ГВИНТОВИЙ ПОТЕНЦІОМЕТР ЗМІННОГО РАДІУСУ: ПРИКЛАДНІ ПИТАННЯ
DOI:
https://doi.org/10.18372/2310-5461.56.17127Ключові слова:
потенціометр, нелінійна статична характеристика, гвинтова лінія, вимірювальний пристрій, виконавчий пристрійАнотація
Нещодавно було запропоновано новий підхід до конструювання функціональних потенціометрів. Його суть полягає в тому, що бажана нелінійна залежність вихідної напруги від кута повороту досягається завдяки використанню резистивного елемента, що має форму гвинтової лінії зі змінним радіусом та сталим поперечним перерізом. Як було доведено раніше, задача розрахунку такого потенціометра має розв’язок для всіх неперервно диференційованих статичних характеристик .Однак практичність такої конструкції ще не встановлена. В даній статті оглянуто історичні та сучасні види потенціометрів, зокрема з нелінійними статичними характеристиками; матеріали, які використовують для їх виготовлення; деякі можливі статичні характеристики, отримані запропонованим способом; потенційні застосування. В розділі 1 ми розглядаємо конструкції потенціометрів та матеріали, з яких їх виготовляють. Визначено типи конструкцій потенціометрів, найбільш придатні для втілення запропонованого підходу. Запропоновано загальний підхід для виготовлення каркасу й резистивного елементу гвинтових потенціометрів змінного радіусу за допомогою станків із числовим програмним керуванням. В розділі 2 досліджено статичні характеристики потенціометрів для заданих наперед форм резистивного елементу. Проведено порівняння меж застосування гвинтових потенціометрів змінного радіусу та звичайних багатообертових потенціометрів зі змінним кроком обмотки. В розділі 3 розглянуто сфери застосування потенціометрів, проаналізовано їх використання в новітніх розробках в області робототехніки. Запропоновано використання гвинтового потенціометра змінного радіусу в системі ручного керування обігрівом кабіни транспортного засобу замість потенціометра з кусково-лінійною характеристикою. В розділі 4 зроблено висновки з проведених досліджень, зокрема структуровано переваги й недоліки конструкції. Окреслено завдання для подальшої роботи.
Посилання
GarrettJ.D. (1979) Survey of Displacement Transducers below 50 mm. Journal of Physics E Scientific Instruments, 12(7), 563–573. http://dx.doi.org/10.1088/0022-3735/12/7/002.
Iskenderian T. (1994) Lessons Learned from Selecting and Testing Spaceflight Potentiometers. Proceedings of the 28th Aerospace Mechanical Symposium, Ohio, 339–358.
Kumar A. S. A., George B., Mukhopadhyay S. C. (2021) Technologies and Applications of Angle Sensors: A Review. IEEE Sensors Journal,
(6), 7195–7206. http://dx.doi.org/10.1109/JSEN. 2020.3045461.
Poplawski Jaroslaw S., Ibrahim A. Sultan. (2007) Position Sensing of Industrial Robots – A Survey. Information Technology Journal, 6, 14–25. http://dx.doi.org/10.3923/itj.2007.14.25.
Kolachalama Srikanth, Lakshmanan Sridhar. (2020) Continuum Robots for Manipulation Applications: A Survey. Journal of Robotics, 2020, 19 pages. http://dx.doi.org/10.1155/2020/ 4187048.
Saudabayev A., Varol H. A. (2015) Sensors for Robotic Hands: A Survey of State of the Art. IEEE Access, 3, 1765–1782, http://dx.doi.org/ 10.1109/ACCESS.2015.2482543.
Kim Y., Choi H. Y., Lee Y. C. (2014) Design and Preliminary Evaluation of High-Temperature Position Sensors for Aerospace Applications. IEEE Sensors Journal, 14(11), 4018–4025, http://dx.doi.org/10.1109/JSEN.2014.2332237.
Kim Y., Choi H. Y. (2016) A Geometric Design Study of High-Temperature Position Sensors. IEEE Sensors Journal, 16(19), 7065–7072, 2016, http://dx.doi.org/10.1109/JSEN.2016.2587686.
Putiatin R. O., Dunayeva T. A. (2021) Equation of Non-linear Tapered Multi-turn Potentiometer. Proceedings of XXII International scientific and applied conference AS IHP “Industrial hydraulics and pneumatics”, Kyiv, 17–18 November 2021, 153–155. (in Ukrainian).
Putiatin R. O., Dunaeva T. A. (2022) Existence and Uniqueness Theorems for Helical Equation. Science and technology today. “Technology” Series.8, 20-28. http://dx.doi.org/10.52058/2786-6025-2022-8(8)-20-28.
Podlesnyi N. I., Rubanov V. G. (1991) Elements of Automatic Control and Measurement Systems: Textbook. High school, Kyiv, 461 pages. (in Russian)
Alan S. Morris. (2001) Measurement and Instrumentation Principles. Butterworth-Heinemann.
Chetvertkov I. I., Korosko N. M. (1978) Potentiometers. Soviet radio, Moscow, 64 pages. (in Russian).
Belevtsev A. T. Potentiometers. (1968) Mechanical Engineering, Moscow, 328 pages.
Todd, Carl David. (1975) The Potentiometer Handbook. McGraw-Hill Book Company.
P10L Long Life Potentiometer – 500 000 Cycles Miniature – Cermet – Fully Sealed | Vishay: Electronic Resource.Access mode: https://www.vishay.com/ docs/51057/p10l.pdf(last accessed: 07.10.2022).
Rotary Potentiometers | Taiwan Alpha: Electronic Resource. Access mode: http://www.taiwanalpha.com/ en/products/4 (last accessed: 12.11.2022).
Potentiometer M series | NIDEC COPAL ELECTRONICS GmbH: Electronic Resource. Access mode: https://www.nidec-copal-electronics.com/ eu/product/detail/00000049/# (last accessed: 12.11.2022).
Andrew Wayne Kelly Nicholas Edward Bollweg (2001). Non-linear Potentiometer Heater Control. U.S. Patent No. 6,254,011.
SunLED Distributor | DigiKey Electronics: Electronic resource. Access mode: https://www.digikey.com/en/supplier-centers/ sunled (last accessed: 07.10.2022).
Frygin V. M. (1961) To the Issue of Constructing Non-linear Potentiometers. Automatics and telemechanics, XXII: Electronic Resource. Access mode: http://www.mathnet.ru/links/ d3e088ef25cf3538e211fb7fbe5486e7/at12232.pdf (last accessed: 08.10.2022).
Konyukhov, N. E., Plyut, A. A. (1973) An Adjustable Functional Photopotentiometer. Measurement Techniques, 16, 1713–1715. http://dx.doi.org/10.1007/BF00814599
Granino A. Korn.(1950)Design and Construction of Universal Function Generating Potentiometers. Review of Scientific Instruments, 21(77). http://dx.doi.org/10.1063/1.1745427.
Morton P. Matthew (1955). Variable Function Film Voltage Divider. U.S. Patent No. 2, 785, 260.
Gradshtein I. S., Ryzhyk I. M. (1963) Tables of Integrals, Sums, Series and Products.Physmathlit, Moscow, 1100 pages.
Lukiniuk M. V. (2012) Measurement and Control in Processes of Chemical Technology. Book 1. Methods and Devices for Automatic Measurement in Processes of Chemical Industry. Textbook for Students of Specialty “Chemical Technology and Engineering”. NTUU “KPI”, Kyiv, 336 pages.
Lotti F., Tiezzi P., Vassura G., Biagiotti L., Palli G., Melchiorri C. (2005) Development of UB Hand 3: Early Results. Proceedings of the 2005 IEEE International Conference on Robotics and Automation, 4488–4493, http://dx.doi.org/10.1109/ ROBOT.2005.1570811.
Butterfass J., Grebenstein M., Liu H., Hirzinger G. (2001) DLR-Hand II: Next Generation of a Dexterous Robot Hand. Proceedings 2001 ICRA. IEEE International Conference on Robotics and Automation (Cat. No.01CH37164), 1, 109–114, http://dx.doi.org/10.1109/ROBOT.2001.932538.
Yamano I., Maeno T. (2005) Five-fingered Robot Hand using Ultrasonic Motors and Elastic Elements. Proceedings of the 2005 IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2673–2678, http://dx.doi.org/10.1109/ ROBOT.2005.1570517.
Liu H., Wu K., Meusel P., Seitz N., Hirzinger G., Jin M., Liu Y., Fan S., Lan T., Chen Z. (2008) Multisensory Five-finger Dexterous Hand: The DLR/HIT Hand II. IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 3692–3697.
Iwata H., Sugano S. (2009) Design of Anthropomorphic Dexterous Hand with Passive Joints and Sensitive Soft Skins. IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII), 129–134. http://dx.doi.org/10.1109/ SI.2009. 5384542.
Kim EH., Lee SW., Lee YK. (2011) A Dexterous Robot Hand with a Bio-mimetic Mechanism. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 12, 227–235. http://dx.doi.org/ 10.1007/s12541-011-0031-x.
Wang L., DelPreto J., Bhattacharyya S., Weisz J., Allen P. K. (2011) A Highly-Underactuated Robotic Hand with Force and Joint Angle Sensors. Processing of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), 1380–1385. http://dx.doi.org/10.1109/ IROS.2011.6095147.
