Расчетное соотношение

Принцип действия линейных датчиков положения (перемещения)

Основные понятия и определения

Аналоговые линейные датчики абсолютного углового или линейного положения (перемещения) обеспечивают одну и ту же функциональную характеристику — линейную зависимость выходного напряжения, например в зависимости от угла поворота детектируемого объекта или его линейного перемещения. Оба варианта широко используются в автомобильных системах, но, ввиду специфики многих функциональных задач, очевидно, угловые системы имеют перевес. В то же время между ними нет принципиальных отличий, так как вращательное и линейное движение описывают траектории, допускающие их взаимное преобразование: вращательное движение может рассматриваться как линейное на бесконечно малых приращениях угла и, наоборот, в дополнение к физическому преобразованию движения из одного вида в другой, осуществление которого возможно с помощью автомобильных механизмов. Например, известны датчики положения дроссельной заслонки, измеряющие линейные перемещения, датчики положения цилиндров сцепления вращательного типа и т. д.

При анализе свойств датчика, имеющего подобную выходную характеристику, принимаются во внимание следующие основные понятия и определения:

· Полный механический диапазон (угол по ворота) подвижной системы датчика.

· Полный диапазон или полная шкала — линейный участок выходной характеристики (то же, что эффективный электрический угол поворота подвижной системы).

· Функциональный диапазон — участок с наибольшей линейностью, рекомендуемый в спецификации датчика.

· Чувствительность к угловому или линейному перемещению, определяемая как единичное приращение (наклон или фактор масштаба) кривой:

S = Δ U_вых/Δ φ (1)

или

S = Δ U_вых/Δ S

· Среднеквадратическое напряжение U_0q — среднее из ограничительных уровней (сред нее из магнитного диапазона для магнитоуправляемых датчиков).

· Смещение характеристики — отклонение по оси выходного напряжения от теоретического нулевого значения, например взятого при температуре T в сравнении со значением 25 °С:

(2)

· Линейность (то же, что нелинейность, или ошибка линейности) — отклонение от пропорциональной линейной функции (прямой линии), выраженное в процентах верхнего или нижнего предела измерительного диапазона (полной шкалы):

(3)

Симметричность:

(4)

· Чувствительность к напряжению питания и ратиометричность («rail-to-rail») — пропорциональность напряжению питания чувствительности и среднеквадратического напряжения:

(5)

· и другие важнейшие характеристики, напри мер разрешение и повторяемость (особенно важно для датчиков с обратным ходом), магнитная чувствительность (для магнитоуправляемых датчиков) S_M = Δ U_вых/Δ B, температурная чувствительность или температурный дрейф смещения, для большинства магнитоуправляемых датчиков эквивалентный точности — см. (2), дрейфы чувствительности к перемещениям:

(6)

магнитной чувствительности (определяется аналогично) и т. д.