Snímače polohy - odporové

• používají se k měření délkového posunutí nebo úhlového natočení

Odporové snímače polohy mohou být spojité či nespojité.

Nespojité – jsou to kontaktní snímače s odporem

• v praxi to bývají koncové spínače nebo mikrospínače.

Spojité – jsou to proměnlivé drátové rezistory. Měřená poloha nastavuje polohu jezdce, v praxi reostaty nebo potenciometry.

Odporové snímače mohou měnit velikost odporu ve vztahu k poloze nebo posunutí nebo představují dvojici odporů v uspořádání, které tvoří potenciometr. Oba odpory odděluje jezdec potenciometru. Mechanický pohyb je v tomto případě spřažen s tímto jezdcem.

Základem spojitých odporových snímačů polohy jsou odporové potenciometry, jejichž běžec je mechanicky spojen s předmětem, jehož polohu odměřujeme. Nejčastěji se vyrábějí v provedení rotačním, přímočarém nebo víceotáčkovém (odporová dráha je tvořena šroubovicí s několika závity.

Vlastnosti jsou dány : třídou přesnosti, rozlišovací schopností, linearitou, životností, teplotním koeficientem odporu, provozním kroutícím momentem a šumem.

Rozlišovací schopnost - udává, jaký úhlový, případně délkový inkrement (přírůstek) dokáže potenciometr spolehlivě rozlišit. Nejvyšší rozlišení mají potenciometry vrstvové (až 0,01% rozsahu), u vinutých potenciometrů je rozlišení dáno skokovou změnou odporu při pohybu jezdce mezi sousedními závity.

Linearita - udává největší odchylku výstupního napětí od vztažné přímky. Udává se v procentech napájecího napětí. Otočné potenciometry s větším průměrem dosahují linearity až 0,002 %. Linearitu je možné zlepšit zapojením paralelních odporů na vyvedené odbočky vinutí.

Životnost je definována jako počet otočení hřídelkou při zadaných provozních podmínkách a při dodržení provozních vlastností v příslušných mezích. Životnost vinutých typů je řádově 106, vrstvových a hybridních 107.

Teplotní koeficient odporu (pouze pro drátové potenciometry) se stanoví na základě změny odporu při změně teploty vždy o 1°C proti vztažné teplotě.

Provozní kroutící moment je definován jako největší kroutící moment v obou směrech otáčení, který je potřeba k rovnoměrnému točení hřídelkou v celém mechanickém rozsahu při udané rychlosti.

Šum potenciometrů vzniká změnou přechodového odporu při pohybu jezdce po vinutí a je způsoben mechanickými i elektrickými efekty často způsobených korozí.

Rozdělení:

Odporové potenciometry rozdělujeme podle:

tvaru dráhy:

• rotační;

• posuvné;

• profilové;

pohybu jezdce:

• rotační jednootáčkové;

• rotační víceotáčkové;

• posuvné;

• profilové;

materiálu dráhy:

kovové - drátové a vrstvové;

nekovové - uhlíkové, elektrolytické, vodivé plasty (CP), cermentové (keramika + kov).

Spojité

Převádějí změnu polohy sledovaného objektu na skokovou změnu odporu způsobenou přepínáním kontaktů. Výstupní signál je tedy logického typu (zap - vyp). Nejčastěji jsou používány pro měření polohy pohybujících se částí různých technických zařízení jako součásti koncových spínačů.

Nespojité

Bývají provedeny jako drátové. Příkladem může být odporový vysílač OV 100. Minimální odpor na začátku dráhy je 5 ohmů, maximální odpor na konci dráhy je 105 ohmů, charakteristika je lineární. Pokud nemá být výsledkem měření změna odporu, může být vysílač v obvodu zapojen jako potenciometr. V nezatíženém stavu bude závislost výstupního napětí na poloze lineární, při zatížení odběrem proudu se charakteristika zakřivuje. Vysílač můžeme zapojit také jako reostat. Výstupním signálem je proud protékající v obvodu. Nevýhodou je nelineární charakteristika a to, že jak maximální, tak minimální proud v obvodu jsou ovlivňovány velikostí zátěže.

Nejčastěji se v praxi využívá kruhový potenciometr s označením OV 100 (odporový vysílač s rozsahem 100 ohmů). Úhlová výchylka bývá 90°, 180° nebo 270°.

Obr. 1: Odporový vysílač - kruhový potenciometr, lineární potenciomter přímý

Tyto snímače převádějí změnu polohy na změnu elektrického odporu. Pro další zpracování nebo přenos informace je nutné převést získaný signál na elektrické napětí nebo elektrický proud.

Zdroje

• BENEŠ, P. a kol. Automatizace a automatizační technika 3, Prostředky automatizační techniky. 1. vyd. Praha: Computer Press, 2003. ISBN 80-7226-248-3.
• Měřící člen regulačního obvodu. [online]. [cit. 2014-08-10]. Dostupné na WWW: <http://www.spsei.cz/att/soubory/automatizace.pdf>.
• SCHMID, D. a kol. Řízení a regulace pro strojírenství a mechatroniku. 1. vyd. Praha: Europa - Sobotáles, 2005. ISBN 80-86106-10-9.
• Základy automatizace. [online]. [cit. 2014-07-15]. Dostupné na WWW: < http://www.elearn.vsb.cz/archivcd/FS/Zaut/Skripta_text.pdf>.

Obrázky:

• Obr. 1: Základy automatizace. [online]. [cit. 2014-07-15]. Dostupné na WWW: < http://www.elearn.vsb.cz/archivcd/FS/Zaut/Skripta_text.pdf>.