Оптикоэлектронные преобразователи

СКВТ

Принцип действия вращающегося трансформатора основан на изменении коэффициентов взаимоиндукции между обмотками статора и ротора при повороте ротора. В качестве датчиков угла используют синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы (СКВТ), у которых зависимость коэффициентов взаимоиндукции от угла поворота ротора носит характер синусоиды и косинусоиды, и линейные вращающиеся трансформаторы (ЛВТ), у которых указанная зависимость линейная.

В зависимости от схемы включения выходным сигналом вращающегося трансформатора может быть амплитуда переменного напряжения или угол сдвига фаз между напряжениями. Соответственно этому режим работы вращающегося трансформатора называется амплитудным, или режимом фазовращателя.

В амплитудном режиме обмотка возбуждения, расположенная по оси a, получает питание от источника переменного тока

.

Тогда в разомкнутых роторных обмотках d, g наводятся ЭДС амплитуды которых оказываются функциями угла поворота ротора C ₁ - С ₂ – обмотка возбуждения для косинусной обмотки, расположенной по оси d

,

для синусной обмотки, расположенной по оси g

,

где К _т – коэффициент трансформации между обмоткой возбуждения и каждой роторной обмоткой при их соостном положении; E _m – амплитуда ЭДС роторных обмоток.

Влияние нагрузки на характеристики управления компенсируется с помощью квадратной обмотки b (С ₃ – С ₄).

В режиме фазовращателя обмотки статора a и b получают питание от источника двухфазного напряжения. Образующее при этом круговое поле, которое перемещается в пространстве с угловой скоростью w и наводит ЭДС в обмотке ротора, имеющую такую же частоту, но сдвинутую по фазе относительно питающего напряжения на угол q, который зависит от угла поворота ротора СКВТ:

; .

Таким образом, в режиме фазовращателя СКВТ является датчиком, преобразующим угол поворота в фазовый угол синусоидального напряжения.

Для повышения точности преобразования применяют вращающиеся трансформаторы с электрической редукцией. Принцип электрической редукции заключается в том, что за малый угол поворота ротора амплитуда или фаза выходного напряжения изменяется на один период, а при повороте ротора на 360⁰ число периодов равно коэффициенту электрической редукции. Наибольшее распространение из вращающихся трансформаторов с электрической редукцией получили индукционные редуктосины и индуктосины.

Линейный индуктосин состоит из набора измерительных шкал 1 и ползуна 2, монтируемых на рабочих органах.

Измерительная шкала индуктосина укреплена на неподвижной части и представляет собой стальную линейку, на которой на соответствующую изолирующую подложку печатным способом нанесена зигзагообразная обмотка с шагом 2 мм. Ползун 2, укрепленный на подвижной части, является якорем и состоит из двух таких же, но более коротких обмоток, сдвинутых на 1/4 шага относительно друг друга. На выходе обмоток якоря индуцируется циклический сигнал. Число циклов определяется числом пройденных шагов. В промышленности применяют также круговые индуктосины.

Фотоэлектрические датчики представляют собой обычное фотореле, установленное на рабочих органах в определенном положении. Движущийся рабочий орган (ДРО), переместившись в установленное положение, экраном прерывает поток света Ф, вызывая срабатывание фотореле (ФР). В промышленности применяют также размерные фотоэлектрические датчики. Размерный датчик состоит из диска, который соединен с ДРО. На диске нанесены штрихи или прорези с определенным шагом t. При движении рабочего органа штрихи на диске прерывают световой поток Ф, вызывая срабатывание фотореле. Измеренное перемещение

,

где n – число срабатывания фотореле; t – цена деления шага.

Имеются датчики, у которых в качестве измерительных шкал применяют линейки с нанесенными штрихами.

d

g ®

a ¬

a ®

q)

q

¯ b

b ¯

а б

Рис. Схемы вращающихся трансформаторов:

а – электрическая принципиальная вращающегося трансформатора;

б – электрическая принципиальная включения СКВТ в режиме фазовращателя

Рис. Линейный индуктосин:

а – внешний вид; б – схема соединения обмоток

Рис. Схемы фотоэлектрических датчиков:

а – пути и положения; б – размерного

Рис. Принципиальные электрические схемы сельсинов:

а – индикаторный режим; б – трансформаторный режим

Рис. Схемы датчиков скорости:

а – тахогенератора с возбуждением от постоянных магнитов;

б – асинхронного тахогенератора; в – реле контроля скорости

Рис. Схемы силовых датчиков:

а – электромеханического; б – токового реле;

в – тензометрического; г – пьезоэлектрического

Применение оптических методов измерения физических величин как параметров технологических процессов исключает влияние средств измерений на технологический процесс, повышает точность измерений.

Изменение интенсивности поглощения света в зависимости от толщины слоя, а также селективность поглощения лежат в основе действия целого ряда оптических преобразователей, предназначенных для определения толщины, уровня, концентрации, структуры и химического состава веществ.

Оптический преобразователь включает в себя: источник излучения; оптический канал; приемник излучения.

Дата добавления: 2014-01-07