Texnik avtomatlashtirish asboblari

Reostatik sensorlar

Mashinasozlikda ishlab chiqarish jarayonlarini avtomatlashtirish amaliyotida reostatik datchiklardan keng foydalaniladi. Reostatik (potentsiometrik) datchiklar dvigateli o'lchangan elektr bo'lmagan kattalik ta'sirida harakatlanadigan reostat bo'lgan transduserlar asosida qurilgan datchiklardir. Kirish qiymati dvigatelning mexanik harakati, chiqish qiymati esa qarshilikning o'zgarishi.
Reostatik datchiklarda ma'lum qarshilikka ega bo'lgan sim izolyatsion materialdan yasalgan ramkaga bir xil qadam bilan o'raladi. Ramkaning bir tomonidagi sim izolyatsiyasi tozalanadi va oqim yig'uvchi cho'tka tozalangan maydon ustida siljiydi. Ikkinchi cho'tka sirpanish halqasi ustida siljiydi. Ikkala cho'tka ham o'rnatilgan o'qdan ajratilgan. Odatda, reostat transduserlari yuqori korroziyaga va aşınmaya bardoshli platina qotishmalariga asoslangan yara simidan foydalanadi. Fechral, ​​manganin va konstantan kabi qotishmalar ham ishlatiladi. Reostatik sensorlarning minimal umumiy o'lchamlari 5 mm ichida.
Ramkaning shaklini tanlab, siz dvigatelning mexanik harakati va chiqish empedansi o'rtasidagi kerakli munosabatni olishingiz mumkin.
Reostatik datchiklarning soddaligi va nisbatan yuqori tarqalishiga qaramasdan, ular ma'lum kamchiliklarga ega, ularning asosiysi cheklangan xizmat muddati (bir million tsikldan ko'p bo'lmagan) va kontakt cho'tkalarining mexanik harakatidan kelib chiqadigan fon shovqini hisobga olinishi kerak.
Shaklda. 1.7, a doimiy balandlikdagi ramka bilan reostatik sensorning sxematik diagrammasini ko'rsatadi va shakl. 1.7, b yuk xarakteristikasini ko'rsatadi - uning chiqish kuchlanishining cho'tka-dvigatelning kirish harakatiga bog'liqligi.

Guruch. 1.7. Reostatik sensorning sxematik diagrammasi va yuk xarakteristikasi:
a - sxematik diagramma; b - yukning xarakteristikasi

Shaklda. 1,7 Uin - reostat sensorining besleme kuchlanishi; L - reostatik sensorning uzunligi; jc - o'lchangan siljish; Uout - sensorning chiqishidagi kuchlanish; Rn - ulangan yuk; r - yuk koeffitsienti, r = Rn/Rn (Rn - sensorning empedansi).

Tabiiyki, cheksiz katta yuk bilan (ya'ni, chiqish pallasida to'liq uzilish bilan) sensorning chiqishidagi kuchlanish kirish joyining o'zgarishiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional bo'lib chiqadi. Reostatik sensorga ulangan har qanday yuk bilan uning konvertatsiya qilish xarakteristikasi chiziqli xarakterini yo'qotadi.
Bundan tashqari, teskari reostatik sensorni, ya'ni bunday sensorni qurish mumkin, bunda kirish joyini almashtirish belgisining o'zgarishi sensorning chiqishidagi kuchlanish belgisining o'zgarishiga olib keladi. Bunday reostat datchiklari o'rta nuqta potansiyometrlari asosida qurilgan.
Kuch omillari ta'sirida ohmik qarshiligi o'zgarib turadigan sensorlar ham elektrokontaktli qarshilik sensorlaridir. Bunday datchiklarni qurish uchun ishlatiladigan transduserlarning ishlash printsipi elektr tokini yaxshi o'tkazmaydigan material qatlamlari bilan ajratilgan o'tkazgich elementlar orasidagi elektr qarshiligining mexanik bosimi ta'sirida o'zgarishiga asoslanadi. Bunday material sifatida elektr o'tkazuvchan qog'oz qatlamlari, elektr o'tkazuvchan kauchuk yoki metall plitalardan foydalanish mumkin, ular ustiga yuqori ohmik qarshilik qatlami purkash orqali yotqiziladi.
Bunday transduserlar, masalan, robotlar va manipulyatorlarning taktil sensorlarida qo'llaniladi. Bu erda taxminan 100 kPa bosim transduserning qarshiligining 100 ohmdan 2 kOmgacha o'zgarishiga olib keladi.
Elektrokontakt qarshilik sensorining yana bir misoli akustik bosim o'zgarishini mos keladigan elektr qarshilik o'zgarishlariga aylantiradigan an'anaviy uglerod mikrofonidir.
Sezuvchanlikni oshirish va sanoat avtomatizatsiya davrlarida harorat xatolarini bartaraf etish uchun ko'pincha differentsial uglerod sensori ishlatiladi.
Bunday datchiklarda o'tkazgichlarni ularga ulash uchun xizmat qiladigan ikkita o'tkazgich, odatda metall plitalar o'rtasida uglerod plitalari ustuni yoziladi. Ushbu ustunning o'rtasida, ikkita qo'shni uglerod plitasi o'rtasida metall plastinka o'rnatiladi, uning bir tomoni o'tkazgichga, ikkinchisi esa o'lchagan kuch qo'llaniladigan tutqich tizimiga ulanadi. Ushbu kuch nolga teng bo'lsa, uglerod ustunining yuqori va pastki yarmining uglerod plitalarining qarshiliklari teng bo'ladi. Agar o'lchangan kuch nolga teng bo'lmasa, u holda uglerod ustunining yarmining qarshiligi ortadi, ikkinchi yarmining qarshiligi pasayadi.

4. 
   Deformatsiyani o'lchash datchiklari
   

Deformatsiya sensorlarining ishlashi o'tkazgichlar va yarim o'tkazgichlarning mexanik deformatsiyasi paytida qarshiligining o'zgarishidan iborat bo'lgan tenzor effekti fenomeniga asoslanadi. Deformatsiya o'lchagich sensorlari bir mikron tartibida deformatsiyalarni o'lchashga qodir.
Deformatsiya o'lchagichlar uch xil turdagi bo'ladi: sim o'ralgan, folga va qattiq holat.
Simli yuk xujayralari yopishmaydigan va yopishmaydigan bo'lishi mumkin, yarimo'tkazgichli kuchlanish o'lchagichlari esa yopishtiruvchi va diffuziya bo'lishi mumkin.
Yopishqoq bo'lmagan simli yuk xujayrasi odatda ramkalarga o'ralgan to'rtta simli qismdan iborat. Ramkalar shunday yo'naltirilganki, ularning tekisliklariga perpendikulyar kuchlar ikkita qismdagi kuchlanishni oshiradi va qolgan ikkita qismda uni kamaytiradi. Sim qismlari elektr o'zaro bog'langan bo'lib, ular o'lchash ko'prigining to'rtta qo'lini tashkil qiladi.
Yopishmaydigan deformatsiya o'lchagichlar yopishqoqlarga qaraganda kamroq sezgir va umumiy o'lchamlari kattaroqdir. Ular odatda yuk elementi yoki akselerometr kabi boshqa qurilmalarning tarkibiy qismi bo'lgan qurilmalarda qo'llaniladi.
Yelimlangan simli kuchlanish o'lchagichlari uchun quyidagi dizayn odatiy hisoblanadi. Tutqichda - yupqa qog'oz yoki lak plyonkasi chizig'i - diametri 0,02 ... 0,05 mm bo'lgan ingichka sim yotqizilgan zigzag panjarasi yopishtirilgan.
Chiqish mis o'tkazgichlari simning uchlariga biriktirilgan. Yuqoridan kuchlanish o'lchagich lak qatlami bilan qoplangan. Sinov qilinayotgan qismga yopishtirilgan bunday strech o'lchagich uning sirt qatlamining deformatsiyalarini sezadi.
Deformatsiya o'lchagich sensori sezgir elementining dizayni ko'p qatlamli yoki planar bo'lishi mumkin.
Folga tensoresistor datchiklarining sezgir elementlari odatda qalinligi 4 ... 12 mikron bo'lgan folga dan o'yma yo'li bilan olinadi. Ushbu texnologiyadan foydalanib, simli o'lchamlarga qaraganda kichikroq gabarit o'lchamlarga ega bo'lgan deformatsiya o'lchagichlarni olish mumkin. 0,8 mm taglikli ma'lum bo'lgan folga kuchlanish o'lchagichlari.
Folga deformatsiya o'lchagichlarni deformatsiyaga sezgir materialni vakuumli sublimatsiya qilish, so'ngra uni asosga (substrat) yotqizish orqali ham olish mumkin. Bunday holda, deformatsiya o'lchagichning shakli yotqizish amalga oshiriladigan niqob bilan belgilanadi. Kino deformatsiya o'lchagichlarining qalinligi 1 mkm dan kam.
Shaklda. 1.8 datchiklarning simli va folga strech o'lchagichning sezgir elementlarining strukturaviy diagrammalariga misollar ko'rsatilgan. Shaklda. 1.8, a simli kuchlanish o'lchagichni sezuvchi elementning diagrammasini ko'rsatadi va shakl. 1.8, b - folga deformatsiyasini sezuvchi elementning diagrammasi.

Guruch. 1.8, tel va folga kuchlanish o'lchagichning sezgir elementlari sxemalari:
a - simli kuchlanish o'lchagichning sezgir elementining diagrammasi; folga kuchlanish o'lchagichning sezgir elementining b-sxemasi

Yarimo'tkazgichli deformatsiya o'lchagich sensorlarining sezgir elementlari kremniy kristallaridan tayyorlanadi.

Yelimlangan yarimo'tkazgich sensori dizayni bo'yicha yopishtirilgan metall kuchlanish o'lchagichga o'xshaydi, lekin u chiqishda yuqori kuchlanish hosil qiladi.
Diffuz yarimo'tkazgich sensori sensor materialining silikon monokristalning ingichka bo'lagi bo'lgan diafragma yuzasiga tarqalishi orqali amalga oshiriladi. Yopishqoq turdagi qattiq holatdagi sensorlarga qaraganda yaxshiroq chiziqlilik va kamroq histerezisga ega, ammo chiqish darajasi ularga nisbatan pastroq.
Datchiklarning kuchlanishni sezuvchi elementlarini ishlab chiqarish uchun yuqori harorat barqarorligiga ega bo'lgan metallar qo'llaniladi, ya'ni. past haroratli qarshilik koeffitsienti, bu statik kuchlanishlarni o'lchashda ayniqsa muhimdir.

4.