Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ИССЛЕДОВАНИЕ резистивного эффекта на примере ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОГО ДАТЧИКА перемещения


 

В технической литературе [1-6 и др.] особое внимание уделено погрешности, возникающей из-за перехода щетки с витка на виток обмотки. Эту погрешность оценивают разрешением или называют погрешностью дискретности (ступенчатости, витковой). Интересно, что в нескольких книгах [1-3] приведенное значение этой погрешности оценивается выражением

, (2.2)

где – число витков.

Существенной может быть погрешность из-за трения, главным источником которой является смещение щетки от нужного положения из-за трения между щеткой и обмоткой. Это тоже должно быть уч­тено при проектировании потенциометра.

Пользователь учитывает приведенные в технической документа­ции значения погрешностей при выборе типа потенциометра. От поль­зователя зависят две практически наиболее существенные составля­ющие погрешности: погрешность из-за допуска на напряжение питания и погрешность из-за изменяющегося выходного сопротивления потенциометра при существенной электрической нагрузке датчика. Представляется понятным, что изменение прямо пере­ходит в изменение . Погрешность в настоящее время мож­но уменьшить до ±0,1%, а погрешность из-за нагрузки потенцио­метра и принципы её уменьшения рассмотрим подробнее.

Чтобы оценить значение погрешности потенциометрического датчика независимо от нелинейности функции преобразования, выходное напряжение ненагруженного (при ) потенциомет­ра записывают в виде

, (2.3)

где β – относительное значение сопротивления, с которого сни­мается . С учетом нагрузки имеем делитель напряжения с верхним плечом и нижним , у которого выходное напряжение

. (2.4)

В технической литературе [3]и др. принято оценивать нагруженность потенциометра коэффициентом нагрузки

. (2.5)

Интересно, что в книгах [I, 2], изданных ранее, коэффициентом нагрузки потенциометра названо отношение . Авторы нас­тоящего лабораторного практикума считают правильным использова­ние выражения (2.5). Тогда по (2.4) имеем

. (2.6)

приведенная погрешность потенциометрического датчика из-за под­ключения электрической нагрузки определяется и по (2.6) и (2.3) представляется выражением

. (2.7)

При и с учетом выражение (2.7) мож­но с небольшой погрешностью упростить, приняв . Тогда математическое нахождение максимума погрешности | | че­рез ее производную дает в точке этого максимума значения и . Из этого следует, что при общем сопротивлении обмотки кОм, чтобы значение | | не превышало 1,5%, требуется 10 кОм, а для | | 0, 15% нужно 100 кОм. Значение >100 кОм можно получить применением интегрального операционного усилителя. Это показы­вает, что потенциометрический датчик не такой уж мощный источник сигнала, чтобы к нему можно было непосредственно подклинить электрический двигатель.

В технической литературе [1, 3] предлагается несколько практических способов уменьшения нагрузочной погрешности | |. При известном постоянном сопротивлении можно учесть его влияние на специально введенной нелинейностью при проектирова­нии потенциометра, но это лишает потенциометр универсальности. Еще предлагается, чтобы потребитель сам формировал номинальную функцию преобразования с подключением к потенциометру последова­тельно добавочного сопротивления или параллельно части обмотки шунтирующего сопротивления, что уменьшает | | в несколько раз.

Последовательное подключение постоянного добавочного сопро­тивления около 0,1 уменьшает рабочий диапазон то­же на 0,1 , где значение крутизны наиболее пре­вышает наклон прямой . Пользователь определя­ет значение в зависимости от допустимого значения нагру­зочной погрешности и результирующую рабочую аппроксимирующую прямую относительно которой погрешность принимает равные по модулю отрицательное и положительное значе­ния. Очевидны недостатки такого способа уменьшения | |: но­минальная функция преобразования отличается от (2.3), т.е. , добавление прецизионного резистора . У некоторых потенциометрических датчиков движок из-за упора не доходит до края обмотки. Тогда резистор не нужен, но увеличены размеры и расходы материалов на сам датчик.

Подключение шунтирующего резистора между шиной и определенной точкой обмотки потенциометра смещает значение этой точки в сторону , т.е. образует выпуклость характеристики , противоположную действию . Пользователь определяет такое значение , при котором погрешность принимает равны по модулю положительное и отрицательное значе­ния при номинальной функции преобразования (2.3). Сохранение но­минальной функции (2.3) – достоинство этого способа уменьшения | |. Необходимость дополнительного вывода от обмотки (наиболее эффективно в точке = 0,74) и использование резистора является недостатками. К точности сопротивления предъявля­ется требования на порядок ниже, чем к .

 

3. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

 

Схема лабораторной установки для экспериментального иссле­дования потенциометрического датчика типа ДПР-23 (R = 680 Ом) приведена на рис. 3.1, где FU – плавкий предохранитель; – выключатель питания от сети 220 В 50 Гц; А – вторичный стабили­зированный источник постоянного напряжения 27 В ± 0,1%; – шунтирующий половину обмотки потенциометра резистор; R - ис­следуемый датчик; – нагрузочный резистор.

Рис. 3.1

Макетирование различных включений датчика осуществляется внешней шнуровой коммутацией. Перемещение движка задается вруч­ную по закрепленной возле датчика линейке. Для измерений выходного напряжения датчика к клеммам «UH» подключается цифровой вольтметр с верхними пределами измерения 10 и 100 В, входным сопротивлением не менее 10 МОм и погрешностью не более ±(0,05+0,05 UK / UП)%, где UK – предел изме­рения, а UП – показание вольтметра.

 

4. ПРОГРАММА ЭКСПЕРИментальных И ИССЛЕДОВАНИЙ

 

1. Включить преобразователь по схеме рис. 2.1,б без нагрузки .Измерить значения выходного напряжения , при установках щеток в крайние и среднее положения на обмотке потенциометра. По отношениям значений и соответствующих знамений перемещения X сделать заключение о линейности функции преобразования.

2. Включить преобразователь по схеме рис. 2.2 без нагрузки . Измерить со знаками полярности выходное напряжение при ус­тановке щеток в крайние и среднее положения на обмотке потенци­ометра. По результатам сделать заключение о двухтактном функци­онировании преобразователя.

3. Включить преобразователь по схеме рис. 2.1,б с нагрузкой . Измерить выходное напряжение при значениях относительного перемещения X от 0 до 6 через 0,5 см. Для всех этих точек рассчитать экспериментальные значения нагрузочной погрешности со знаком относительно номинальной функции преобразования . Результаты оформить в виде таблицы. Построить график = f (х)и отметить на кем точку максимума | |.

4. Подключить к выводу от средней точки обмотки потенцио­метра шунтирующий резистор . Выполнить измерения, расчеты, таблицу и график по п.3 для нагрузочной погрешности .

 

Задания для самоконтроля

 

1. Поясните электрическое и механическое устройство потенциометрических датчиков по рис. 2.1 и препарированному датчику типа ДПР-23, размещенному в лабораторной установке.

2. Назовите классификационное разделение резистивных элемен­тов потенциометров, а также их основные конструктивные и электри­ческие свойства и параметры.

3. Назовите и поясните классификационное разделение карка­сов потенциометров, а также их материалы и свойства.

4. Поясните цели заполнения корпусов потенциометрических датчиков жидкостями.

5. Назовите схемы включения потенциометрических датчиков и их назначения.

6. Назовите достоинства и недостатки потенциометрических датчиков по данным стандартного датчика.

7. Перечислите погрешности потенциометрических датчиков и поясните причины их возникновения.

8. Пояснит результирующие оценки погрешности с упрощением формулы (2.7).

9. Поясните по схеме и графикам уменьшение нагрузочной по­грешности подключением к обмотке потенциометра шунтирующего резистора .

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Элементы приборных устройств: Учеб. пособие. Т.1 / Под ред. О.Ф.Тюценко. М.: Высш. шк., 1978. 328 с.

2. Асс Б.А. и др. Детали авиационных приборов. М.: Машиностроение, 1979. 232 с.

3. Измерение электрических и неэлектрических вели­чин: Учеб. пособие Под общ. ред. Н.Н.Евтихиева. М.: Энергоатомиздат, 1990. 352 с.

4. Измерения в промышленности: Справ, изд. Кн.1. Пер. с нем. / Под ред. П. Профоса. М.: Металлургия, 1990. 492 с.

5. Мейзда Ф. Электронные измерительные приборы и методы измерений Пер. с англ. М.: Мир, 1990. 535 с.

6, Левшина Б.С., Новицкий П.В. Электричес­кие измерения физических величин (Измерительные преобразователи): Учеб. пособие. Л.: Энергоатомиздат, 1983. 320 с.

ИССЛЕДОВАНИЕ резистивного эффекта на примере ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОГО ДАТЧИКА перемещения

 

Методическое указание к лабораторной работе по дисциплине

«Физические основы получения информации»

 




<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Погрешности и принципы их уменьшения | 

Дата добавления: 2015-08-27; просмотров: 579. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!




Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...


Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...


Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...


Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Тема: Кинематика поступательного и вращательного движения. 1. Твердое тело начинает вращаться вокруг оси Z с угловой скоростью, проекция которой изменяется со временем 1. Твердое тело начинает вращаться вокруг оси Z с угловой скоростью...

Условия приобретения статуса индивидуального предпринимателя. В соответствии с п. 1 ст. 23 ГК РФ гражданин вправе заниматься предпринимательской деятельностью без образования юридического лица с момента государственной регистрации в качестве индивидуального предпринимателя. Каковы же условия такой регистрации и...

Седалищно-прямокишечная ямка Седалищно-прямокишечная (анальная) ямка, fossa ischiorectalis (ischioanalis) – это парное углубление в области промежности, находящееся по бокам от конечного отдела прямой кишки и седалищных бугров, заполненное жировой клетчаткой, сосудами, нервами и...

Стресс-лимитирующие факторы Поскольку в каждом реализующем факторе общего адаптацион­ного синдрома при бесконтрольном его развитии заложена потенци­альная опасность появления патогенных преобразований...

ТЕОРИЯ ЗАЩИТНЫХ МЕХАНИЗМОВ ЛИЧНОСТИ В современной психологической литературе встречаются различные термины, касающиеся феноменов защиты...

Этические проблемы проведения экспериментов на человеке и животных В настоящее время четко определены новые подходы и требования к биомедицинским исследованиям...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2025 год . (0.012 сек.) русская версия | украинская версия