Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Индуктивные преобразователи




Индуктивные датчики (ИД) представляют собой уст­ройства, у которых линейные перемещения подвижной части (якоря) преобразуются в изменение индуктив­ности. Индуктивный метод измерения имеет ряд досто­инств: датчики просты по устройству и надежны в рабо­те, по точности индуктивный метод может конкуриро­вать с оптическими измерениями. Индуктивные прибо­ры обеспечивают дистанционное измерение. Метод до­пускает измерение непрерывно изменяющегося размера и фиксацию его в виде диаграммы.

К недостаткам метода следует отнести сравнитель­ную сложность электрических схем, а также невозмож­ность подсоединения любого индуктивного датчика к любому электроблоку, обслуживающему индуктивные датчики.

Классификация индуктивных преобразователей

Классификация индуктивных датчиков может быть произведена по следующим признакам.

1.По принципу работы:

а) индуктивные, или дроссельные,

б) трансформаторные.

2.По принципу построения:

а) простые (одинарные),

б) дифференциальные,

в) полудифференциальные.

3.По виду измеряемого перемещения:

а) для линейных перемещений,

б) для угловых перемещений.

4.По виду рабочего воздушного зазора:

а) с изменяющейся величиной воздушного зазора,

б) с изменяющейся площадью воздушного зазора,

в) с зубчатым воздушным зазором.

5.По назначению:

а) для измерения перемещений,

б) для измерения механических величин, преоб­разованных в перемещение,

в) для измерения параметров вибраций,

г) для контроля свойств ферромагнитных мате­риалов и толщины покрытий.

 

Принцип действия и расчет простейшего

дроссельного преобразователя

Преобразователь (рис.2.12) имеет стальной магнитопровод П-образной формы с обмоткой W, включенной в электрическую цепь, с отсчетным устройством И и до­полнительным сопротивлением R, питается от сети пе­ременного тока с напряжением U. Якорь преобразовате­ля перемещается вместе с объектом, а замыкание магнитного потока в датчике идет через зазор δ. Индуктивность об­мотки со стальным сердечником определяется по фор­муле

так как μ >> μ0 то

,

где W - число витков обмотки; RМ - магнитное сопро­тивление магнитному потоку обмотки; δ - величина воз­душного зазора; μ,μ0 - магнитная проницаемость возду­ха и стали; S экв - сечение воздушного зазора с учетом потоков рассеивания; l ср - средняя длина пути потока по стальным участкам магнитопровода и якоря; S - сечение стальных участков магнитной цепи.

Полное сопротивление Z цепи определяется по фор­муле

,

где =f - круговая частота цепи; R экв - суммарное активное сопротивление цепи; L - индуктивность обмотки.

Из формул следует, что L и Z уменьшаются обратно пропорционально при увеличении д. Характеристика Z = f( δ ) нелинейная (рис. 2.13), но если ограничить ра­бочий участок преобразователя Δδ=δmaxmin мож­но добиться, что степень нелинейности характеристики не будет превышать заданной величины.

Такая однокатушечная система, как правило, не ис­пользуется из-за:

1) большой нелинейности,

2) больших измерительных усилий,

3) влияния на точность измерения непостоянства параметров U,ω, °С.

 

Рис. 2.12. К расчету индуктивного преобразователя Рис. 2.13. Характеристика одно катушечной системы

 

Рис. 2. 14. Принципиальная схема дифференциального индуктивного датчика

 

Для получения более линейной зависимости без уменьшения величины изменения зазора Δ δ применяют дифференциальные индуктивные преобразователи, на­пример такие, как показаны на рис. 2.14. Графическая характеристика такого преобразователя показана на рис. 2.15.

 

 
  Рис. 2.15. Характеристика дифференциального индуктивного датчика     Рис. 2.16. Дифференци­альный трансформатор­ный индуктивный пре­образователь

Преимущества дифференци­альных датчиков: 1) велика ли­нейная часть характеристики; 2) меньше влияние магнитных усилий; 3) меньше влияние коле­баний частоты и напряжения пи­тания.

Существует еще один вид ин­дуктивных датчиков 1 транс­форматорные, работающие по принципу изменения коэффици­ента взаимоиндукции обмоток (рис. 2.16),содержащие первичные катушки 1 и вторичные катушки 2. Две одинаковые пер­вичные катушки 1 обоих сер­дечников включены последова­тельно, благодаря чему при сим­метричном положении якоря магнитные потоки в обеих цепях равны. Вторичные ка­тушки 2 также имеют одинаковые параметры, но вклю­чаются навстречу друг другу. При среднем положении якоря индуктированные в них ЭДС равны, Е\ = Е2, и ток в измерителе равен нулю. При перемещении якоря из среднего положения магнитное сопротивление, а сле­довательно, и магнитные потоки, пронизывающие вто­ричные катушки, будут различны, и в измерителе по­явится ток, определяемый разностью индуктированных во вторичных обмотках ЭДС.

 

Схемы включения индуктивных преобразователей

Основными измерительными схемами индуктивных приборов являются два вида мостовых схем:

а) неравновесного моста,

б) уравновешенного моста.

Схема неравновесного моста более проста и чаще применяется (рис.2.17).Схемы равновеcного моста применяют при по­строении индуктивных самописцев, в устройствах подналадки измерительных средств (рис. 2.18).В схеме неравновесного моста сопротивления плеч моста, исключая сопротивления катушек индуктивного датчика, обычно являются чисто активными. В резуль­тате напряжение разбаланса моста не совпадает по фазе с напряжением его питания. Это приводит к тому, что в нулевой зоне шкалы появляется область неуравнове­шенного напряжения, которое уменьшает предел изме­рения прибора. Совпадение по фазе напряжения разба­ланса моста и напряжения его питания достигается ре­гулировкой дополнительного сопротивления R и на­чального зазора δ0 или частоты питающего напряжения и R.

 

Рис. 2.17. Схема неравновесного моста: Z, Z– сопротивление катушек дифференциального индуктивного преобразователя Z2, Z4-сопротивление плеч второй половины моста, R-сопротивление для регулировки напряжения разбаланса моста, zвн-внутреннее сопротивление отсчетного прибора U-напряжение питания Рис. 2.18. Схема равновесного моста ZZ- сопротивление плеч регулировочного потенциометра Z3 Z4-cопротивление плеч второй половины моста У-усилитель, Д- двигатель управляющий положением ползуна потенциометра U-напряжение питания  

 

Достоинства схемы равновесного моста:

1) легкость получения управляющих команд;

2) напряжение разбаланса всегда равно нулю.

 

Индуктивные датчики больших перемещений

с дискретным выходным сигналом

Диапазон измерения вышерассмотренных индук­тивных датчиков не превышает 2 мм. Однако в ряде случаев требуется измерение с высокой точностью в диапазоне до 1000 мм и более. Например, в металлоре­жущих станках с ЧПУ требуется измерять перемещение режущего инструмента и др. Для этих целей подобные станки снабжают индуктивными проходными датчика­ми дискретного преобразования, имеющими погреш­ность, не превышающую 2-10 мкм в диапазоне до 1000-2000 мм.

Рассмотрим принцип действия такого датчика (рис. 2.19).

Относительно винта 1 из ферромагнитного материала перемещается сердечник 2 в виде гайки с обмоткой 3. В том случае, когда зубья винта находятся против зубьев сердечника, магнитный поток, создаваемый катушкой в сердечнике, замыкается через малый воздушный зазор между вершинами зубьев, магнитное сопротивление ма­ло и индуктивность катушки максимальная. Если зубья винта установятся против впадин сердечника, то воз­душный зазор, через который будет замыкаться магнит­ный поток, резко увеличится и индуктивность катушки станет минимальной. Таким образом, при взаимном пе­ремещении винта и сердечника индуктивность катушки будет периодически изменяться от максимума до мини­мума. Период изменения индуктивности равен шагу винта Т. Гайки сдвину­ты относительно друг друга на величину, кратную 1/2 Т, с помощью прокладок 4. Винт вращается в подшип­никах; с винтом связан ротор 5 кругового индуктивного датчика. Зубчатый статор кругового датчика выполнен в виде двух зубчатых статоров 6 с двумя катушками 8. Между статорами имеется прокладка 7.

Рис. 2.19. Принципиальная схема индуктивного проходного датчика дискретного преобразования

Датчик работает следующим образом. В исходном положении винт 1 повернут в некоторое нулевое поло­жение. Гайка двигается вместе с узлом, перемещение которого измеряется, в конечное положение. Величину перемещения, кратную 1/2 Т винта, определяют по числу нулевых значений выходного сигнала датчика. Остаточную величину перемещения определяют по сле­дующему довороту винта, требуемому для получения точного нулевого значения выходного сигнала датчика.

Таким образом, общий результат измерения слагает­ся из следующих величин:

где N - число нулевых значений сигнала на выходе дат­чика; α - число импульсов кругового датчика, прихо­дящееся на оборот винта 1; п - число импульсов на вы­ходе кругового датчика при довороте винта.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 2473; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.025 сек.