Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АрхитектураБиологияГеографияДругоеИностранные языки
ИнформатикаИсторияКультураЛитератураМатематика
МедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогика
ПолитикаПравоПрограммированиеПсихологияРелигия
СоциологияСпортСтроительствоФизикаФилософия
ФинансыХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника

Электромагнитные чувствительные элементы

В1. Робототехника, мехатроника и информационные системы | В3.1. Общие сведения | В3.2. Кинестетическая рецепция | ВЗ.З. Слуховая рецепция | В3.4. Зрительная рецепция | В3.5. Особенности тактильной рецепции | В4. Понятие об информационном подходе | Датчики и их характеристики | Процесс измерений. Информационная модель | Способы компенсации и учета погрешности |


Читайте также:
  1. Блок А. Элементы содержания, владение которыми на заданном уровне обязательно для получения удовлетворительной оценки
  2. Блок Б. Остальные элементы содержания.
  3. Вакуумные выключатели. Область применения и основные элементы конструкции, достоинства.
  4. ВИТАМИНЫ, МИКРОЭЛЕМЕНТЫ, АНАБОЛИКИ
  5. ВКЛЮЧАЮЩИЕ И ВЫКЛЮЧАЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
  6. Вопрос 25. Понятие и основные элементы денежной системы
  7. Вопрос 56. Система права: понятие, элементы; публичное и частное право. Корельский с.323

 

Развитие методов бесконтактного съема информации привело к широ­кому использованию электромагнитных способов преобразования информа­ции. Именно электромагнитные ЧЭ в настоящее время являются основой большинства промышленных датчиков разного назначения. Принцип дейст­вия электромагнитных ЧЭ основан на том, что в измеряемый параметр (например, перемещение) «вовлекается» один из элементов магнитного контура (обычно индуктивность). Изменение индуктивности в свою очередь вызывает изменение магнитного потока через измерительную обмотку, а следовательно, и электрического сигнала.

При построении электромагнитных датчиков наиболее известны два подхода: индуктивный и индукционный. В первом случае информативным параметром является индуктивность ЧЭ (катушки) L или коэффициент вза­имной индукции L21 нескольких ЧЭ, во втором — ЭДС индукции. Параметр L называют также коэффициентом самоиндукции, a L21 — коэффициентом связи между обмотками.

Электромагнитные ЧЭ можно включать по дроссельной и трансформаторной схемам. Дроссельная схема обычно содержит одну или две (при дифференциальном соединении) катушки, в которых изменяется коэффициент самоиндукции L. В трансформаторной схеме используют несколько катушек для изменения коэффициента взаимной индукции. При этом одна из катушек (обычно первичная) неподвижна.

Рассмотрим дроссельную схему. Индуктивность L дросселя с числом витков N катушки, магнитным сопротивлением Rμ и относительной магнитной проницаемостью μ сердечника вычисляют по формуле

 

Вид функции преобразования ЧЭ зависит от того, какой из параметров является информативным: если s, то функция линейна, если l, то нет. Как правило, оба эти параметра зависят от перемещения сердечника х. Тогда L = L(x) и L21 = L21(х). Согласно правилу буравчика, вектор магнитной индукции В направлен вдоль оси катушки.

Если сечение магнитопровода постоянно по длине, то для справедливо выражение

 

 

где lм, l0 — длина силовых линий в магнитопроводе и воздухе соответственно; sм, s0 — площадь поперечного сечения магнитопровода и воздушного зазора соответственно.

Принцип действия большинства электромагнитных ЧЭ основан на изменении зазора Δl0 (рис. 2.3, а). Индуктивность

 

 

В расчетах используют упрощенную формулу

 

Величина Δl0 связана с перемещением обкладки Δх выражением Δl0= 2 Δх (рис. 2.3, а).

 

После упрощения получаем

 

 

Данное выражение можно рассматривать как функцию преобразования электромагнитного ЧЭ. Видно, что зависимость коэффициента самоиндукции L от перемещения Δх нелинейна. При х ≪ l0 зависимость ΔL(Δx) аппроксимируется рядом:

 

 

Существенное уменьшение погрешности, вызванной нелинейностью ΔL(Δx), достигается при дифференциальном (встречном) включении двух одинаковых катушек (рис. 2.3, б; 2.4, а). Для первой и второй катушек соответственно имеем

 

 

Тогда при ΔL(ΔL2 -ΔL1) чувствительность схемы удвоится, а нелинейность уменьшится до членов второго порядка малости вследствие компенсации нелинейностей первого и всех нечетных порядков (рис. 2.4, в). Действительно,

 

 

Приведем типичные параметры простейшего дросселя на несущей частоте 5 кГц: индуктивность около 5 мГн, индуктивное (реактивное) сопротивление около 150 Ом, активное сопротивление 20...200 Ом.

В трансформаторной схеме (рис. 2.4, б) используют три обмотки: пер­вичную и две вторичные. Это позволяет электрически развязать первичную и вторичную цепи и существенно снизить влияние катушек на подвижный элемент датчика.

Первичная и вторичные обмотки могут быть включены в схеме согласно (встречно) либо взаимно заменены.

Для питания датчиков дроссельного и трансформаторного типов исполь­зуют синусоидальное напряжение с частотой сети до 50 кГц. Правильный выбор частоты сети уменьшает помехи и магнитные потери.

 

В зависимости от диапазона измерений применяют схемы с продольным и поперечным перемещением сердечника. В первом случае (см. рис. 2.4, б) сердечник перемещается вдоль своей главной оси инерции, во втором (см. рис. 2.4, а) — перпендикулярно ей.

Индуктивные ЧЭ широко используют при построении бесконтактных датчиков перемещения. В частности, дифференциальные схемы с продоль­ным перемещением сердечника позволяют измерять расстояния 1...500 мм, а с поперечным — от 20 мкм до 1 мм. При использовании сердечников дли­ной, равной длине катушки, регистрируемое перемещение может достигать 80 % от длины сердечника.

Сравнительная характеристика нескольких моделей электромагнитных ЧЭ дана в

табл. 2.3.

 

 


Дата добавления: 2015-08-26; просмотров: 313 | Нарушение авторских прав


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Резистивные чувствительные элементы| Преобразователи Холла

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.008 сек.)