Резисторные преобразователи

К этому виду преобразователей относятся: потенциометрические, тензометрические, терморезисторные, угольные, фоторезисторы.

Потенциометрические преобразователи (потенциометры)

Широко применяются проволочные потенциометрические преобразователи. Потенциометры могут выполняться из разных материалов: медный обмоточный провод, различные металлические пленки, в том числе полупроводники и т.д. Принцип действия простейшего потенциометрического преобразователя представлен на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Потенциометрический преобразователь:

U _вх – напряжение постоянного или переменного тока; R – сопротивление потенциометра; x – перемещение щетки; R_x – сопротивление потенциометра, соответст-
вующее перемещению x

Статическая характеристика потенциометра имеет вид

(4.1)

где f (x) – функция линейного или углового перемещения щетки (движка) потенциометра.

Графическое представление статической характеристики линейного потенциометра показано на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Статическая характеристика
линейного потенциометра:

1 – холостой ход; 2 – при наличии нагрузки

Существуют функциональные потенциометрические преобразователи (рис. 4.4).

Для реализации других видов функций необходимо изменять форму каркаса потенциометра.

Тензометрические преобразователи (тензорезисторы)

Принцип действия основан на тензометрическом эффекте. Тензоэффект – изменение сопротивления проводников или полупроводников под действием приложенных к ним механических напряжений (усилий). Тензометрические свойства материала характеризуются коэффициентом тензочувствительности (рис. 4.6):

(4.2)

где – относительное изменение сопротивления; – относительное изменение линейного размера преобразователя (относительная деформация).

Рис. 4.6. Тензометрический преобразователь:

1 – основа датчика, изготовленная из механически прочного и пластичного материала; 2 – материал, обладающий тензоэффектом; 3 – ось деформации;
4 – контактные выводы; F – усилие, вызывающее
деформацию

Статическая характеристика

(4.3)

Тензометрические коэффициенты для различных материалов существенно различны: константан – 2,0; нихром – 2.2; хромель – 2,5; германий и кремний – 100.

Полупроводниковые материалы обладают более низкой механической прочностью и стабильностью в сравнении с металлами.

Эти преобразователи используются для измерения деформации в пределах упругости материала, из которого изготовлен датчик.