1. Khả năng phân giải (độ phân giải)
Loại trừ dạng cấu tạo chỉ có một đoạn dây điện trở (xem hình 2.6 a), ở mọi dạng khác, điện trở của chiết áp không thay đổi liên tục mà thay đổi theo từng b−ớc khi đầu tr−ợt chuyển dịch. Hiện t−ợng này do những khoảng cách giữa các vòng quấn của dây điện trở gây nên.
Khả năng phân giải của chiết áp đ−ợc tính bằng công thức: 100
f = % (2.7)
N Trong đó, f là độ phân giải
N là số vòng quấn của dây điện trở ứng với góc tr−ợt 360o
của chiết áp. Khả năng phân giải tốt khi giá trị của f = 0, 5 đến 0,05%.
Đối với chiết áp tr−ợt thẳng, khả năng phân giải đ−ợc tính bằng công thức:
43 L
f = (mm) (2.8)
N
Trong đó, L là độ dài tác dụng của chiết áp; N là số vòng quấn của chiết áp. Khả năng phân giải đ−ợc cải thiện tốt hơn nếu ta sử dụng dây điện trở mỏng để quấn chiết áp.
2. Mô - men làm việc (mô men hoạt động)
Với các chiết áp thông th−ờng, mô men làm việc nằm trong khoảng từ 50 ữ100.10-4
N.m; ở các chiết áp đặc biệt giá trị này nằm trong khoảng từ 1 ữ
10.10-4
N.m, do đó, chiết áp đặc biệt có giá thành cao.
Mô men hoạt động của chiết áp (mô men làm việc) th−ờng chỉ bằng một nửa mô men khởi động nó.
3. Độ tuyến tính
Sai số tuyến tính đ−ợc biểu hiện rõ trên hình 2.7, có hai đ−ờng đặc tr−ng cho sự hoạt động của chiết áp, đó là đ−ờng lý thuyết O - R (R là giá trị danh định của chiết áp) và đ−ờng thực tế A-B (đ−ờng mấp mô nối từ A đến B). Căn cứ vào sự phân bố điểm của đ−ờng thực tế ta có thể kẻ đ−ợc đ−ờng thẳng trung bình phù hợp nhất của đ−ờng mấp mô này (đ−ờng gạch rời) qua hai điểm A và B ta sẽ có đ−ợc đ−ờng thẳng đặc tr−ng cho đ−ờng thực tế qua các điểm đầu cuối. Điện trở của chiết áp tại điểm x = 0 phải bằng một giá trị rA nào đó tại điểm A. Tại vị trí x = L, giá trị của chiết áp không phải bằng R mà bằng một giá trị t−ơng ứng rB tại điểm B.
Hình 2.7 Sai số tuyến tính của các cảm biến điện trở tiếp xúc tr−ợt.
r
R
rB B Δrtđ
44 Dựa vào ba đ−ờng thẳng đã nêu (đ−ờng thẳng trung bình, đ−ờng thẳng lý thuyết và đ−ờng thẳng qua các điểm đầu, cuối) ta có thể ấn định đ−ợc ba loại sai số tuyến tính theo các định nghĩa sau:
a) Sai số tuyến tính độc lập
Độ chênh lệch cực đại Δrtđ giữa đ−ờng thực tế và đ−ờng thẳng trung bình so với điện trở R (giá trị chính xác, chuẩn) tính theo giá trị % đ−ợc gọi là sai số tuyến tính độc lập và đ−ợc ký hiệu là stđ.
Δrtđ
stđ = . 100% (2.9)
R
b) Sai số tuyến tính lý thuyết:
Độ lệch cực đại Δrtl giữa đ−ờng thực tế và đ−ờng thẳng lý thuyết so với điện trở R (giá trị chính xác, chuẩn) tính theo giá trị % đ−ợc gọi là sai số tuyến tính lý thuyết và đ−ợc ký hiệu là stl.
Δrtl
stl = . 100% (2.10)
R
c) Sai số tuyến tính điểm cuối
Độ lệch cực đại Δrtc giữa đ−ờng thực tế và đ−ờng thẳng qua các điểm cuối (so với điện trở R - giá trị chính xác, chuẩn) tính theo giá trị % đ−ợc gọi là sai số tuyến tính điểm cuối (còn đ−ợc gọi là sai số tuyến tính cực đại stmax) và đ−ợc ký hiệu là stc ( hoặc stmax):
Δrc
stc = . 100% (2.11)
R
Khi ấn định các sai số tuyến tính ta cần phải ấn định các chỉ tiêu liên quan. ở những chiết áp có độ chính xác cao th−ờng có sai số tuyến tính độc lập (stđ) bằng 0,05%. Sai số này chỉ bằng 0,5% ở các chiết áp th−ờng.
4. Khả năng chịu tải
Đối với chiết áp, khả năng chịu tải chính là khả năng cho dòng cực đại chạy qua, còn gọi là dòng cực đại cho phép.
5. Khoảng hoạt động tích cực
Khoảng hoạt động tích cực (chủ động) là khoảng dài hoặc góc mà đầu tiếp xúc có thể tự tr−ợt hoặc xoay (tr−ợt góc) đ−ợc trong đó. Chiều dài và vùng
45 góc đ−ợc quấn dây điện trở bao giờ cũng lớn hơn khoảng hoạt động tích cực một giá trị nào đó.
Chọn vật liệu để chế tạo chiết áp cũng là một khâu kỹ thuật quan trọng, vật liệu phải đảm bảo các yêu cầu:
- Điện trở suất (ρ) của vật liệu phải lớn và ổn định. - Chịu mài mòn tốt (chống mòn)
- Hệ số nhiệt điện trở của dây (αR) phải nhỏ. - Không bị ô xy hoá (chống ô xy hoá)
Những vật liệu th−ờng đ−ợc sử dụng để chế tạo chiết áp là: - Konstantan: ρ = 0,50 Ω.mm2 /m (= 0,50. 10-6Ω.m); αR = (3.10-5/oC. - Manganin: ρ = 0,43 Ω.mm2 /m (= 0,43. 10-6Ω.m); αR = 10-5 /o C.
Hình 2.8. Một số kết cấu điển hình đặc tr−ng của chiết áp
Căn cứ vào những đối t−ợng đo cụ thể với những yêu cầu kỹ thuật và độ dịch chuyển (dài, góc) khác nhau mà ta chọn hoặc chế tạo các chiết áp có hình dáng t−ơng ứng khác nhau. Tuy nhiên, ở chúng có những đặc tr−ng cấu tạo cũng nh− những giải pháp kỹ thuật giống nhau nhằm nâng cao độ chính xác và độ tin cậy của chúng. Hình 2.8 a), b), c), giới thiệu hình dạng và giải pháp
a) Tiếp xúc tr−ợt bằng lò xo b) Tiếp xúc tr−ợt bằng cần lò xo c) Chiết áp có Cần mật tiếp bằng lò xo tấm xẽ rảnh d) Chiết áp vô cấp ϕ
46 kỹ thuật của ba tr−ờng hợp th−ờng gặp của chiết áp. Trong hình a), chiết áp có đầu tiếp xúc cấu tạo theo kiểu lò xo tấm uốn cong nhằm bảo đảm tiếp xúc tốt.
ở hình b), để chống lại sự rung đập do dao động riêng của cần tiếp xúc gây nên (và đồng thời đảm bảo tiếp xúc chắc chắn) ng−ời ta đã bố trí các cần tiếp xúc song song có độ ngắn dài khác nhau theo các rãnh xẻ nông sâu t−ơng ứng (lò xo tấm xẻ rãnh tạo nên dãy cần tiếp xúc). Nhờ vậy, các cần tiếp xúc sẽ có những dao động riêng khác nhau. Khả năng trong cùng một lúc mọi đầu tiếp xúc đều bị hở đã đ−ợc loại trừ. Trên hình c) giới thiệu kết cấu của loại chiết áp th−ờng gặp trong kỹ thuật vi chỉnh với tên gọi là chiết áp vi chỉnh hay chiết áp vô cấp. Chiết áp này đ−ợc cấu tạo để mở rộng góc xoay của đầu tiếp xúc, góc đ−ợc mở rộng là bội số của góc đầy và có trị số th−ờng dùng là 10 x 360o
. Đầu tiếp xúc không những xoay tròn mà còn dịch chuyển theo h−ớng trục xuyên tâm của chiết áp (theo đ−ờng xoắn ốc) làm cho chiết áp có khả năng tạo ra nhiều giá trị bé nhỏ (khả năng vi chỉnh lớn). Sai số tuyến tính ấn định của chiết áp vô cấp là stt < 0,1%.
Khi thanh tr−ợt chuyển động (tr−ợt thẳng hoặc tr−ợt góc), đặc biệt là chuyển động nhanh sẽ xuất hiện chấn động rung. Đây là một vấn đề t−ơng đối rắc rối trong quá trình chế tạo cảm biến điện trở loại này. Để chống lại hiện t−ợng đó, cần phải khảo sát kỹ tốc độ gây tr−ợt của đối t−ợng cần đo. Cần phải xác định tốc độ tr−ợt t−ơng ứng với độ phẳng của đ−ờng tr−ợt (độ phẳng giữa mặt vòng dây) để loại trừ khả năng trùng lặp với dao động riêng của hệ tiếp xúc. Từ đó, ta xác định độ dày hợp lý của cần tiếp xúc. Cần tiếpxúc đ−ợc chế tạo theo các độ dày mỏng khác nhau với dao động riêng khác nhau. Cần mỏng ứng với dao động tần số thấp và cần càng dày càng ứng với dao động tần số cao nh− thể hiện trên hình 2.10.
Hình 2.10. Cảm biến điện trở tiếp xúc tr−ợt với các cần tr−ợt có tần số rung tự nhiên khác nhau
Cần tr−ợt với tần số tự nhiênthấp Dây điện trở x Cần tr−ợt với tần số tự nhiêncao Đế (suốt) điện trở
47