Датчики по принципу действия и назначению могут быть разделены на классы: омические датчики (реостатные, жидкостные электролитические, контактного сопротивления, тензодатчики и др.); индуктивные и трансформаторные датчики перемещения; магнитомодуляционные датчики. емкостные и пьезоэлектрические датчики; радиационные, акустические и термические датчики перемещения (оптические, радиоизотопные, фотоэлектрические и др.); пневматические и гидравлические датчики; компенсационные датчики, датчики с времяимпульсным и частотным выходом, цифровые датчики перемещения и угла поворота; датчики скоростного напора, расхода и др.

Для автоматизации инженерно-геодезических измерений с успехом могут быть применены многие из перечисленных типов датчиков. Среди них в первую очередь следует назвать потенциометрические, индуктивные, емкостные, фотоэлектрические, датчики, основанные на использовании муарового эффекта и др.

Потенциометрические датчики. Реостаты с ползунком, применяемые в автоматике для преобразования перемещений в электрическое напряжение, называют потенциометрами или потенциометрическими датчиками. Их применяют в качестве датчиков непрерывного действия для преобразования в напряжение механических линейных или угловых перемещений.

Структурная схема потенциометрического датчика состоит из одного преобразователя, где входной величиной является механическое перемещение, а выходная величина представляет собой напряжение постоянного или переменного тока.

Конструктивно потенциометрический датчик выполнен в виде проволочного трехконтактного реостата с непрерывной обмоткой из провода с большим удельным электрическим сопротивлением. Вдоль обмотки по обнаженной от изоляции поверхности провода перемещается электроконтактный движок. Обмотка потенциометра наматывается на плоский или цилиндрический каркас из изоляционного материала или металла: для нее применяют провода из нихрома, манганина, константана и других сплавов с диаметром провода от 0,03 до 0,6 мм.

Установим передаточную функцию такого датчика по правилам Кирхгофа. Поскольку величину Ru нельзя сделать бесконечно большой, что вызвало бы в свою очередь значительное уменьшение выходной мощности датчика, то для практических целей обычно принимают отношение 0,1-4-1, которое не может обеспечить линейной характеристики датчика. Поэтому в необходимых случаях спрямление статической характеристики датчика можно получить за счет усложнения схемы потенциометра — составить сложный датчик из отдельных потенциометров. Приведена схема такого датчика, его статическая характеристика, представляющая собой ломаную линию, каждый из участков которой близок к прямой.

Используя определенные методы расчета и современную технологию, можно создать функциональные потенциометрические датчики. Особенность таких датчиков заключается в возможности реализации заранее заданной функции преобразования линейного или углового перемещения в напряжение, что достигается за счет особой конструкции каркаса потенциометра и его намотки. Рассмотренный датчик является однополярным, т. е. датчиком, знак выходного сигнала которого не изменяется при перемещении движка в пределах. Для решения большого количества практических задач необходимо иметь датчики, у которых знак (или фаза) выходного сигнала изменяется с изменением знака сигнала на входе, т. е. иметь так называемый реверсивный датчик.

В реверсивном датчике выходное напряжение снимается по отношению к средней точке потенциометра; статическая характеристика такого датчика. Если реверсивный датчик запитан постоянным напряжением, то при прохождении движка через среднюю точку потенциометра выходное напряжение изменяет знак.

При питании датчика переменным током в момент прохождения движком потенциометра средней точки происходит изменение фазы выходного напряжения на 180°.

К достоинствам потенциометрических датчиков следует отнести простоту конструкции, малые габариты, возможность питания от сети постоянного или переменного тока. Недостатки — наличие скользящего контакта и возможность его нарушения, относительно невысокий коэффициент усиления, нелинейность статической характеристики (при подключенной нагрузке).

Потенциометрические датчики находят применение в автоматизации геодезических измерений при изучении смещений и осадок сооружений, в качестве преобразующих элементов в оконечных каскадах автоматических устройств, в полуавтоматических устройствах для дистанционного управления измерительными звеньями и механизмами.