Устойчив преобразувател
Определение и функция резистивни преобразуватели
Определение: Резистивният преобразувател е вид преобразувател, при който съпротивлението се променя в отговор на околните влияния. Промяната в съпротивлението може да бъде измерена с помощта на устройства за измерване на чередица (AC) или постоянен ток (DC). Този универсален преобразувател се използва за измерване на различни физически величини, включително температура, разместване и вибрация.
Измерването на физически величини с точност може да бъде сложна задача. Резистивните преобразуватели опростяват този процес, като превръщат физическите величини в променливи съпротивления, които лесно могат да бъдат измерени с електрически манипулатори. Принципът на вариацията на съпротивлението намерил широко приложение в много индустриални среди, позволявайки точен мониторинг и контрол на различни параметри.
Резистивните преобразуватели могат да функционират както като основни, така и като вторични преобразуватели. Като основен преобразувател, той превръща физическите величини в механични сигнали. В своята роля като вторичен преобразувател, той директно преобразува тези механични или други входни сигнали в електрически сигнали, облекчавайки по-нататъшната обработка и анализ.
Пример: Плъзгащ се резистивен преобразувател
Разгледайте схемата на плъзгащия се резистивен преобразувател, както е показано на фигурата по-долу. В тази конфигурация, плъзгащи контакти са позиционирани върху резистивен елемент. Плъзгачът е проектиран да се движи хоризонтално. Когато плъзгачът се движи, той променя стойността на съпротивлението на резистивния елемент на преобразувателя. Тази промяна в съпротивлението се детектира и измерва от източник на напрежение, означаван като E. Този прост, но ефективен механизъм демонстрира как резистивните преобразуватели могат да превръщат механично движение (форма на разместване) в електрически сигнал, който може да бъде квантифициран и използван за различни цели, такива като измерване на позиция в автоматизирано машини или системи за управление.
Резистивни преобразуватели: Преобразуване на сигнали, предимства и работен принцип
Преобразуване на сигнали
В резистивния преобразувател, разместването на плъзгача е ефективно превърнато в електрически сигнал. Този процес на преобразуване позволява квантифициране и анализ на физически движения, правейки резистивните преобразуватели много полезни в широк диапазон от приложения за измерване.
Предимства на резистивните преобразуватели
Резистивните преобразуватели предлагат няколко значими предимства, които допринасят за техното широко използване в различни индустрии:
Работен принцип на резистивните преобразуватели
Операционният принцип на резистивни елементи на преобразувателите е основан на основната връзка между електрическото съпротивление, дължината на проводника и площта на сечението на проводника. По-специално, съпротивлението на елемента на преобразувателя е пряко пропорционално на дължината на проводника и обратно пропорционално на площта на сечението му. Когато физически промени, като разместване или температурни вариации, действат върху преобразувателя, те причиняват съответни промени в дължината или площта на сечението на резистивния елемент. Тези промени, от своя страна, водят до модификации на стойността на съпротивлението, които могат да бъдат измерени и корелирани с оригиналната физическа величина, която се наблюдава.
Където R – съпротивление в оми.
A – площ на сечението на проводника в квадратни метри.
L – Дължина на проводника в метри.
ρ – удельното съпротивление на материала на проводника в ом метри.
Резистивният преобразувател е проектиран, като се вземат предвид вариациите в дължината, площта и удельното съпротивление на металите.
Приложения на резистивните преобразуватели
Резистивните преобразуватели играят ключова роля в различни области поради способността им да превръщат физически величини в електрически сигнали, използвайки промени в съпротивлението. Ето някои от основните им приложения:
Потенциометри
Така и линейните, и ротационните потенциометри са основни примери за резистивни преобразуватели. В тези устройства, когато позицията на скърцащия контакт (плъзгач) се променя, ефективната дължина на резистивния елемент, през който протича електрическият ток, съответно се променя. Тъй като съпротивлението е пряко пропорционално на дължината на проводника (според формулата R =ρL/A), тази промяна в дължина води до съответна промяна в съпротивлението. Тази характеристика прави потенциометрите много ефективни за измерване на разместване, дали то е линейно движение в случая на линейни потенциометри, или ъглово вращение в ротационни потенциометри. Те се използват широко в приложения като джойстики за игри, сензори за позиция в роботски ръце и контролери за гласност в аудио уреди.
Деформационни сензори
Деформационните сензори използват пиезорезистивния ефект, при който съпротивлението на полупроводниковия или метален материал в сензора се променя, когато се приложи механична деформация. Когато външна сила причини деформация или деформация на материала на деформационния сензор, тя променя физическата структура на атомарно ниво, което от своя страна променя електрическото съпротивление. Чрез точното измерване на тази промяна в съпротивлението инженерите могат точно да определят параметри като налягане, сила и разместване. Деформационните сензори се използват широко в индустрии като авиация за мониторинг на здравословното състояние на самолетните конструкции, в автомобилната инженерия за измерване на сили върху компоненти на двигатели, и в гражданската инженерия за оценка на напрежението в мостове и сгради.
Резистивни термометри
Също известни като Резистивни термодетектори (RTD), резистивните термометри работят на принципа, че електрическото съпротивление на металите се променя предсказуемо с вариациите в температурата. Различни метали показват специфични температурно-съпротивителни характеристики, и чрез калибриране на връзката между съпротивлението и температурата, тези устройства могат да предоставят високо точни измервания на температурата. RTD се предпочитат в приложения, в които точният контрол на температурата е критичен, като в индустриални производствени процеси, научни изследователски лаборатории и климатично контролирани среди. Те предлагат отлична стабилност, повторяемост и широк диапазон на измервания, правейки ги надежден избор за задачи за измерване на температурата.
Термистори
Термисторите са базирани на принципа, че температурният коефициент на техния материал варира значително с температурата. В противовес на много метали, термисторите типично имат отрицателен температурен коефициент (NTC). Това означава, че когато температурата се увеличава, съпротивлението на термистора намалява в обратно пропорционален начин. Термисторите са изключително чувствителни към промените в температурата, позволявайки бързи и точни измервания на температурата. Те се използват широко в приложения, в които компактен размер, висока чувствителност и бърз отговор са необходими, като в термостати за домашни прибори, сензори за температура в системи за охлаждане на компютри и медицински устройства за мониторинг на телесната температура.
По същество, разнообразните начини, по които съпротивлението на металите и други материали се променя в отговор на физически явления, формират основата на приложенията на резистивните преобразуватели. Това уникално свойство позволява точното измерване и наблюдение на широк диапазон от физически величини, правейки резистивните преобразуватели незаменими компоненти в съвременните системи за измерване и управление.
