И В. С. Ямпольсний о основы автоматики и электронно- вычислительной техники нститутов

Потенциометрические датчики служат для измерения угловых или линейных механических перемещений. Они представляют собой обычные реостаты, включенные по схеме потенциометра (рис. 2Л9, а). Статическая характеристика потенциометрического датчика в режи­ме холостого хода (когда сопротивление нагрузки R_H много больше сопротивления реостата R) представляет прямую линию: U_bых=

I
и
U I' Уфыл

1
а
= U‘X/l (рис. 2.19_v б). С уменьшением /?_н характеристика будет отклоняться от линейной. Связав движок потенциометра с механи­ческим чувствительным элементом (мембраной, поплавком, рычагом, диафрагмой и т. д.), можно контролировать давление, уровень жидкости, положение флюгера, скорость потока воздуха и т. д.
Основными достоинствами потенциометрических датчиков яв­ляются простота конструкции и возможность "использования их в цепях как постоянного, так и переменного тока. Основные недос­татки определяются наличием скользящего контакта, что снижает надежность работы и ограничивает срок службы.
Индуктивные датчики представляют собой катушку, индуктив­ность которой меняется при изменении измеряемого параметра.
Большая часть индуктивных датчиков предназначена для измере­ния угловых механических перемещений. В этом случае индук­тивный датчик состоит из катушки, навитой на ферромагнитном сердечнике, и подвижного ферромагнитного якоря (рис. 2/20). Якорь механически связан с контролируемым объектом. При перемещении объекта якорь смещается (удаляется-приближается или вращается) относительно сердечника. ЗИ*о ведет к изменению воздушного зазора х, магнитного потока Ф, индуктивности L и индуктивного сопро­тивления a>L обмотки. При неизменной амплитуде V_m и частоте а) напряжения U„, питающего измерительную цепь, выходное на­пряжение равно:
Um,m= ²-
На рисунке 2.20, б приведена статическая характеристика ин­дуктивного датчика в, данной измерительной схеме. Нелинейность нижней части (участок Л#)' характеристики вызвана конечным индуктивным сопротивлением катушки даже при х~0. Поэтому ток в цепи и падение напряжения на R_H не равны нулю. Не­линейность верхней части характеристики (участок насыщения CD) объясняется тем, что при любом возрастании зазора и уменьшении индуктивного сопротивления и_вЫх не может превысить напряжение питания. Датчики такого типа используются для измерения малых перемещений: х= 0,001...0,3 мм. При больших перемещениях (до нескольких сантиметров) используются датчики с якорем, переме­щающимся внутри катушки индуктивности (рис. 2.20, в).

Индуктивные датчики широко применяются и в устройствах обнаружения металлических предметов: миноискателях, системах пассажирского контроля в аэропортах, контроля различных масс (рудные и нерудные минералы, древесная щепа, и т. д.) перед их обработкой в дробильных и мельничных агрегатах. В этих случаях индуктивный датчик представляет собой катушку . без сердечника, включенную в измерительную цепь в виде контура высокочастотного автогенератора. При появлении вблизи катушки металлических предметов ее индуктивность, а следовательно, и частота автогенератора изменяются, что и фиксирует измеритель­ный прибор.

Индуктивные датчики с автогенераторной измерительной цепью обладают высокой чувствительностью и благодаря этому находят широкое применение в детском техническом творчестве, в част­ности при изготовлении оборудования для военно-спортивных игр.