Ohmsche (resistive) Sensoren. Schema, Beschreibung

ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
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Sensoren. Ohmsche (resistive) Sensoren. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Handbuch für Elektriker

Ohmsche (resistive) Sensoren - Geräte, deren Funktionsprinzip auf einer Änderung ihres aktiven Widerstands bei einer Längenänderung beruht l, Querschnittsfläche S oder Widerstand p.

Das Funktionsprinzip wird jeweils durch die Formel beschrieben R=pl/S.

Darüber hinaus wird die Abhängigkeit des aktiven Widerstandswertes vom Anpressdruck und der Beleuchtung der Fotozellen genutzt. Demzufolge Ohmsche Sensoren werden in Gruppen eingeteilt:

Kontakt;
potentiometrische (rheostatisch);
Dehnungsmessstreifen;
Thermistor;
photoresistiv.

Kontaktsensoren sind die einfachste Art von Widerstandssensoren, die die Bewegung des Primärelements in eine abrupte Änderung des Widerstands des Stromkreises umwandeln. Mit Hilfe von Kontaktsensoren messen und steuern sie Kräfte, Verschiebungen, Temperatur, Größen von Objekten, steuern deren Form usw.

Kontaktsensoren sind:

Weg- und Endschalter;
Kontaktthermometer;
Elektrodensensoren, die vor allem zur Grenzstandmessung elektrisch leitfähiger Flüssigkeiten eingesetzt werden.

Kontaktsensoren kann sowohl mit Gleich- als auch mit Wechselstrom betrieben werden. Abhängig von den Messgrenzen können Kontaktsensoren Single-Limit und Multi-Limit sein. Mit letzteren werden stark schwankende Werte gemessen, während Teile des im Stromkreis enthaltenen Widerstands R in Reihe kurzgeschlossen werden.

Mangel an Kontaktsensoren - die Komplexität der kontinuierlichen Überwachung und die begrenzte Lebensdauer des Kontaktsystems. Aufgrund der extremen Einfachheit dieser Sensoren werden sie jedoch häufig in Automatisierungssystemen eingesetzt.

Rheostatische Sensoren sind ein Widerstand mit variablem Widerstand. Der Eingangswert des Sensors ist die Bewegung des Kontakts und der Ausgangswert ist die Änderung seines Widerstands. Der bewegliche Kontakt ist mechanisch mit dem Objekt verbunden, dessen Verschiebung (Winkel oder linear) umgewandelt werden soll.

Am weitesten verbreitet ist die potentiometrische Schaltung zum Einschalten eines Rheostatsensors, bei der der Rheostat nach einer Spannungsteilerschaltung eingeschaltet wird. Erinnere dich daran Spannungsteiler bezeichnet ein elektrisches Gerät zur Aufteilung von Gleich- oder Wechselspannung in Teile.

Mit dem Spannungsteiler können Sie nur einen Teil der verfügbaren Spannung durch die Elemente eines Stromkreises bestehend aus Widerständen, Kondensatoren oder Induktivitäten abführen (verwenden). Ein nach einer Spannungsteilerschaltung geschalteter variabler Widerstand wird genannt Potentiometer.

Typischerweise werden Rheostatsensoren in mechanischen Messgeräten verwendet, um ihre Messwerte in elektrische Größen (Strom oder Spannung) umzuwandeln, beispielsweise in Schwimmermessgeräten für Flüssigkeitsstände und verschiedenen Druckmessgeräten.

Der Sensor in Form eines einfachen Rheostaten wird aufgrund der erheblichen Nichtlinearität seiner statischen Kennlinie fast nie verwendet.

I_н= f(x)Wo I_н - Ladestrom.

Der Ausgangswert eines solchen Sensors ist der Spannungsabfall UBbIX zwischen dem beweglichen und einem der festen Kontakte. Ausgangsspannung im Verhältnis zur Verschiebung х Kontakt U_O = f(x) entspricht dem Gesetz der Widerstandsänderung entlang des Potentiometers. Das Gesetz der Widerstandsverteilung entlang der Länge des Potentiometers, das durch seine Konstruktion bestimmt wird, kann linear oder nichtlinear sein.

Potentiometrische Sensoren, bei denen es sich um strukturveränderliche Widerstände handelt, bestehen aus verschiedenen Materialien – Wickeldraht, Metallfolien, Halbleiter usw.

Dehnungsmessstreifen (Dehnmessstreifen) werden zur Messung mechanischer Spannungen, kleiner Verformungen und Vibrationen verwendet. Die Wirkung von Dehnungsmessstreifen basiert auf dem Tensoreffekt, der darin besteht, den aktiven Widerstand von Leiter- und Halbleitermaterialien unter dem Einfluss der auf sie ausgeübten Kräfte zu ändern.

Thermometrische Sensoren (Thermistoren) - Widerstand hängt von der Temperatur ab. Als Sensoren werden Thermistoren verwendet. zwei Möglichkeiten,.

1 Verfahren. Die Temperatur des Thermistors wird durch die Umgebung bestimmt; Der durch den Thermistor fließende Strom ist so gering, dass er den Thermistor nicht erwärmt. Unter dieser Bedingung wird der Thermistor als Temperatursensor verwendet und oft als „Widerstandsthermometer“ bezeichnet.

2 Verfahren. Die Temperatur des Thermistors wird durch den Grad der Erwärmung durch einen konstanten Strom und die Kühlbedingungen bestimmt. In diesem Fall wird die konstante Temperatur durch die Wärmeübertragungsbedingungen der Thermistoroberfläche bestimmt (die Geschwindigkeit der Umgebung – Gas oder Flüssigkeit – relativ zum Thermistor, seine Dichte, Viskosität und Temperatur), sodass der Thermistor als verwendet werden kann Sensor für Strömungsgeschwindigkeit, Umgebungswärmeleitfähigkeit, Gasdichte usw. P.

Bei solchen Sensoren findet eine Art zweistufige Umwandlung statt: Der Messwert wird zunächst in eine Temperaturänderung des Thermistors umgewandelt, die dann in eine Widerstandsänderung umgewandelt wird.

Thermistoren werden sowohl aus reinen Metallen als auch aus Halbleitern hergestellt. Das Material, aus dem solche Sensoren hergestellt werden, muss einen hohen Temperaturkoeffizienten des Widerstands, eine möglichst lineare Abhängigkeit des Widerstands von der Temperatur, eine gute Reproduzierbarkeit der Eigenschaften und Inertheit gegenüber Umwelteinflüssen aufweisen. Platin erfüllt alle diese Eigenschaften weitestgehend; in etwas weniger Kupfer и Nickel.

Im Vergleich zu Metallthermistoren weisen Halbleiterthermistoren (Thermistoren) eine höhere Empfindlichkeit auf.

Autor: Koryakin-Chernyak S.L.

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