Senzori și Traductoare 6

Rezistenţa unui element de circuit este dată de relaţia: şi atunci teoretic s-ar putea imagina senzorii rezistivi impărţiţi în trei categorii după cum mărimile neelectrice ar modifica rezistivitatea ρ, lungimea elementului rezistiv l sau secţiunea acestuia S. Practic acest lucru este imposibil de realizat întrucât modificarea lui ρ, l, S nu sunt independente adică o mărime de proces cum este de exemplu temperatura modifică rezistivitatea dar concomitent şi lungimea şi secţiunea ( datorită dilatării mecanice), etc. Şi atunci senzorii rezistivi îi clasificăm în special după mărimi neelectrice care se măsoară prin intermediul acestora şi din acest punct de vedere avem: senzorul reostatic pentru măsurarea deplasării, dimensiunii, etc; senzorul tensorezistiv pentru măsurarea eforturilor mecanice, forţelor, etc; termorezistenţe pentru măsurarea temperaturii; senzorul cu fir cald pentru realizarea analizoarelor de gaze, etc.

SENZORUL REOSTATIC

Este asemănător din punct de vedere constructiv cu un reostat adică reprezintă o rezistenţă variabilă cu contact mobil. Pe o carcasă ( inelară sau cilindric axială ) se înfăşoară strict uniform conductorul metalic rezistiv din aliaje precum constantan, manganin, etc. Pe calea de rulare a contactului mobil, conductorul se dezizolează. Pentru contact se folosesc aliaje cu proprietăţi bune de contact electric şi anume Pt + Ir, aliaje pe bază de Ag, etc. Notăm cu R rezistenţa între o extremitate şi contactul mobil şi cu Rt rezistenţa totală a infăşurării. Dacă la un moment dat poziţia contactului mobil este definită de unghiul α şi înfăşurarea este strict uniformă, atunci R = c • α , unde c este o constantă. La extremitatea cealaltă Rt = c • αmax => c = Rt / αmax => R = Rt • α / αmax ; α / αmax =a => R = a • Rt , unde a este adimensional.

Mărimea de măsurat deplasează contactul mobil şi atunci rezulta proporţionalitate a dependenţei rezistenţei, deci deplasare unghiulară. Acelaşi lucru se întâmplă când suportul înfăşurării are formă cilindrico – axială şi când rezultă proporţionalitate între rezistenţa senzorului şi deplasarea liniară a contactului mobil. În unele aplicaţii interesează raportul rezistenţelor de o parte şi de alta a contactului mobil însă când se conectează în circuit senzorul reostatic se adaogă rezistenţa suplimentară datorită contactului propriuzis, datorită conductoarelor, sau chiar unor rezistenţe introduse artificial. Considerăm că rezistenţa suplimentară cumulată pentru senzorul reostatic este uniform distribuită la cele două extremităţi, deci ea are în total valoarea RK , deci la extremitîţi se va adăuga câte 0,5RK . În aceste condiţii putem scrie:

În figura de mai sus s-a reprezentat dependenţa β = f(a), parametrii familiei de caracteristici fiind raportul γ. Se observă că dacă senzorul nu posedă rezistenţă suplimentară auxiliară RK = 0 sau γ = 0, domeniul de variaţie al rezistenţei senzorului la deplasarea cursorului se îngustează , în schimb dependenţa R = f(a) se liniarizează. Aceste constatări sunt utile pentru diverse aplicaţii. Datorită palpării din spiră în spiră a înfăşurării de către contactul mobil, rezistenţa senzorului are o variaţie în trepte, nu continuă, deci R = f(a) este o dependenţă neliniară. La un moment dat, contactul mobil “calcă” pe o singură spiră sau face contact simultan cu două spire şi atunci rezistenţa senzorului la un moment dat se poate scrie: R = a+Rt ± Rt/2n, unde n este numărul de spire al înfăşurării senzorului, deci apare o incertitudine în exprimarea lui R care ar reprezenta ΔR=±Rt/2n adică rezistenţa electrică a unei jumătăţi de spiră sau în valori relative

La capătul cursei contactului mobil a=1 şi această eroare relativă o denumim factor de treaptă al senzorului reostatic. Evident, cu cât lungimea unei spire este mai mică şi conductorul mai subţire, cu atât factorul de treaptă are valori mai mici. De exemplu pentru un senzor reostatic cu carcasă inelară pe care sunt înfăşurate 3600 spire se obţine un factor de treaptă de 0,014%; factorii de treaptă şi mai mici se obţin în cazul senzorului reostatic multitur. Dacă la senzorul reostatic obişnuit carcasa sau suportul înfăşurării este realizat din material electroizolant şi bun conductor termic, la senzorul multitur, ca suport a înfăşurării elicoidale din conductor de cupru gros. Pe această înfăşurare calcă în orice moment contactul mobil care este fixat prin tija pe piuliţa aflată pe axul filetului. Mărimea neelectrică acţionează asupra butonului, care, când este rotit, roteşte cilindrul metalic care este prevăzut cu canalul pe generator. Axul prevăzut cu filet rămâne în permanenţă în repaos şi prin prelungirea sa este fixat cu ajutorul flanşei. Ca urmare, dacă pasul filetului pe ax este identic cu pasul înfăşurării elicoidale din cupru gros ( pe care se dispune conductorul rezistiv) atunci prin rotaţia cilindrului sunt palpate toate spirele înfăşurării rezistive realizând 40 de spire (rotaţii complete) de cupru gros şi un factor de treaptă 0,007%.