женням щітки потенціометра, тоді вихідна напруга є безпосередньо функція вимірюваної величини.
У перетворювачах можуть використовуватися потенціометричні пристрої (З одним або декількома опорами в схемі) або вони самі є потенціометром. В останньому випадку потенціометричний елемент буде змінним. Деякі перетворювачі мають недротяні опору, такі, як металокерамічна підкладка або проводить пластикова плівка. Зустрічаються потенціометри, в яких повний діапазон змін положення щітки дорівнює 270 В°, в той час як інші конструкції мають діапазон в 10 або навіть 20 повних обертів (3600 або 7200 В°).
2. Вимірювання фізичних величин на основі потенціометричного ефекту
Для вимірювання положення в автомобільних системах підходять самі різні технології, серед яких значне поширення набули потенціометричні датчика кута і лінійних переміщень [2, 3]. Цей тип датчиків характеризується наявністю рухомих механічних контактів, переміщення яких уздовж довжини змінного резистора змінює його опір пропорційно положенню контактів, що индицируется на виході датчика також пропорційним аналоговим сигналом постійної напруги.
Контактні датчики положення нарівні з безконтактними пристроями зберігають лідируючі позиції на автомобільному ринку, чому сприяють такі значні досягнення потенциометрической технології, як малі розміри корпусу і низька ціна, хоча сьогодні потенціометри значно потіснені магнітними кутовими енкодер Холла, і майбутнє автомобільної сенсорики пов'язується саме з активними датчиками положення і швидкості [2,3,4,5].
Потенціометри являють собою пристрої, призначення яких полягає в зміні різниці потенціалів на кінцях ділянки кола. Найпростішою фізичної моделлю може служити дротяний реостат з рухомим контактом, включений в електричну ланцюг. Для використання різних типів резистивних пристроїв в якості датчика необхідно враховувати різницю між реостатом, який являє собою резистор зі змінним опором, і потенціометром, який виконує функції дільника напруги (цей принцип пояснюється малюнком 2.1).
В
Малюнок 2.1 - Фізична модель потенціометричного датчика: j - вимірюваний кут повороту; R j - змінний опір датчика; V in , V out - напруга живлення і вихідна напруга, відповідно; I ou t - Вихідний струм
Якщо рухливий контакт пов'язати з детектіруемих об'єктом і подати напруга живлення на крайні термінали, потенціометр може бути використаний, по-перше, як датчик лінійних або кутових переміщень j, а по-друге, як датчик абсолютного положення - тобто будь-яких механічних параметрів руху, що визначаються щодо зміни або абсолютним значенням різниці потенціалів.
Існує дуже багато фізичних конструкцій, крім показаних на малюнках 2.2, 2.3, 2.4, 2.6, які дозволяють змінювати опір потенціометра: дротові нитки, ремені і шківи, ​​зубчасті стійки і шестерні, яка проводить різьба, кабельні барабани, кулачки, конічні або похилі зубчасті колеса, звичайні або черв'ячні зубчасті передачі і т.д. Але у всіх спільним є те, що сенсорний контактний резистивний елемент являє собою потенціометр або реохорд.
Оскільки фіксований елемент датчика - резистивного типу, і зміна різниці потенціалів досягається за рахунок зміни його опору, потенціометри відносяться до резистивних датчикам. (Магніторезистивні та індуктивні датчики змінного імпедансу, наприклад, - це також варіанти резистивних датчиків, але безконтактного типу, що активуються змінним магнітним полем).
Серед промислово випускаються пристроїв виділяються три основні технології контактних резистивних датчиків:
дротяні резистивні пристрої, зазвичай представляють собою дротяний реохорд або, наприклад, у спиралевидной конфігурації, що допускають вимір кутів навіть більше 360 В° або лінійні виміри (Малюнок 2.2);
потенціометри з товстоплівкова резистивними доріжками, виконаними способом нанесення на поверхню друкованої плати резистивної пасти (графітової або вуглецево-волоконної, сажі) - по радіусу або уздовж довжини струмопровідного сектора, контакт з яким здійснюється за допомогою контактних щіток (малюнки 2.3, 2.4);
гібридні потенціометри, в яких провідна резистивна паста наноситься поверх дротяного спірального потенціометра (малюнок 2.7).
В
Малюнок 2.2 - багатооборотні дротяні потенціометр: обертовий вал - мета; 2 - контактний елемент движка, 3 - многооборотная спіральна котушка опору; 4 - движок; 5 - кріплення движка до валу 1, 6 - стаціонарна втулка-підставу; 7 - різьбовий наконечник валу для осьового переміщення валу в різьбовому отворі втулки 6, 8 - 10 - термінали пристрої; j - Вимірюваний кут повороту; l - лінійний осьовий хід валу
В
Малюнок 2.3 - Конструкція лінійного датчика: 1 - обертовий вал - мета; 2 - контактна щітка, 3 - елемент механічного кріплення щіток; 4 - Резистивний шар; 5 - друкована плата; 6 - корпус пристрою; 7 - 9 -...
