جهاز استشعار الجهد: الوصف والجهاز والدائرة

في التكنولوجيا ، تستخدم الأدوات على نطاق واسع لقياس حجم تشريد الأشياء مع تحويلها إلى إشارات كهربائية. جهاز استشعار الجهد في معظم التصميمات هو مقاومة متغيرة واتصال انزلاقي متصل بالكائن ، تتم إزالة الإشارة منه. معلمة الإخراج هي قيمة المقاومة الكهربائية ، اعتمادًا على الحركة الزاوية أو الخطية للعنصر المتحرك.

مبدأ العملية

يحوّل الجهد الجهد التشريد الخطي أو الزاوي إلى قيم الجهد أو التيار أو المقاومة المناسبة. بسبب هذا ، من الممكن العمل مع العديد من الكميات غير الكهربائية: الضغط ، المستوى ، معدل التدفق ، إلخ.

أجهزة استشعار الجهد ، مبدأها هو قياس إزاحة أو مكان الموضع ، متصلة بواسطة جهات الاتصال المنقولة للمقاوم المتغير للأجسام. يمكن أن يكون الصمامات والهوائيات وأدوات القطع وأكثر من ذلك بكثير. بعد تزويد المستشعر بالطاقة ، تتم إزالة إشارة موضع محرك الجهد ، كما هو الحال مع مقسم الجهد.

تبقى طريقة التسجيل الأساسية في جميع النماذج كما هي ، ولكن هناك اختلافات هيكلية. يمكن أن تؤخذ الإشارة مباشرة أو باستخدام دارة إلكترونية بعد معالجتها وتطبيعها. من المهم أن تفي بمعايير معينة.

مزايا أجهزة استشعار الجهد

• بساطة التصميم.
• منخفضة التكلفة.
• قرار جيد.
• المدمجة وخفيفة الوزن.
• استقرار القراءات.

تصميم

أجهزة استشعار الحركة سلك الجهد هي شائعة في الصناعة. لديهم دقة عالية وثبات ، ولديهم قيم صغيرة من درجة الحرارة ومقاومة الانتقال ومستوى ضوضاء منخفض. تشمل العيوب: مقدار صغير من المقاومة ، دقة منخفضة ، تآكل الأجزاء المتحركة واستخدام محدود عند العمل على التيار المتردد.

تتكون الأجهزة من ثلاثة عناصر رئيسية:

1. الإطار. مصنوعة من مادة عازلة للحرارة أو من المعدن المطلي بالعازل الكهربائي ، والتي لا تغير الأبعاد الهندسية عند تسخينها. قد يكون الشكل في شكل حلقة ، لوحة منحنية ، قضيب.
2. لف معزول. يتم تنفيذه باستخدام التمديد الدقيق للسلك ، الذي تعتمد عليه دقة الجهاز.
3. فرشاة متحركة. في أماكن اتصالها باللف ، يتم تنظيف المنعطفات من العزل. يمكن أن يتحرك جهة الاتصال المنقولة في الأجهزة بترجمة أو تدوير. في الحالة الأخيرة ، يمكن أن تكون الأجهزة واحدة أو متعددة التنفيذ.

المواد

يتكون الإطار من المواد العازلة: السيراميك ، getinaksa ، textolite ، البلاستيك. ضع المعدن بطبقة عازلة. تجعل الموصلية الحرارية العالية من الممكن إزالة الحرارة من سلك المستشعر.

يحتوي معدن اللف على مقاومة كهربائية عالية ، مقاومة للتآكل ، تأثير بسيط في درجة الحرارة ، مقاومة التآكل والمسيل للدموع. يفي هذا المنغنيز وسبائك كونستانتين وسبائك النيكل والكروم بهذه المتطلبات. يمكن أن يكون متعرجا أيضا أو فيلم.

تقلل جهات الاتصال المنزلق من موثوقية المستشعرات وتعقد التصميم. عيوب سلك الجهد:

• انخفاض موثوقية الاتصالات.
• عدم استقرار المقاومة الانتقالية بين المحرك واللف بسبب أكسدة الأسلاك وتآكلها الكهربائي ؛
• ترتد الاتصالات.

المواد البلاستيكية الموصلة ، والتي لديها أيضًا خطية أفضل ، لها مورد كبير.تستخدم المستشعرات المستندة إليها عند الحاجة إلى الموثوقية العالية ، خاصة في مجال الطيران.

تصنع فرش التلامس مع إضافة المعادن النبيلة بحيث تكون أكثر ليونة من مادة الملء.

مخططات

تتمتع مستشعرات نوع الجهد بخاصية ثابتة - ناتج الجهد U_O من تحريك التلامس X. تكون العلاقة بين هذه المعلمات في مقياس الجهد غير المحمّل عادةً خطية:

U_O = kX ،

حيث L هو طول المستشعر ، k هي الحساسية (k = U_بيت/ ل).

في الواقع ، يحتوي مستشعر الجهد على مقاومة الحمل R_ن في الرابط التالي لنظام التحكم الآلي ، والذي يؤثر على قيمة U_O.

تؤدي الموثوقية المنخفضة لأجهزة الاستشعار المرتبطة بفقد التلامس أو لف الدائرة المفتوحة أو الدارة المتداخلة إلى الحاجة إلى تغيير مخطط الأسلاك.

إذا لم تتغير علامة إشارة الإخراج ، فسيطلق على المستشعر أحادي القطب. إنه جهاز بسيط مثل المقاوم المتغير.

يتم استخدام دائرة مستشعر قياس الجهد من النوع الذي يتم الضغط عليه للتحكم التلقائي ، حيث تتغير علامة الإشارة عند الخرج ، اعتمادًا على ما هو عليه عند الإدخال. يعتمد اتجاه حركة التحكم في جسم العمل على هذا.

يمكن إزالة الجهد من الفرشاة ومن منتصف الجهد. وتستخدم الرسوم البيانية الأسلاك الأخرى أيضا. عند تشغيل التيار المباشر ، عندما تمر جهة الاتصال المنقولة خلال منتصفها ، تتغير الإشارة عند الإخراج إلى الجهة المقابلة. إذا تم تطبيق جهد التيار المتردد على اللف ، فإن الطور يتغير بمقدار 180⁰.

في الأتمتة ، يتم استخدام الخصائص غير الخطية لأجهزة الاستشعار. لهذا ، يتم تحويل قطر السلك الموجود على طول اللف ، خطوة تغيير اللف ، إطارات على شكل مركب ، يتم تحويل أجزاء من مقاييس الجهد مع المقاومة.

الخصائص التشغيلية

استجابة الخمول من أجهزة الاستشعار هو خط مستقيم (R / R_ن = 0). يزيد انحراف المنحنيات عنه مع تقليل مقاومة الحمل R_ن.

بالإضافة إلى المقاومة النشطة ، تتمتع المستشعرات أيضًا بأحمال ديناميكية:

1. وظيفة نقل.
2. مكون حثي.
3. ضجيج خاص أثناء انتقال التلامس المتحرك من الملف إلى الملف ومن اهتزاز الفرشاة.

تسمى المقاومة بين اتصال المحرك وأحد الاستنتاجات الإخراج. يتم قياس حجمها ، الحالية أو الجهد.

أخطاء الاستشعار

تؤثر الأخطاء التالية على الخصائص الفعلية لأجهزة الاستشعار:

1. منطقة ميتة. عندما تنتقل جهة الاتصال من أحد أدوار السلك إلى آخر ، تحدث قفزة في الجهد ، يتم تحديد قيمتها بواسطة الصيغة: DU = U_حفرة./ W ، حيث W هو عدد الأدوار.
2. تباين الخاصية الساكنة المرتبطة بالتقلبات في قطر السلك على طول الطول ومقاومته ودقة لفه.
3. وجود اللعب بين محرك التلامس والأكمام ، مما يؤثر على دقة القراءات.
4. ضغوط فرشاة غير متساوية ، مما يؤثر على قيمة مقاومة الاتصال. عادة ، يتم استخدام قوة الضغط على المحرك إلى اللف كبيرة جدًا. ومع ذلك ، لا يمكن القيام بذلك دائمًا ، لأن القوة من العناصر الحساسة (الأغشية ، العوامات ، الألواح ثنائية المعدن) صغيرة.
5. تأثير مقاومة الحمل الكهربائي R_ن. يتم اختيار قيمتها 10 ... أكثر 100 مرة من مقاومة المستشعر.

موعد

تم تصميم جهاز إرسال وضع الجهد للأغراض التالية:

• مراقبة وقياس حركات الآليات والهيئات العاملة في الآلات وغيرها من الأشياء ؛
• رابط التغذية المرتدة في الروبوتات وأنظمة التشغيل الآلي.
• تحديد المسافات إلى الأشياء ؛
• الاختبارات في المختبرات ، ومراقبة تشغيل الآليات.

أنواع الاستشعار

يعتمد استخدام جهاز استشعار الجهد على النوع:

1. T / TS هو أداة عالية الدقة (0.075 ٪) تعمل في مجموعة من التشريد المحوري من 150 ملم. مناسبة للسرعات الطرفية تصل إلى 10 م / ث. تصميم - ضمان حركة قضيب في اتجاهين وفقا لمبدأ مقسم الجهد.
2. TR / TRS - هو نفسه السابق ، ولكن مع عودة الربيع. النزوح يصل إلى 100 ملم. يقاوم الأحمال الجانبية الأعلى عند الطرف.
3. TE1 هو نموذج يحتوي على دائرة إلكترونية لتطبيع الإشارات مع خرج تناظري.
4. TE1 مع عودة الربيع - تعديل لحل مجموعة واسعة من المهام. المستشعر أكثر استقرارًا مع زيادة الأحمال الجانبية.
5. TEX هو جهاز استشعار الجهد مع رأس دوارة وتتبع حركات خطية من الكائنات يصل إلى 300 ملم. تعمل وصلة الدوران على تسهيل التركيب وضمان عمر خدمة طويل.
6. TEX مع قضيب محرك الخيوط. يجعل من الممكن إصلاح كائن بشكل صارم.
7. TEX مع ربيع العودة لا يتطلب إرفاق جامدة للكائن إلى الشريط.
8. TX2 مع رأس دوارة أو مع المشابك المتصاعدة. يتم استخدامها في ظروف التشغيل القاسية. مستوى الحماية هو IP 67 ، دقة - 0.05 ٪.

استخدام مقاييس الجهد في مجسات الضغط

يتم تحويل المعلمات العملية للأجهزة المختلفة بسهولة إلى إشارات كهربائية. يتم استخدام جهاز استشعار الضغط السائل أو الغاز في أنظمة الإمداد بالوقود في السيارات ، والغاز في الطرق السريعة ، وما إلى ذلك.

تحت تأثير فرق الضغط على جانبي الغشاء ، يتحرك. في الوقت نفسه ، يدور شريط التمرير أيضًا. إذا كان الضغط P₀ و P_و متساويون مع بعضهم البعض ، ينتقل المحرك إلى موضعه الأيسر الأصلي ، حيث يتم ضبط المقاومة الأولية للجهاز. عندما ص_و يتناقص ، ينتقل الغشاء إلى اليمين ، ويقوم شريط التمرير بتعيين فرشاة مقياس الجهد إلى الموضع المقابل لانخفاض الضغط.

لتقليل خطأ التغيير المنفصل في مقاومة مقياس الجهد ، يتم تصنيع عدد المنعطفات على الأقل 100. يمكن إزالته تمامًا عن طريق تحريك الفرشاة على طول محور سلك الحساب المعاير.

تصاميم الاستشعار

يتكون مستشعر الإزاحة الخطية لقياس الجهد من إطار عازل بأشكال مختلفة (اللوحات والأسطوانات والخواتم وما إلى ذلك) ، حيث يتم جرح سلك معزول ومعلق بمشابك ومثبت بمشابك في النهايات. فرشاة معدنية تتحرك على طول الملف. بالنسبة لأجهزة الاستشعار من النوع الدوار ، تكون الإطارات على شكل حلقة ، طولية - مستقيمة. في أماكن الاتصال بالمحرك ، لا يوجد عزل على السلك.

محطات تعمل بالطاقة. تؤخذ إشارة الخرج بين أحد طرفي السلك وملامسة الفرشاة ، على الرغم من وجود أنظمة اتصال أخرى.

كل مستشعر الجهد الخطي له خاصية ثابتة في شكل اعتماد لقيمة إشارة الخرج على إزاحة تلامس الفرشاة.

استنتاج

يجب أن يكون مستشعر الجهد قوي وموثوق ودائم عند استخدامه في تقنية القياس وأنظمة التحكم الآلي. تختلف أجهزة مراقبة موضع الأشياء في مبدأ التشغيل وفي أنواع إشارات الخرج ، والتي يجب أن تتوافق مع المعايير.