पोटेंशियोमेट्रिक सेन्सर्स

पोटेंशियोमीटर सेन्सर एक व्हेरिएबल रेझिस्टर आहे ज्यावर पुरवठा व्होल्टेज लागू केला जातो, त्याचे इनपुट मूल्य हे वर्तमान-संकलन संपर्काचे रेखीय किंवा कोनीय विस्थापन असते आणि आउटपुट मूल्य हे या संपर्काद्वारे घेतलेले व्होल्टेज असते, जे त्याच्या स्थितीनुसार परिमाणात बदलते. बदल

पॉटेंटिओमेट्रिक सेन्सर्स रेखीय किंवा कोनीय विस्थापनांना इलेक्ट्रिकल सिग्नलमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी तसेच सतत प्रकारच्या स्वयंचलित आणि स्वयंचलित उपकरणांमध्ये सर्वात सोप्या कार्यात्मक अवलंबनांचे पुनरुत्पादन करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत.

पोटेंटिओमेट्रिक सेन्सर कनेक्शन आकृती

प्रतिकारानुसार, पोटेंटिओमेट्रिक सेन्सर्समध्ये विभागले गेले आहेत

• सतत प्रतिकार सह lamellas;

• सतत वळण असलेली वायर कॉइल;

• एक प्रतिरोधक थर सह.

विशिष्ट डिझाइन त्रुटींमुळे तुलनेने खडबडीत मोजमाप करण्यासाठी लॅमेलर पोटेंटिओमेट्रिक सेन्सर वापरण्यात आले.

अशा सेन्सर्समध्ये, विशिष्ट प्रकारे नाममात्र निवडलेले स्थिर प्रतिरोधक, लॅमेलीला सोल्डर केले जातात.

लॅमेला ही पर्यायी प्रवाहकीय आणि गैर-वाहक घटक असलेली रचना आहे ज्यावर संग्राहक संपर्क स्लाइड करतो.जेव्हा वर्तमान संग्राहक एका संवाहक घटकातून दुसर्‍या घटकाकडे हलविला जातो तेव्हा त्याच्याशी जोडलेल्या प्रतिरोधकांचा एकूण प्रतिकार एका प्रतिकाराच्या नाममात्र मूल्याशी संबंधित असलेल्या रकमेने बदलतो. प्रतिकारातील बदल विस्तृत श्रेणीत होऊ शकतो. मापन त्रुटी संपर्क पॅडच्या आकाराद्वारे निर्धारित केली जाते.

लॅमेलर पोटेंशियोमीटर सेन्सर

वायर पोटेंटिओमीटर सेन्सर अधिक अचूक मोजमापांसाठी डिझाइन केलेले आहेत. नियमानुसार, त्यांची रचना गेटिनॅक्स, टेक्स्टोलाइट किंवा सिरेमिकची बनलेली एक फ्रेम आहे, ज्यावर एक पातळ वायर एका थरात जखमेच्या आहे, एका वळणावर वळते, ज्याच्या स्वच्छ पृष्ठभागावर वर्तमान कलेक्टर स्लाइड करतो.

वायरचा व्यास ठरवतो अचूकता वर्ग पोटेंशियोमीटर सेन्सर (उच्च ०.०३-०.१ मिमी, कमी ०.१-०.४ मिमी). वायर मटेरियल: मॅंगॅनिन, फेचरल, उदात्त धातूंवर आधारित मिश्रधातू. वायर चाफिंग होण्यापासून रोखण्यासाठी स्लिप रिंग मऊ मटेरियलपासून बनविली जाते.

पोटेंशियोमीटर सेन्सरचे फायदे:

• डिझाइनची साधेपणा;

• लहान आकार आणि वजन;

• स्थिर वैशिष्ट्यांच्या रेखीयतेची उच्च डिग्री;

• वैशिष्ट्यांची स्थिरता;

• अल्टरनेटिंग करंट आणि डायरेक्ट करंटवर ऑपरेशनची शक्यता.

पोटेंशियोमीटर सेन्सरचे तोटे:

• स्लाइडिंग संपर्काची उपस्थिती, ज्यामुळे संपर्क ट्रेसचे ऑक्सिडेशन, वळणे घासणे किंवा स्लाइडर वाकणे यामुळे नुकसान होऊ शकते;

• लोडमुळे ऑपरेशनमध्ये त्रुटी;

• तुलनेने लहान रूपांतरण घटक;

• उच्च संवेदनशीलता थ्रेशोल्ड;

• आवाजाची उपस्थिती;

• आवेग डिस्चार्जच्या प्रभावाखाली विद्युत धूप होण्याची संवेदनाक्षमता.

पोटेंटिओमेट्रिक सेन्सर्सचे स्थिर वैशिष्ट्य

अपरिवर्तनीय पोटेंटिओमेट्रिक सेन्सरचे स्थिर वैशिष्ट्य

उदाहरण म्हणून सतत कॉइलसह पोटेंशियोमीटर सेन्सरचा विचार करू. पोटेंशियोमीटर टर्मिनल्सवर AC किंवा DC व्होल्टेज U लागू केले जाते. इनपुट मूल्य विस्थापन X आहे, आउटपुट मूल्य व्होल्टेज Uout आहे. निष्क्रिय मोडसाठी, सेन्सरचे स्थिर वैशिष्ट्य रेषीय आहे कारण संबंध सत्य आहे: Uout = (U/R) r,

जेथे R हा कॉइलचा प्रतिकार आहे; r हा कॉइलच्या एका भागाचा प्रतिकार आहे.

r/R = x/l, जेथे l ही कॉइलची एकूण लांबी आहे, तेथे आपल्याला Uout = (U/l) x = Kx [V/m] मिळेल,

जेथे K हे सेन्सरचे रूपांतरण (ट्रान्समिशन) गुणांक आहे.

अर्थात, असा सेन्सर इनपुट सिग्नलच्या चिन्हातील बदलास प्रतिसाद देणार नाही (सेन्सर अपरिवर्तनीय आहे). अशा योजना आहेत ज्या स्वाक्षरीतील बदलांसाठी संवेदनशील आहेत. अशा सेन्सरचे स्थिर वैशिष्ट्य आकृतीमध्ये दर्शविलेले फॉर्म आहे.

पोटेंशियोमीटर सेन्सरचे उलट करण्यायोग्य सर्किट

उलट करता येण्याजोग्या पोटेंटिओमेट्रिक सेन्सरचे स्थिर वैशिष्ट्य

विविध प्रकारच्या त्रुटींच्या उपस्थितीमुळे परिणामी आदर्श वैशिष्ट्ये वास्तविक वैशिष्ट्यांपेक्षा लक्षणीय भिन्न असू शकतात:

1. मृत क्षेत्र.

आउटपुट व्होल्टेज एका वळणावरून वेगळ्या पद्धतीने बदलते, उदा. हा झोन तेव्हा होतो जेव्हा, लहान इनपुट मूल्यासाठी, Uout बदलत नाही.

व्होल्टेज जंपची विशालता सूत्राद्वारे निर्धारित केली जाते: DU = U / W, जेथे W ही वळणांची संख्या आहे.

संवेदनशीलता थ्रेशोल्ड कॉइल वायरच्या व्यासाद्वारे निर्धारित केले जाते: Dx = l / W.

मृत बँडसाठी पोटेंटिओमेट्रिक सेन्सर

2. वायर व्यास, प्रतिकार आणि विंडिंग पिचच्या परिवर्तनशीलतेमुळे स्थिर वैशिष्ट्यांची अनियमितता.

3. मोटरच्या रोटेशनच्या अक्ष आणि मार्गदर्शक स्लीव्ह (ते कमी करण्यासाठी कॉम्प्रेशन स्प्रिंग्स वापरले जातात) दरम्यान उद्भवलेल्या बॅकलॅशमधून त्रुटी.

4.घर्षणामुळे त्रुटी.

पोटेंशियोमीटर सेन्सरचा ब्रश चालविणार्‍या घटकाच्या कमी शक्तीवर, घर्षणामुळे एक स्थिरता झोन होऊ शकतो.

ब्रशचा दाब काळजीपूर्वक समायोजित करणे आवश्यक आहे.

5. लोड प्रभावामुळे त्रुटी.

लोडच्या स्वरूपावर अवलंबून, स्थिर आणि डायनॅमिक मोडमध्ये त्रुटी उद्भवते. सक्रिय लोडसह, स्थिर वैशिष्ट्य बदलते. आउटपुट व्होल्टेज मूल्य अभिव्यक्तीनुसार निर्धारित केले जाईल: Uout = (UrRn) / (RRn + Rr-r2)

या. Uout = f (r) Rn वर अवलंबून आहे. Rn >> R सह असे दाखवता येते की Uout = (U/R) r;

जेव्हा Rn अंदाजे R च्या बरोबरीचे असते, तेव्हा अवलंबन नॉन-रेखीय असते आणि जेव्हा स्लाइडर (2/3))l वरून विचलित होतो तेव्हा सेन्सरची कमाल त्रुटी असते. सामान्यतः Rн/R = 10 … 100 निवडा. x = (2/3) l मधील त्रुटीची परिमाण अभिव्यक्तीद्वारे निर्धारित केली जाऊ शकते: E = 4/27η, जेथे η= Rн/R — लोड फॅक्टर.

लोड अंतर्गत पोटेंटिओमेट्रिक सेन्सर

a — लोडसह पोटेंटिओमेट्रिक सेन्सरचे समतुल्य सर्किट, b — पोटेंटिओमेट्रिक सेन्सरच्या स्थिर वैशिष्ट्यावरील लोडचा प्रभाव.

पोटेंटिओमेट्रिक सेन्सर्सची डायनॅमिक वैशिष्ट्ये

ट्रान्समिशन फंक्शन

हस्तांतरण कार्य प्राप्त करण्यासाठी, लोड वर्तमान आउटपुट मूल्य म्हणून घेणे अधिक सोयीचे आहे; ते समतुल्य जनरेटर प्रमेय वापरून निर्धारित केले जाऊ शकते. B = Uout0 / (Rvn + Zn)

दोन प्रकरणांचा विचार करा:

1. लोड पूर्णपणे सक्रिय Zn = Rn आहे कारण Uout0 = K1x In = K1x / (Rin + Rn)

जेथे K1 हा सेन्सरचा निष्क्रिय वेग आहे.

लॅप्लेस ट्रान्सफॉर्म लागू केल्याने, आपल्याला ट्रान्सफर फंक्शन W (p) = In (p) / X (p) = K1 / (Rin + Rn) = K मिळते.

अशा प्रकारे, आम्ही एक जडत्वविरहित कनेक्शन प्राप्त केले, याचा अर्थ सेन्सरमध्ये या कनेक्शनशी संबंधित सर्व वारंवारता आणि वेळ वैशिष्ट्ये आहेत.

समतुल्य सर्किट

2. सक्रिय घटकासह प्रेरक भार.

U = RvnIn + L (dIn / dt) + RnIn

लॅप्लेस ट्रान्सफॉर्म लागू करून, आम्हाला Uoutx (p) = In (p) [(Rvn + pL) + Rn] मिळते.

ट्रान्सफॉर्मेशन्सद्वारे, व्यक्ती W (p) = K / (Tp + 1) या फॉर्मच्या ट्रान्सफर फंक्शनवर पोहोचू शकते — 1ल्या ऑर्डरचे एपिरिओडिक कनेक्शन,

जेथे K = K1 / (Rvn + Rn)

टी = एल / (Rvn + Rn);

पोटेंशियोमीटर सेन्सरचा अंतर्गत आवाज

दर्शविल्याप्रमाणे, ब्रश वळणावरून वळण घेत असताना, आउटपुट व्होल्टेज अचानक बदलतो. स्टेपिंगद्वारे तयार केलेली त्रुटी ट्रान्स्फर फंक्शनच्या आउटपुट व्होल्टेजवर सुपरइम्पोज केलेल्या सॉटूथ व्होल्टेजच्या स्वरूपात आहे, म्हणजे. आवाज आहे. ब्रश कंपन झाल्यास, हालचाली देखील आवाज (हस्तक्षेप) निर्माण करतात. कंपनात्मक आवाजाचा वारंवारता स्पेक्ट्रम ऑडिओ वारंवारता श्रेणीमध्ये आहे.

कंपन दूर करण्यासाठी, पॅन्टोग्राफ वेगवेगळ्या लांबीच्या अनेक तारा एकत्र जोडलेल्या असतात. मग प्रत्येक वायरची नैसर्गिक वारंवारता वेगळी असेल, हे तांत्रिक अनुनाद दिसण्यास प्रतिबंध करते. थर्मल आवाजाची पातळी कमी आहे, ते विशेषतः संवेदनशील प्रणालींमध्ये विचारात घेतले जातात.

कार्यात्मक पोटेंशियोमेट्रिक सेन्सर्स

हे लक्षात घ्यावे की ऑटोमेशनमध्ये फंक्शनल ट्रान्सफर फंक्शन्सचा वापर अनेकदा नॉनलाइनर डिपेंडेंसी मिळविण्यासाठी केला जातो. ते तीन प्रकारे तयार केले जातात:

• कॉइलच्या बाजूने वायरचा व्यास बदलणे;

• कॉइल पिच बदल;

• विशिष्ट कॉन्फिगरेशनसह फ्रेमचा वापर;

• वेगवेगळ्या आकारांच्या प्रतिकारांसह रेखीय पोटेंशियोमीटरचे विभाग हाताळून.

उदाहरणार्थ, तिसऱ्या पद्धतीनुसार चतुर्भुज अवलंबन प्राप्त करण्यासाठी, आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, फ्रेमची रुंदी रेषीयपणे बदलणे आवश्यक आहे.

कार्यात्मक पोटेंशियोमीटर सेन्सर

मल्टी-टर्न पोटेंशियोमीटर

पारंपारिक पोटेंशियोमीटर सेन्सरची मर्यादित ऑपरेटिंग श्रेणी असते. त्याचे मूल्य फ्रेमच्या भौमितिक परिमाण आणि कॉइल वळणांच्या संख्येद्वारे निर्धारित केले जाते. ते अनिश्चित काळासाठी वाढू शकत नाहीत. म्हणून, मल्टी-टर्न पोटेंशियोमीटर सेन्सर्सना अनुप्रयोग सापडला आहे, जेथे एक प्रतिरोधक घटक सर्पिल रेषेत अनेक वळणांसह फिरवला जातो, त्यांचा अक्ष अनेक वेळा फिरविला जाणे आवश्यक आहे जेणेकरून मोटर कॉइलच्या एका टोकापासून दुसऱ्या टोकापर्यंत फिरेल, म्हणजे. अशा सेन्सर्सची विद्युत श्रेणी 3600 च्या पटीत आहे.

मल्टी-टर्न पोटेंशियोमीटरचा मुख्य फायदा म्हणजे त्यांचे उच्च रिझोल्यूशन आणि अचूकता, जे लहान एकूण परिमाणांसह प्रतिरोधक घटकांच्या मोठ्या लांबीमुळे प्राप्त होते.

फोटोपोटेंशियोमीटर

फोटोपोटेंशियोमीटर - एक प्रतिरोधक थर असलेल्या पारंपारिक पोटेंटिओमीटरचा एक गैर-संपर्क अॅनालॉग आहे, त्यातील यांत्रिक संपर्क फोटोकंडक्टिव्हद्वारे बदलला जातो, जो अर्थातच विश्वासार्हता आणि सेवा आयुष्य वाढवतो. फोटोपोटेंशियोमीटरचे सिग्नल स्लाइडर म्हणून काम करणाऱ्या लाईट प्रोबद्वारे नियंत्रित केले जातात. हे विशेष ऑप्टिकल उपकरणाद्वारे तयार केले जाते आणि फोटोकंडक्टिव्ह लेयरसह बाह्य यांत्रिक क्रियेच्या परिणामी विस्थापित केले जाऊ शकते. ज्या बिंदूवर फोटोलेअर उघड होतो, तेथे जास्त (गडदाच्या तुलनेत) फोटोकंडक्टिव्हिटी येते आणि विद्युत संपर्क तयार होतो.

फोटोपोटेंशियोमीटर हेतूनुसार रेखीय आणि कार्यात्मक मध्ये विभागले जातात.

फंक्शनल फोटोपोटेन्शियोमीटर प्रोफाईल रेझिस्टिव्ह लेयर (हायपरबोलिक, एक्सपोनेन्शिअल, लॉगरिथमिक) मुळे दिलेल्या फंक्शनल फॉर्मसह प्रकाश स्रोताच्या अवकाशीय हालचालीला विद्युत सिग्नलमध्ये रूपांतरित करण्याची परवानगी देतात.