Датчики. Общие сведения, назначение. Классификация. Основные характеристики



страница6/8
Дата13.02.2020
Размер1.07 Mb.
ТипЛитература
1   2   3   4   5   6   7   8
Uвых = К θ

Достоинством трансформаторных датчиков является наличие развязки выходной цепи с цепью питания.

Индуктивные датчики магнитоупругого типа (рис.2.13 б) при­меняют для определения силы давления.

В таких датчиках индуктивность изменяется вследствие изменения магнитной про­ницаемости ферромагнитных материалов типа пермаллой под действием

18

механических напряжений.



Магнитоупругие датчики обладают большими погрешностями из-за наличия остаточных деформаций пермаллоя. Поэтому измерения с помощью этих датчиков можно производить лишь с точностью до нескольких процентов.
2.3. ЕМКОСТНЫЕ ДАТЧИКИ
Емкостной датчик представляет собой плоский (реже цилиндри­ческий) конденсатор, преобразующий измеряемую неэлектричес­кую величину в изменение емкости.

Емкостные датчики, как и индуктивные, работают на пере­менном токе, только индуктивные работают на низких частотах, а емкостные в большинстве случаев — на частотах выше 1кГц.

Принцип действия их основан на изменении емкости конденса­тора.

Емкость плоского конденсатора
С = εS/ 4πd (1)
где ε диэлектрическая проницаемость;

d — расстояние между пластинами;

S — площадь пластин.

При изменении емкости С датчика изменяется его емкостное сопротивление

Хс = 1/2πfC

где f – частота питающей цепи

что приводит к измене­нию тока, протекающего через измерительный прибор.



Для вклю­чения и определения изменения емкости датчика применяют мостовые (неравновесные и равновесные) схемы, работающие на переменном токе, или резонансные схемы, основанные на резонансе токов или напряжений.

Из формулы (1) видно, что емкость конденсатора может быть изменена за счет изменения расстояния между пластинами или площади пластин S, или диэлектрической проницаемости среды ε.

На рис. 2.13 приведены соответственно схемы трех типов емкостных датчиков.
Емкостной датчик с переменным расстоянием между пластинами (рис.2.13 а) содержит две неподвижных пластины 1 и 2 и подвиж­ную пластину 3, которая механически связана с объектом, переме­щение которого нужно измерить.

Когда d1 = d2, то C1 = C2.

При пе­ремещении подвижной пластины 3 влево, d1 уменьшается, a d2 увеличивается. Из-за этого емкость C1 между пластинами 1 и 3 уве­личивается, а емкость С2 между пластинами 2 и 3 уменьшается.

По изменению этих емкостей можно определить величину перемещения подвижной пластины.

Такие датчики применяются для измерения малых перемещений (меньше 0,1мм).

19


Рис. 2.13. Емкостные датчики:

а)- с переменным расстоянием между пластинами; О - объект;



1 и 2 - неподвижные пластины; 3 - подвижная пластина;

б)- с переменной площадью пластин;

в)- с переменной диэлектрической проницаемо­стью

Емкостной датчик с поворотными пластинами (рис.2.13 б) пред­ставляет собой воздушный конденсатор, у которого одна группа пластин 1 неподвижна (обычно через одну пластину), а другая - может поворачиваться на некоторый угол α.

При α=0 площадь перекрытия пластин S (заштрихована) наи­большая.

Поэтому емкость С между подвижными и неподвижными пластинами наибольшая. При повороте подвижных пластин на угол α площадь перекрытия S и емкость датчика уменьшаются. Приме­няются датчики для измерения углов поворота от 0 до 180°.

Емкостной датчик с переменной диэлектрической проницаемо­стью

(рис.2.13 в) представляет конденсатор с перемещаемым ди­электриком.

При разных величинах диэлектрической проницаемо­сти воздуха ε1 и перемещаемого диэлектрика ε2 образуются два параллельно соединенных конденсатора, общая емкость которых

С = С1 + С2 = ε2hb/d + ε1b(H-h)/d = ε1bh/d + (ε2 ε1)hb/d

где b – ширина пластин

Отсюда видно, что при перемещении диэлектрика (т. е. при из­менении уровня жидкости) изменяется h и емкость датчика С. По изменению емкости С находят перемещение h. Такие датчики при­меняются для измерения уровня жидкостей.

3. ГЕНЕРАТОРНЫЕ ДАТЧИКИ

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