Датчики. Общие сведения, назначение. Классификация. Основные характеристики



страница5/8
Дата13.02.2020
Размер1.07 Mb.
ТипЛитература
1   2   3   4   5   6   7   8
хвх δвФ~→L→ хLI~

Существует функциональная связь I~ = f (бв)- статическая характеристика датчика.

Можно показать, что при постоянных U и R ток ка­тушки зависит только от ее индуктивности (а, следовательно, от воздушного зазора), так как напряжение, сопротивление и час­тота в данном случае являются постоянными величинами.

Таким образом, ток в катушке датчика пропорционален воздушному зазору:

I~ = К δв

где Ккоэффициент пропорциональности или чувствительность датчика по току.



На рис.2.9 6 приведены идеальная ОА и реальная ВС ста­тические

характеристики простейшего датчика. Реальная стати­ческая характеристика индуктивного датчика отличается от иде­альной ограниченностью линейного участка MN. Это вызвано тем, что при нулевом воздушном зазоре индуктивность обмотки дросселя L ≠ ∞, поэтому и ток в нагрузке Ixx ≠ 0.

При значительном зазоре реальная статическая характеристика ВС содержит участок насыщения, так как ток в цепи нагрузки не может превысить зна­чение Imax = U~ / (RН + R).

Датчики с переменным зазором δв применяют при малых пере­мещениях, составляющих доли миллиметра. Значительно большие пределы преобразования имеют индуктивные датчики с перемен­ной площадью S воздушного зазора. Эти датчики являются более универсальными.

Достоинства: Индуктивные, датчики отличаются простотой устройства и надежностью в работе, отсутствием скользящих контактов, спо­собностью отдачи большой мощности в выходную цепь, возмож­ностью работы на переменном токе промышленной частоты.

Недостатки: наличие остаточного сигнала Iхх при нулевом зазоре, не­большой линейный участок MN, необходимость значительных усилий для пере­мещения якоря, чувствительность к изменению напряжения и частоты питания,

зависимость выходной величины от изменений температуры.

Индуктивные датчики классифицируют на датчики с подвижным якорем, подвижным сердечником, поворотным якорем и магнитоупругого типа.

Индуктивные датчики с подвижным якорем

(рис.2.10) применяют для уменьшения усилия притяжения якоря, температурных погрешностей и улучшения характеристик.

Такие датчики обычно имеют два идентичных сердечника с двумя симметрично располо­женными катушками индуктивности и якорем, который связан с измеряемым объектом.

16



Рис. 2.10. Индуктивный датчик с подвижным якорем

При нулевом (среднем) положении якоря воздуш­ные зазоры δ1 и δ2 с обеих сторон одинаковы, а индуктивные сопротивления обеих катушек равны.

Следовательно, токи I1 и I2 протекающие по сопротивлениям R1 и R2, также равны и направ­лены встречно. Поэтому выходное напряжение Uвых, снимаемое с этих сопротивлений, равно нулю.

При перемещении якоря в любую сторону от нуля воздушные зазоры становятся разными (δ1δ2), изменяется индуктивность обеих катушек, а, значит, токи I1 и I2 будут не равны.

В результате на выходе появится напряжение, которое будет пропорционально величине перемещения якоря. Якорь этих датчиков непосредственно связан с измеряемым объектом.

Электромеханические усилия, действующие на якорь от двух катушек; взаимно компенсируются практически на всем диапазоне измеряемых перемещений.



Подобные датчики имеют большую точность и приблизительно в 2 раза более высокую чувствительность, чем простые индуктивные датчики.

Индуктивные датчики с подвижным ферромагнитным сердечником

(рис. 2.11) имеют две симметричные катушки индуктивности цилиндриче­ской формы, которые расположены на одной оси, а внутри этих катушек вдоль их оси перемещается сердечник, который связан с измеряемым объектом.



Рис. 2.11. Индуктивный датчик с подвижным сердечником

От средней точки обмотки сделан вывод. Когда сердечник находится в центре катушки, то в силу сим­метрии L1=L2.

17

При перемещении сердечника, например вправо, ин­дуктивность правой половины катушки L2 увеличивается, а левой L1 — уменьшается.



По изменению этих индуктивностей можно определить величину перемещения сердечника. Эти датчики приме­няются для измерения значительных перемещений — до 50 мм.

Статическая характеристика линейная.

Индуктивные датчики с поворотным якорем

(рис. 2.12 а) при­меняют для измерения угловых перемещений. Такие датчики иногда называют трансформаторными.

Рис.2.12. Индуктивные датчики:



а) с поворотным якорем, б) магнитоупорного типа

Их часто используют для измерения угла прецессии гироскопов.

Особенностью трансфор­маторных индуктивных датчиков является линейность их харак­теристик в пределах углов поворота якоря 4÷6° и незначитель­ный момент, прикладываемый к оси гироскопа.



Когда якорь на­ходится в нулевом положении, т. е. расположен симметрично относительно сердечника, то э. д. с, наведенные в обмотках w1 и w2, равны по величине и направлены встречно; поэтому выход­ное напряжение Uвых датчика равно нулю.

Перемещение якоря в любую сторону сопровождается плавным изменением выходного напряжения (тока), причем фаза последнего определяется направлением отклонения якоря от его среднего положения, а Uвых пропорционально углу поворота вала θ:



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница