Датчики и измерительные устройства на потенциометрах



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Датчики и измерительные устройства на потенциометрах



 

Потенциометрические датчики отличаются простотой конструкции, малой мощностью потребляемой энергии, минимальными размерами и весом, удобством в эксплуатации. Осуществляют преобразование угловых или линейных перемещений выходных звеньев кинематических целей в электрический сигнал постоянного или переменного тока.

Для локальных систем обычно применяют проволочные потенциометрические датчики угла поворота типа ПД и ПП. Последние отличаются от потенциометра типа ПД наличием концевых выключателей. Рабочий угол поворота датчиков составляет 350º: jр = 350º.

Для локальных систем с расширенным диапазоном работы (более 350º) применяют круговые потенциометры типа ПК2 (двухщеточные) или ПК3 (трехщеточные) с рабочим углом до 7200º.

Схема потенциометрического датчика управляемой величины  показана на рисунке 2.1.

 

Рисунок 2.1

 

Входной величиной датчика является угол поворота нагрузки , например, регулирующего органа объекта управления, а выходной величиной – напряжение uД, снимаемое со щетки токосъемного элемента. Реостат потенциометра, имеющий полное сопротивление R, запитывается от двух источников питания напряжением + uП  и – uП, соединенных в точке «0». Максимальный угол перемещения щетки относительно середины потенциометра равен половине рабочего угла

В режиме холостого хода (Rн= ∞) выходное напряжение датчика

,                           (2.2)

где q n – передаточное число повышающего редуктора.

Преобразуя правую часть формулы (2.2), получим

.                                   (2.3)

В этом выражении сомножитель  называют коэффициентом передачи (чувствительностью) датчика и обозначают буквой KД:

.                                                     (2.4)

Видно, что при qп >1редуктор повышает чувствительность потенциометрического датчика.

Статическая характеристика (2.3) линейная при работе датчика в режиме холостого хода (Rн = ∞). Подключение сопротивления нагрузки Rн, соизмеримого с сопротивлением реостата потенциометра R,нарушает линейность из-за шунтирующего действия. Однако при  отклонение от линейности не превышает значения 0,025 %, и характеристику можно считать линейной.

Схема измерительного устройства на потенциометрах со средней точкой «0» показана на рисунке 2.2, где RC – потенциометр-датчик; RE – потенциометр-приемник; DA1 – усилитель-сумматор.

Движки токосъемных элементов потенциометров кинематически связаны с задающей осью jвх(t) и осью jн(t) исполнительного устройства локальной системы. Снимаемые с потенциометров сигналы в виде медленных изменений напряжений U1 и U2постоянного тока поступают на вход усилителя-сумматора. На выходе усилителя напряжение uδ(t) пропорционально рассогласованию углового положения задающей jвх(t) и исполнительной jн(t) осей

 

.                            (2.5)

Рисунок 2.2

 

Измерительное устройство применяют в маломощных системах слежения за изменением угла jвх(t), например, под воздействием медленных периодических возмущений. Возможную погрешность устройства оценивают по формуле для средней квадратической ошибки:

 

                             (2.6)

 

где dRC и dRE – пределы допустимой погрешности потенциометров датчика
                       и приемника соответственно.

В локальных системах обычно применяют потенциометры второго класса точности, для которых dRC = dRE = 0,5 угловых градуса  и редуктор, погрешность которого выбирают из ряда значений dр  = 3…5 угловых минут.

В некоторых системах измерительное устройство осуществляют по схеме, показанной на рисунке 2.3, где Uвх  – сигнал управления на входе локальной системы, сформированный на предыдущем, старшем по рангу уровне управления:

 

Измерительное устройство обладает меньшей погрешностью

 

                                     (2.7)

 

 

Рисунок 2.3

 

На рисунке 2.4 приведена принципиальная схема измерительного устройства, которая нашла применение в ряде промышленных систем стабилизации и регулирования параметров технологического процесса, например уровня жидкости в резервуаре.

Рисунок 2.4

 

При изменении уровня воды чувствительный элемент датчика (на рисунке не показан) поворачивает валик на угол jн(t), который перемещает движок потенциометра RE относительно заданного углового положения jз движка в потенциометре RC. Таким образом, измерительное устройство измеряет относительное рассогласование δ(t) = jз(t) jн(t).

Основные характеристики устройства:

– коэффициент передачи (чувствительность)

 

;                                               (2.8)

– средняя квадратическая погрешность

 

;                           (2.9)

 

– напряжение на выходе устройства

 

.                           (2.10)

 

Из сопоставления уравнений (2.5) и (2.10) следует, что независимо от схемы реализации измерительного устройства их структурные схемы имеют один и тот же вид, показанный на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5

 

Друг от друга отличаются только коэффициентом преобразования КД и значением погрешности d, которые подлежат расчету.

Пример. Считаем, что для заданных условий работы локальной системы выбран вариант измерительного устройства, принципиальная схема которого изображена на рисунке 2.3, и однооборотный потенциометр RE второго класса точности с характеристиками: сопротивление реостата R = 1,6 кОм; мощность рассеивания Р = 1 Вт. Максимальный угол поворота исполнительной оси .

Расчет

– передаточное число повышающего редуктора

 

,

принимаем qп = 5;

– напряжение питания

 

 В;

 

– коэффициент преобразования

 

 В/град

 

или  В/рад;

– возможная погрешность измерительного устройства при dRE = 30 угловых минут и погрешности редуктора dр=1,5 угловых минут.

 

 угловых минут.



Последнее изменение этой страницы: 2021-04-05; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.235.175.15 (0.015 с.)