Sensors and Actuators - Fachbereich Physik der Universität ...

mit
R
2 U2 = UH R 0
x
R = R
2 0
l0
Schaltskizze eines potentiometrischen Weg-
/Winkelaufnehmers nach dem
„Differenzialprinzip“: Sehr weit verbreitet ist eine
Anordnung, bei der ein mit dem Messweg/-
Winkel (xe) verschiebbarer Schleifkontakt einen
Teil R2 eines Festwiderstandes R0 abgreift und so
die an
R0 anliegende Speisespannung UH aufteilt. Es
entfällt theoretisch jeder Temperatureinfluss
(sofern das gesamte Potentiometer sich auf
ein und derselben - beliebigen - Temperatur
befindet). RL: Lastwiderstand: Wird dieser zu
groß, wird die Kennlinie U2/UH nicht-linear.
7.4.1.1 Widerstandsmaterialien
110
ϕ
R = R
ϕ
Drahtpotentiometer für Wegmessung (oben, mitte) und
Winkelmessung (unten): Potentiometric displacement
transducers are rather simple devices in which a sliding
contact (wiper) moves over a resistance element. The result
is a resistance change between the wiper and one of the
contacts of the resistor. Quellen: www.sensedu.com, [1]
• Konstantan (55% Kupfer, 45% Nickel; werden in der Elektrotechnik als
Widerstandsmaterial und Einbauwerkstoffe für Elektronenröhren verwendet.)
• edelmetallhaltige Legierungen wie
o AgPd (in Drahtform),
o RuO2_X-Dickfilme,
o „Leitplastik" (mit Graphit oder Ruß gefüllte Kunststoffe)
Die Schleifer, z.B. aus CuBe, sind meist mehrfach ausgeführt (Übergangswiderstand!).
Eine Leitplastik ist trotz geringerer Lebensdauer (Faktor 1/10) Drahtpotentiometern
überlegen:
• mehrere 100 Mio. Schleiferspiele bei Leitplastik-Pressverfahren möglich,
• billig,
• hohe Auflösung,
• Linearitäten von +/- 2% bis +/-0.05 % (durch Lasertrimmung),
• T-Koeffizient: +/- 400ppm/K.
Der Messweg ist bei geraden Potentiometern etwa gleich der Baulänge. Als
Winkelpotentiometer findet man solche, die auf Messwinkel bis 360° begrenzt sind sowie so
genannte Wendelpotentiometer, z.B. 10x360°. Für große Messwege werden untersetzende
Seilzug- oder Zahnradgetriebe vor einem Winkelpotentiometer, z.B. einem 10-fach
Wendelpotentiometer, angeordnet.
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