ДАВАЧИ ПОМЕРАЈА 1

Садржај  Давачи помераја  Сервопотенциометри  Диференцијални калемови (VDI) и трансформатори (VDT)  Капацитивни давачи помераја  Давачи помераја са мерним тракама

Сервопотенциометри Принцип рада сервопотенциометара је идентичан са принципом рада обичних потенциометара, а разлике постоје у погледу захтева као што су  Толеранција у уским границама по питању линеарности напона на клизачу у односу на померај клизача  Толеранција у уским границама у односу на отпорност путање  Коришћење квалитетних лежајева да би се миниминизовало трење  Коришћење контакта од драгоцених метала високог квалитета за клизач, да би се миниминизовало трење, хабање и отпорност контаката

Сервопотенциометри По геометрији сервопотенциометри могу бити:  Праволинијски потенциометри  Потенциометри обртног кретања  Хеликоидални потенциометри По извођењу могу бити од  Намотане жице или  Хомогених материјала (композита са угљеником, високо проводних метала, итд.) Сервопотенциометри са жичаним намотајима се одликују високим степеном линеарности, али им је недостатак ефекат грануларности (степенаста веза излаза и улаза, због скоковитог преласка са једног навојка на други)

Праволинијски потенциометри На слици је приказан најчешћи метод повезивања сервопотенциометра који се везује као делилац напона обезбеђеног из стабилног, референтног, напонског извора, најчешће једносмерног али понекад и наизменичног Изводе у:  Опсегу дужина између 1 mm и 6 m (са уобичајеним вредностима између 1 cm и 15 cm),  Отпорностима између 20  и 200 k  (при чему су уобичајене вредности отпорности између 100  и 10 k  )  Грешкама линеарности од више него 0,1%. Праволинијским потенциометрима неопходно је поставити механичка ограничење улазног помераја, јер би у противном могли да буду уништени u(x)=Ex u(x)=Ex/(1-qx(1-x))

Потенциометри обртног кретања Потенциометри обртног кретања производе се као  Једнообртни  Хеликоидални Једнообртни користе тороидални облик путање и обично им је неопходно подручје празног хода, да би се обезбедила електрична изолација између оба краја путање, што значи да је корисно померање на улазу мање од 360 и у карактеристичном опсегу између 320 и 355. Типична отпорност је између 50  и 200 k  при чему доња граница грешке линеарности пада на 0,01%. Тороидални потенциометри могу се поставити на заједничкој осовини за више њих чиме се обезбеђују вишеструки канали за податке.

Хеликоидални потенциометри  Хеликоидални потенциометри користе хеликоидалну путању клизача по отпорном намотају тако да се они израђују са чак 25 обртаја осовине за целокупан опсег при чему је најуобичајеније 5 и 10 обртаја.  И код њих су неопходни механички ограничавачи да би се избегла оштећења, а типичне отпорности су у опсегу од 10  до скоро 1 M  и грешкама линеарности чија доња граница пада на 0,02%.

 Срезмерно јефтини  Расположиве су праволинијске и ротационе верзије  Могу да раде и са једносмерним и са наизменичним напајањем  Није им потребан посебан извор напајања (као уређају)  Високе су осетљивости  Сразмерно су тачни  На располагању су у великом опсегу отпорности  Ограничен век трајања  Висока вредност полазне силе/момента при покретању  Неједнако хабање путање има за последицу нарушавање линеарности  Лош контакт четкица произвешће паразитни шум  Могућност механичких оштећења при преласку границе кретања  Осетљивост на вредност прикљученог оптерећења Предности и недостаци ПРЕДНОСТИНЕДОСТАЦИ

Диференцијални калемови и трансформатори Ови уређаји све више замењују потенциометре, а могу се поделити у 4 категорије:  LVDI – линеарно промељиви диференцијални калем  LVDT – линеарно промељиви диференцијални трансформатор  RVDI – ротационо променљиви диференцијални калем  RVDT – ротационо променљиви диференцијални трансформатор

Диференцијални калемови и трансформатори На слици су електрична кола за примере диференцијалног калема и трансформатора. У оба случаја примењује се синусоидални наизменични напон чија учестаност може бити између 50 Hz и 20 kHz, али је најчешће у опсегу од 1 kHz до 5 kHz. При нултом положају језг(а)ра излазни напон је једнак нули. Како се језгра померају у једну или другу страну за улазни померај x сопствене и међусобне индуктивности намотаја се мењају, тако да настаје неравнотежа и излазни напон се мења по вредности (зависно од вредности помераја) и знаку (зависно од смера истог). L=μ 0 N 2 S/l

Диференцијални калемови и трансформатори  На слици су приказана су конструктивна извођења LVDT и RVDT. Слична се извођења користе и за одговарајуће калемове. Као што се види покретни члан нема физичког додира са непокретним јер је медијум давача магнетни флукс.  На слици се види облик излазног напона у функцији улазног помераја код било којег од ових уређаја. У пракси ће постојати мали паразитни фазни помераји и нешто изобличења хармоника у таласном облику излазног напона U i =UΔx/(l m /μ r +2d 0 )

 Робустност  Нулта вредност силе/момента при покретању  Глатка (нестепенаста) карактеристика  Сразмерна неосетљивост на ефекте оптерећења  Практично бесконачан век трајања  Нема потребе за одржавањем  Линеарна карактеристика  Висока осетљивост  Сразмерно су јефтини Ова својства чине да су давачи/претварачи практично идеални за мерење помераја. Међутим, мора се узети у обзир да је код ротационих типова кретање крајње ограничено, да је потребан посебан референтни наизменични сигнал и да је излазни сигнал наизменични па је стога неопходно претварање у једносмерни ради коришћења у највећем броју регулационих система Диференцијални калемови и трансформатори ПРЕДНОСТИНАПОМЕНА

Диференцијални калемови и трансформатори Електростатички еквиваленти претходно поменутих давача се такође могу јавити у праволинијским и ротационим верзијама и могу дати веома фина разлагања. На пример, праволинијски типови могу да детектују помераје у микрометарском опсегу. Сем тога могу да раде под веома неповољним условима укључујући крајње вредности температуре околине

Капацитивни давачи помераја C=ε 0 S/d Принципи електростатичке детекције помераја су следећи: -Увођење тела у електростатичко поље, што има за последицу промену диелектричне константе -Промена растојања између плоча кондензатора -Промена ефективне површине плоча кондензатора Промена капацитивности може се учинити сразмерном померају на улазу, а смер се детектује најчешће преко коришћења неке врсте Wheatstone-овог моста. C = C 0 (1 – Δl/l)

Давачи помераја са мерним тракама  Мали помераји могу се мерити тако што се тело изложено померању истовремено повезује са истезањем некога дела мерне траке.  Коло са мерном траком производи излазни напон који може бити једносмерни или наизменични, а који је мера издужења елемента(та) са типичним опсезима улаза од 5 mm до 100 mm са вредностима излаза од неколико десетина mV и грешком линаерности од ± 0,1 mm.  Мерне траке се најчешће користе у разним везама типа моста