Исследование реостатного датчика линейных перемещений. Сазонов В.В. - 20 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СамГУПС | Самара

Составители: 

Рубрика: 

20
ются прежними, и, несмотря на существование дополнительного контура тока, имеем
U
вых
= 0 (электрический мост уравновешен).
Если X ≠ 0, то U
вых
≠ 0 и I
н
= U
вых
/R
н
≠ 0. Через дополнительный контур течет ток
I
н
, направление которого зависит от полярности U
вых
, т.е. от знака перемещения X.
При X > 0 (движок реостата смещен вверх относительно средней точки) имеем
U
a
> U
b
и U
вых
= U
a
- U
b
> 0. Ток I
н
течет через нагрузку R
н
в направлении от точки a к
точке b. Единственным источником электроэнергии, обуславливающим протекание этого
тока, является источник напряжения U
п
. А поскольку любой реальный (не условный) ток
в рассматриваемой цепи может протекать только от +U
п
к -U
п
, то естественным конту-
ром для протекания тока I
н
от +U
п
к -U
п
является контур, включающий в себя сопротив-
ления R
2
, R
н
и R
3
. Через R
2
протекают два тока: ток сопротивления R
1
и ток нагрузки I
н
.
При этом
),(
нп 12
IIRUU
a
+
−
=
(31)
где I
1
- ток, протекающий от +U
п
к -U
п
через сопротивления R
1
и R
2
.
С увеличением тока I
н
(при уменьшении R
н
) возрастает падение напряжения на со-
противлении R
2
и, согласно (31), уменьшается значение U
a
, что приводит к уменьшению
U
вых
= U
a
- U
b
. Этим объясняется влияние коэффициента
α
= R
н
/R на U
вых
в выражениях
(29) и (30). Следует отметить, что ток I
1
, протекающий через R
1
, зависит от I
н
(I
1
= U
a
/R
1
,
поэтому с увеличением I
н
значение U
a
уменьшается и ток I
1
также уменьшается; только
при I
н
= 0 имеем I
1
= I = U
п
/R), однако на общей картине процессов эта зависимость от-
ражается мало.
Кроме того, при включении нагрузки увеличивается и ток, протекающий через со-
противление R
3
, (к току, протекающему через него от +U
п
к -U
п
по контуру R
4
, R
3
, до-
бавляется ток I
н
). Поэтому с увеличением I
н
возрастает напряжение U
b
, что приводит к
дополнительному уменьшению U
вых
. Чем больше значение R
3
= R
д
, тем большее измене-
ние потенциала U
b
вызывается изменением тока I
н
, тем меньше значение U
вых
. При малых
значениях сопротивлений R
3
и R
4
ток, протекающий через них от +U
п
к -U
п
, достаточно
большой и, если он значительно больше тока I
н
, то влияние I
н
на значение U
b
невелико.
Этим объясняется зависимость U
вых
от коэффициента
β
= R
д
/R в выражениях (29) и
(30). Если R
д
<< R (т.е.
β
<< 1), то U
b
≈ U
п
/2.
Таким образом, чем больше сопротивление нагрузки R
н
по сравнению с сопротив-
лениями реостата и дополнительного делителя, тем меньше характеристика U
вых
(X) на-
груженного датчика отличается от характеристики ненагруженного.
При X < 0 качественный анализ работы схемы можно провести аналогично. По-
скольку в этом случае U
а
< U
б
, и U
вых
имеет отрицательное значение, то ток нагрузки I
н
течет по сопротивлению R
н
в направлении от точки b к точке a. От +U
п
к -U
п
он может
протекать только по контуру: R
4
, R
н
, R
1
. При этом возрастают падения напряжения на ре-
зисторах R
1
и R
4
, напряжение U
а
увеличивается, а напряжение U
б
уменьшается, значение
U
вых
= U
a
- U
b
возрастает, характеристика U
вых
(X) при X < 0 проходит выше характери-
стики U
вых
(X) ненагруженного датчика (рис. 11). Детальный анализ участка
характеристики преобразования при X < 0 (объяснение влияния
α
и
β
на характеристику),
подобный приведенному анализу при X > 0, студентам предлагается сделать самостоя-
тельно.
Относительная погрешность преобразования, обусловленная
только нелинейно-
стью характеристики (29), определяется из соотношения

Страницы