Лекция №4 Резистивные преобразователи

К резистивным преобразователям относятся контактные, реостатные и тензорезисторы.

Контактными называются измерительные преобразователи ,в которых измеряемое механическое перемещение преобразуется в замкнутое или разомкнутое состояние контактов, управляющих электрической цепью.

С помощью контактных преобразователей определяют размер или перемещение изделия. Погрешность срабатывания их находится в пределах 1-2 мкм.

Реостатным преобразователем называется реостат, движок которого перемещается в соответствии со значением измеряемой неэлектрической величины. Входной величиной является угловое или линейное перемещение движка, а выходной – активное сопротивление , распределенное линейно или по некоторому закону по пути движка.

Возможные схемы включения реостатных преобразователей :

а) последовательного включения;

б) цепи в виде делителей электрических величин;

в) цепи в виде неравновесных мостов.

Реостатные преобразователи выполняются как с проводом намотанным на каркас, так и реохордного типа. Чаще всего применяются провод из манганина, константана или фехраля. Когда требования к износостойкости высоки и контактные давления малы, применяют провод из платины(90%) с иридием(10%).

Провод реостата должен покрыт либо эмалью, либо слоем окислов, изолирующих соседние витки друг от друга.

Движок(щетка)выполняется либо двух- трех проволок, либо(изготовленных из пластины с иридием), либо в виде пластинчатых щеток из серебра или фосфористой бронзы.

Контактная поверхность намотанного провода полируется ,ширина контактной поверхности движка должна быть равна 2-3 диаметрам провода.

Каркас реостата выполняется из текстолита или пластмассы, применяются также каркасы из алюминия, покрытого или изоляционным лаком, или оксидной пленкой. Формы каркасов очень разнообразны. Индуктивные или емкостные сопротивления реостатных преобразователей весьма малы и их можно не принимать во внимание до частот порядка нескольких десятков тысяч герц.

Реостатные преобразователи аналогично контактным являются ступенчатыми(дискретными).

При включенном реостатном преобразователе по схеме

= ; (4.1)

Rн – сопротивление нагрузки(указателя).

Рис. 33

Здесь получается нелинейная зависимость выходного напряжения от смещения движка. При Rн→∞ , =

Наиболее линейными являются мостовые схемы включения реостатных преобразователей.

В качестве резистивных преобразователей получили распространение тензорезисторы, в основе работы которых лежит явление тензоэффекта, заключающееся в изменении активного сопротивления проводников при их механической деформации.

Известны 3 вида тензорезисторов : проволочные, фольговые и полупроводниковые.

Полупроводниковые тензорезисторы не нашли широкого применения из-за неустойчивой работы. Проволочный тензорезистор представляет собой проволочную зигзагообразную(петлевую) решотку из константана , нихрома или манганина диаметром 0,02- 0,03 мм, обладающую малым температурным коэффициентом сопротивления. К концам решотки припаяны контактные выводы из медной луженой проволоки диаметром 0,2-0,4 мм. Решотка обклеена подложкой из бумаги или пленки.

2ПКП – прямоугольные проволочные константовые на пленочной основе;

2ПКБ – прямоугольные проволочные константовые на бумажной основе.

В обозначениях тензорезисторов указывается величина базы мм и сопротивление решотки в Ом.

2ПКБ-20-100

Ток питания проволочных тензорезисторов не должен превышать 15 Ма.

Фольговый тензорезистор представляет собой петлевую решотку из тонкой константовой фольги, вмонтированную в подложку.

В тензорезисторах типа КФ подложка выполняется либо из полиамидной смолы в виде (КФ4), либо из термостойкой бумаги, пропитанной фенольным клеем(КФ5). Толщина тензорезисторов без выводов равна 0,15 мм , с выводами 0,65мм.

Форма и назначение фольговых тензорезисторов разнообразны (см. рис. 34).

К преимуществам фольговых тензорезисторов перед проволочными относятся вожможность изготовления самых разнообразных форм решоток, поскольку они выполняются травлением , и малое влияние на чувствительность и точность измерений участков решотки, поперечных направлению измеряемой деформации.

В проволочных тензорезисторах эти участки существенно снижали чувствительность ,вызывая одновременно появление чувствительности к составляющим напряжения, перпендикулярным оси тензорезистора.

В фольговых тензорезисторах эти недостатки 53увствииются значительным увеличением ширины и сечения поперечных участков решотки.

Рис. 34. Фольговые тензорезисторы типа КФ.

Увеличенная площадь поверхности фольгового тензорезистора улучшает телоотвод и обеспечивает увеличение допустимого тока и выходного сигнала.

Для наклеивания тензорезисторов на деталь используют клей Циакрин 30 или ВС350, или БФ-2.

Циакрин 30- цианокрилатный быстросхватывающий клей холодного отвердевания . Температурный диапазон работы от -60 до + 80 .

ВС350- однокомпонентный фенольный клей горячего отвердевания для склеивания любых металлов. Температурный диапазон работы от -200 до + 350 .

На практике тензорезисторы используются либо для измерения механических деформаций и напряжений в деталях, на которые они непосредственно наклеены , либо совместно с упругими преобразователями для измерения сосредоточенных сил,крутящих моментов ,давлений ,малых перемещений , температур и других параметров.

В первом случае они используются однократно , т.е. лишь в период проведения измерений ,во втором случае возможно их многократное использование в составе сборного преобразователя.

Вопросы для самоподготовки:

1. Какие существуют виды резистивных преобразователей?

2. Что такое контактные преобразователи?

3. Что такое реостатные преобразователи?

4. Что такое тензорезисторы?

5. Какие виды тензорезисторов существуют?

6. Как крепят тензорезисторы на испытуемые объекты?