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 = 2π 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=δmax-δmin 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.
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.
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.
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.
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 |