беспредельно нельзя. Поэтому нашли применение многооборотные потенциометрические датчики, у которых резистивный элемент свит по винтовой линии с несколькими витками, их ось должна повернуться несколько раз, чтобы движок переместился с одного конца обмотки на другой, т.е. электрический диапазон таких датчиков кратен 3600.

Основным достоинством многооборотных потенциометров является высокая разрешающая способность и точность, что достигается благодаря большой длине резистивного элемента при малых общих габаритах.

Фотопотенциометр − представляет собой бесконтактный аналог обычного потенциометра с резистивным слоем, механический контакт в нем заменен фотопроводящим, что, конечно, повышает надежность и срок службы. Сигналом с фотопотенциометра управляет световой зонд, выполняющий роль движка. Он формируется специальным оптическим устройством и может смещаться в результате внешнего механического воздействия вдоль фотопроводящего слоя. В месте засветки фотослоя возникает избыточная по сравнению с темновой фотопроводимость и создается электрический контакт.

Фотопотенциометры делятся по назначению на линейные и функциональные.

Функциональные фотопотенциометры позволяют пространственное перемещение источника света преобразовать в электрический сигнал заданного функционального вида за счет профилированного резистивного слоя (гиперболические, экспоненциальные, логарифмические).

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

4. Потенциометрические датчики

ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ

§ 4.1. Назначение. Принцип действия

Потенциометрические датчики предназначены для пре­ образования механического перемещения в электрический сигнал.
Основной частью датчика является реостат, сопротивление кото­рого изменяется при перемещении движка, скользящего по проволоке (схема вклю­чения потенциометрического датчика показана на рис.4.1, а). Напряжение питания подается на всю обмотку реостата через неподвижные выводы этой обмотки. Вы­ходное напряжение, пропорциональное перемещению движка, снимается с одного из неподвижных выводов и с подвижного движка. Такая схема включения в электротехнике называется потенциометрической или схемой делителя напряжения.

Если сопротивление всей обмотки датчика обозначить через R, а сопротивление части этой обмотки, с которой снимается вы­ходное напряжение, через, то потенциометрическая схема включения датчика может быть представлена как последовательное соединение резисторов с сопротивлением (рис.4.1, б). Ток через обмотку датчика, а приложенное напряжение распределяется (делится) между последовательно соеди­ненными резисторами: Если сопротивление обмотки равномерно распределить по длине I, а перемещение
движка обозначить через х, то выходное напряжение датчика

(4.1)

Таким образом, выходной сигнал датчика пропорционален пере­мещению движка.

В автоматических системах движок может быть механически связан с каким-либо устройством (клапаном, рулем, антенной, режущим инструментом и т. п.), положение которого надо изме­рить и передать в виде электрического сигнала. Усилие, под дей­ствием которого перемещается движок, в этом случае весьма велико. Поэтому для обеспечения надежного контакта между движком и обмоткой следует иметь достаточно большую силу прижатия движка. В автоматических приборах для измерения различных неэлектрических величин движок датчика соединяется с чувствительным элементом, преобразующим контролируемую величину в перемещение. Усилие, развиваемое чувствительными элементами (мембранами, биметаллическими пластинами, поплав­ками и т. п.), невелико. Поэтому нельзя сильно прижимать дви­жок к обмотке.

Наличие скользящего контакта снижает надежность потенциометрического датчика и является его основным недостатком. Для питания датчика может быть использовано как напряжение постоянного тока, так и напряжение переменного тока невысо­кой частоты. Входным сигналом датчика может быть не только линейное, но и угловое перемещение.

Современные потенциометрические датчики: как выбрать и эффективно использовать?

Последние достижения в технологии потенциометров позволяют эффективно использовать их во многих современных приложениях. В статье описаны характеристики потенциометров, которые следует учитывать при выборе устройства определения положения для конкретного приложения. Проведено сравнение современных потенциометров с другими технологиями — цифровыми кодерами и LVDT-датчиками.

До последнего времени считалось, что потенциометры могут быть вытеснены с рынка цифровыми устройствами определения положения, такими как кодеры и преобразователи координат (резольверы). Однако успехи в технологии существенно улучшили характеристики потенциометров, что позволило в настоящее время, учитывая к тому же присущие потенциометрам преимущества, с успехом использовать их во многих приложениях, в т.ч. авиакосмических и медицинских системах.
Перед тем как будут рассмотрены преимущества и недостатки потенциометров в сравнении с новыми цифровыми технологиями, важно получить ясное представление о характеристиках, влияющих на параметры системы, которые требуется обеспечить в конкретных приложениях. Обычно рассматривают следующие характеристики потенциометров.
Механические характеристики. Потенциометры могут иметь различные корпусные исполнения и интерфейсы. Следует учитывать размеры корпуса (длину и диаметр), конфигурацию вала, крутящий момент, рабочий ход, радиальный и осевой люфт, требования к монтажу и др.
Конструкция резистивного элемента. Резистивные дорожки могут быть выполнены из слоев различных материалов, исходя из требований к монтажу, условий внешней среды и срока службы изделия. Потенциометры могут быть либо поворотными, либо линейными, установлены в корпусах или интегрированы в сборочный узел, например, в корпус электропривода.
Срок службы. Долговечность потенциометров обычно составляет 5 млн циклов. Срок службы может быть увеличен за счет использования смазочных материалов и различных благородных металлов для изготовления подвижного контакта.
Сопротивление. Сопротивление потенциометра следует выбирать, исходя из требований приложения. Разброс значений сопротивления углеродной пасты, которая наносится на подложку, составляет обычно не более 1%.
Разрешение. Разрешение определяется как минимальное изменение напряжения в ответ на соответствующее перемещение вала потенциометра. Одно из основных преимуществ потенциометров — в их практически неограниченном разрешении. В системах с замкнутой обратной связью это исключает неустойчивое положение системы, что часто приводит к джиттеру, а также обеспечивает более высокий коэффициент усиления в цепях усиления и лучшую частотную характеристику. Потенциометр — устройство, способное измерять абсолютное положение. По этой причине при включении или выключении устройства потенциометр всегда знает, в каком положении он находится, и не требует возврата в нулевое положение, как в случае других инкрементных устройств определения положения.
Линейность. Ключевой характеристикой большинства потенциометров является линейность, которая определяется как пропорциональная разница между реальным выходным напряжением и напряжением, рассчитанным по положению вала (см. рис. 1). Предельный разброс линейности зависит от длины или функционального угла, полного сопротивления и размера дорожек. Чем больше угол и размер дорожки, тем меньше сопротивление и лучше точность. Линейность может быть определена двумя способами: либо как абсолютная линейность, либо как независимая линейность.
Абсолютная линейность учитывает реальный электрический угол потенциометра. Потенциометры имеют определенную степень углового отклонения; допуска могут меняться в диапазоне 0,01—2° в зависимости от размера, угла и материала резистивного элемента.

Независимая линейность не учитывает реальное угловое отклонение потенциометра (нет функционального допуска по углу). Для расчета требуемого наклона характеристики и определения отклонения при данном положении вала для требуемого угла используется таблица.
Функциональная линейность. Линейность может быть определена либо для прямой, либо для различных функций. Наиболее распространенными функциями являются синус/косинус, логарифмическая и др. Вспомогательных схем для создания этих функций в потенциометрах, в отличие от других цифровых или магнитных технологий, не требуется.
Резистивная нагрузка. Эффект резистивной нагрузки меняет теоретический вид выходной функции потенциометра и может возникнуть в трех разных случаях:
– между подвижным контактом и концевым отводом;
– между подвижным контактом и центральным отводом (плавающим);
– между подвижным контактом и центральным отводом (заземленным).
Тип и величина нагрузки определяет ее влияние на выходную функцию.
Плавность изменения сопротивления. Плавность изменения сопротивления (см. рис. 2) представляет собой максимальное мгновенное отклонение выходного напряжения относительно входного напряжения и измеряется при перемещении подвижного контакта и наличии входного тока нагрузки. Этот параметр выражается в процентах от общего приложенного напряжения, когда потенциометр вращается с частотой 4 RPM (об./мин). Факторами, которые оказывают влияние на плавность изменения сопротивления, являются контактное сопротивление и отклонения микролинейности потенциометра.
Шум. Шум вызывается отклонениями на выходе, вызванными переходными сопротивлениями между подвижным контактом и поверхностью резистивного элемента, который отсутствует на входе.
Номинальная мощность. Номинальная мощность представляет собой максимальную мощность, которая рассеивается потенциометром в режиме делителя напряжения, а не реостата. Этот параметр обычно устанавливается для комнатной температуры, поэтому следует учитывать, что максимальная мощность уменьшается для потенциометров, работающих при повышенной температуре.
Факторы внешней среды. При снятии характеристик потенциометра весьма важно учитывать условия, при которых он эксплуатируется, а именно, повышенная и пониженная температура, влажность, вибрация и удары.

В таблице 1 [1] сравниваются технологии управления и определения положения на основе таких характеристик как разрешение, потребляемая мощность, потери мощности и внешние вспомогательные цепи поддержки. Вначале кратко остановимся на особенностях двух альтернативных технологий — кодерах и LVDT-датчиках.

Характеристики

Потенциометры

Кодеры

LVDT-датчики

зависит от конфигурации катушки

возможна подгонка под определенную функцию

можно управлять программно

катушку можно встроить в блок, в зависимости от числа витков

Восстановления после потери питания

простое восстановление положения; при включении уровень напряжения сохраняется

восстановление положения довольно затруднительно путем сохранения предыдущего положения или переиндексации системы

простое восстановление положения; при включении уровень напряжения сохраняется

в зависимости от размеров, вспомогательных схем и стоимости

неограниченное (определяется уровнем помех формирователя сигналов LVDT)

в зависимости от размеров, вспомогательных схем и стоимости

Потребность во вспомогательных цепях

более 5 млн циклов

Более 10 млн циклов

Кодеры преобразуют механическое поворотное движение в последовательность электрических импульсов, которые используются для формирования управляющих сигналов. Имеются абсолютные кодеры и инкрементные кодеры; в обоих типах кодеров вращающийся диск прерывает фотодетектор и формирует выходной сигнал.
В инкрементных кодерах вращающийся диск содержит дорожку с расположенными с равными интервалами прозрачными и непрозрачными сегментами. В инкрементных кодерах квадратурные сигналы на выходе обеспечивают данные о скорости и направлении. В стандартном режиме кодер ведет счет по переднему фронту прямоугольного сигнала. Если использовать как передний, так и задний фронт сигнала, можно удвоить разрешение. Чтобы повысить разрешение, в некоторых кодерах вместо прямоугольного сигнала используются синусоидальные сигналы, в которых возможна интерполяция. Абсолютные кодеры используют сложный метод кодирования диска, который обеспечивает более высокую точность и восстановление положения после потери питания.
Линейно регулируемые дифференциальные трансформаторы (LVDT) преобразуют линейное движение объекта, с которым они механически связаны, в соответствующий электрический сигнал. LVDT состоит из первичной обмотки, которая находится между двумя идентичными вторичными обмотками. Движущаяся часть называется сердечником; он свободно перемещается внутри LVDT и механически связан с движущимся объектом. В рабочем состоянии первичная обмотка возбуждается соответствующей амплитудой сигнала и частотой. Выходной сигнал LVDT представляет собой дифференциальное напряжение между двумя вторичными обмотками, которое меняется в зависимости от исходного положения сердечника внутри катушки LVDT. Затем это выходное напряжение преобразуется в постоянное напряжение высокого уровня или ток, с которым удобнее работать.
Потенциометры более эффективны с точки зрения стоимости, чем альтернативные технологии, особенно если высокое разрешение и линейность являются важными требованиями приложения.
Одной из важнейших характеристик, которые необходимо учитывать при выборе датчика, является то, как система восстанавливается после потери питания. В случае потенциометров система не должна возвращаться в первоначальное состояние: потенциометры обеспечивают выходное напряжение, которое соответствует его текущей позиции. В случае цифровых устройств в системе не предусмотрена возможность определения текущего положения: система должна заново проиндексироваться или вернуться в исходное положение. В большинстве приложений возврат системы в положение, отличное от текущей позиции, связано с увеличением энергопотребления и затратами времени. Кроме того, не всегда можно повторно позиционировать систему без изменения текущих критически важных параметров.
Неограниченное разрешение является еще одним преимуществом потенциометров перед другими цифровыми устройствами. Если в разрабатываемом приложении нельзя использовать ступенчатый выход, то потенциометры являются подходящей технологией. Хотя в современных цифровых устройствах разрешение существенно выросло, это улучшение сопряжено с компромиссами. Как правило, чтобы повысить разрешение, цифровые устройства имеют больший размер, более высокую потребляемую мощность и вспомогательные схемы, но не могут достичь неограниченного разрешения потенциометров.
Потенциометры рассеивают очень мало мощности, занимают мало места и имеют весьма малый вес. В приложениях, где требуется множество таких устройств, это преимущество вырастает многократно.
Потенциометры можно разместить в корпусе, который соответствует всем требованиям конструкции без ущерба таким параметрам как разрешение или линейность. Хотя конструкцию кодеров и LVDT-датчиков можно создать в соответствии с требованиями к системе, это увеличивает их стоимость.
Любые устройства — потенциометры либо другие устройства, предназначенные для эксплуатации в загрязненной среде или при высокой влажности, должны быть герметичными, чтобы микроскопические частицы в них не попали. Попавшая в потенциометр небольшая частица может вызвать провал в активной области характеристики, но в большинстве случаев в системе допускается единичный сбой, и она продолжает эффективно функционировать. Для оптических устройств загрязненность частицами может вызвать ложное считывание при определении положения.
Ухудшение характеристик при крайних значениях температур сказывается на характеристиках потенциометров в большей степени, чем на характеристиках цифровых устройств. Однако в большинстве случаев ухудшение характеристик происходит далеко за пределами температурных требований к системе.
Многие современные системы определения положения требуют избыточности, или резервирования, когда одна секция используется для управления положением, а другая — для обратной связи. По сравнению с кодерами, потенциометры упрощают эту задачу. Сравнение напряжения на выходе потенциометров требует минимальных вспомогательных цепей, а избыточность в потенциометрах реализуется либо с помощью большого числа секций, либо большого числа дорожек одной секции. Это требование особенно важно в тех приложениях, где стоимость, доступное пространство и энергопотребление являются критически важными параметрами.
Хотя бесконтактные цифровые устройства превосходят потенциометры по долговечности, современные потенциометры имеют срок службы, который превышает 5 млн циклов, что намного выше требований большинства приложений.
Последние достижения в производстве потенциометров, в т.ч. полностью автоматическая лазерная подгонка сопротивлений, позволили существенно улучшить их линейность и стабильность в широком диапазоне рабочих температур. Введение новых технологических процессов обеспечит увеличение выхода годных, повысит долговечность и снизит уровень помех этих устройств.

Датчик линейного перемещения потенциометрический

Предлагаемое изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, в электрогидравлических системах летательных аппаратов, где требуется информация о перемещениях поршней гидроцилиндров.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению прототипом является потенциометрический датчик перемещения, содержащий токосъемный элемент в виде катящегося ролика (см. Патент SU 1420346 A1, опубл. 30.08.1988).

Недостатком известного устройства является небольшой рабочий ход, незащищенность конструкции от попадания влаги внутрь датчика, что предъявляет дополнительные требования к его установке в месте применения и неустойчивость работы датчика при воздействии ударных и вибрационных нагрузок, направленных вдоль оси штока датчика. Другим весьма существенным недостатком является неточность позиционирования катящегося ролика при перемещении и возвращении штока на прежнее место. Ошибка, возникающая в результате неточности позиционирования катящегося ролика, возникает из-за перекоса оси катящегося ролика, обусловленного зазором между штоком и катящимся роликом.

Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков.

Поставленная задача решается тем, что в заявленном потенциометрическом датчике линейных перемещений, содержащем подвижную каретку с двумя токосъемниками 1, которая перемещается по двум направляющим 2 под воздействием штока 3 относительно корпуса 4 с двумя резистивными элементами 5, подвижная каретка с двумя токосъемниками 1 связана механически со штоком 3 посредством безлюфтового развязывающего узла 6.

Безлюфтовый развязывающий узел 6 позволяет вращать шток 3 относительно продольной собственной оси, не передавая вращающий момент на подвижную каретку с двумя токосъемниками, что облегчает монтаж и регулировку потенциометрического датчика линейных перемещений на контролируемом объекте, и передавать без люфта рабочее перемещение, направленное вдоль оси потенциометрического датчика линейных перемещений от штока 3 на подвижную каретку с двумя токосъемниками 1. Наружный кожух 7 и шток 3 уплотнены резиновыми кольцами, что защищает внутренний объем потенциометрического датчика линейных перемещений от попадания внутрь влаги и посторонних частиц.

Заявленный потенциометрический датчик линейных перемещений не содержит в своем составе возвратную пружину, что позволяет увеличить в несколько раз рабочий ход, который зависит от длины используемых резистивных элементов 5, и нормализовать усилие страгивания штока 3 по всей длине потенциометрического датчика линейных перемещений.

На фиг. 1 схематически изображен потенциометрический датчик линейных перемещений, на фиг. 2 — схема электрическая принципиальная потенциометрического датчика линейных перемещений.

Датчик работает следующим образом.

При линейном перемещении контролируемого объекта связанный с ним шток 3 перемещает посредством развязывающего узла 6 подвижную каретку с двумя токосъемниками 1. Токосъемники, перемещаясь по резистивному слою двух электрически изолированных резистивных элементов 5, изменяют сопротивления потенциометрического датчика линейных перемещений. Уплотнение штока 3 по наружному диаметру препятствует проникновению внутрь потенциометрического датчика линейных перемещений влаги и посторонних частиц. Безлюфтовое закрепление двух токосъемников на подвижной каретке 1 повышает точность преобразования величины линейного перемещения контролируемого объекта в изменение значения сопротивления потенциометрического датчика линейных перемещений.

Потенциометрический датчик линейных перемещений, содержащий подвижную каретку с двумя токосъемниками, которая перемещается по двум направляющим под воздействием уплотненного по наружной поверхности штока, соединенного с контролируемым объектом, и корпуса с двумя резистивными элементами, отличающийся тем, что в нем подвижная каретка с двумя токосъемниками связана механически со штоком посредством безлюфтового развязывающего узла, повышающего надежность и позволяющего более точно преобразовать величину линейного перемещения контролируемого объекта в изменение значения сопротивления потенциометрического датчика линейного перемещения с нормализованным усилием страгивания на большем рабочем ходе и с обеспечением защиты от влаги и посторонних частиц.