Потенциометрические датчики

Шлейфовый потенциометр — чаще конструируемый как угловой датчик  — использует соответствие между длиной провода — или пленочным резистором (из «Cermet» или «Conductive Plastic») для своего электрического параметра сопротивления в измерительных целях.

В настоящее время самым бюджетным вариантом является датчик скорости/угла поворота. Благодаря очерчиванию (приданию формы) ширины измеряемой дорожки (также возможно выполнение частями) можно влиять на форму графической характеристики. Подключение скользящего контакта осуществляется зачастую с помощью второй контактной дорожки с такой же поверхностью, под которой, однако, проложен проводниковый материал с низким электрическим сопротивлением. Для защиты от перегрузки в большинстве случаев напряжение питания подается на измерительную дорожку через меньшие предварительные сопротивления RV (также для обнуления и коррекции уклона).

Износ и искажение измерительных характеристик можно уменьшить за счет минимально нагруженного отвода (IA < 1 мА) и заключения в пыле- и водонепроницаемую капсулу. Условием меньшего износа является также подбор скользящего контакта и дорожки, обеспечивающий оптимальное трение; при этом скользящие контакты могут иметь форму «ложки» или «скребка», быть одинарными или сложно составными, и даже иметь форму «веника».

Однако целому ряду значительных преимуществ, противопоставлено большое количество серьезных недостатков.

Преимущества потенциометрических датчиков

• Низкие затраты;
• простая, наглядная конструкция;
• большая измерительная эффективность (измерительный прогон = напряжение питания);
• нет необходимости в электронике;
• хорошее противостояние напряжению помех;
• широкий диапазон рабочих температур (< 250 °С);
• высокая точность (на 1% лучше конечного параметра измерительного диапазона);
• широкий диапазон измерений (возможно почти на 360°);
• беспроблемный ввод дублеров;
• корректируемость (лазерная абляция и пр.);
• гибкая графическая характеристика (изменяемая ширина дорожки);
• гибкий монтаж (ровная или искривленная поверхность);
• большое количество производителей;
• быстрый отбор образцов.

Недостатки потенциометрических датчиков

• Механический износ из-за истирания;
• погрешности в измерениях из-за следов истирания;
• проблемы при работе в жидкостях;
• переходное сопротивление, изменяющееся от скользящего контакта к измерительной дорожке;
• отсоединение скользящего контакта при сильном ускорении или вибрации;
• сложные испытания;
• ограниченные возможности выполнения в миниатюрной форме;
• помехи (шум).

Применение

Примеры потенциометрических датчиков:

• датчик педали газа или модуль педали газа для определения желаемого момента поворота для управления двигателем;
• датчик уровня заполнения топливного бака;
• потенциометр порога гидродинамической муфты (КЕ- и L-Jetronic) для определения объема воздуха, который всосал двигатель;
• датчик угла дроссельной заслонки для определения ее положения в бензиновых двигателях (рисунки 3…5).

Рис. Потенциометрический датчик уровня заполнения топливного бака:

1. Электрические подключения
2. Поля контактов скольжения
3. Контактная заклепка
4. Плата сопротивления
5. Штифт подшипника
6. Двойной контакт
7. Рычаг поплавка
8. Поплавок
9. Дно топливного бака

Рис. Датчик дроссельной заслонки (конструкция):

1. Вал дроссельной заслонки
2. дорожа сопротивления 1
3. дорожка сопротивления 2
4. Цапфа скользящего контакта со скользящими контактами
5. Электро-подключение