Соленоидный преобразователь.

Вых. перемещения для рис.1 - от 0,01 до 5 мм; для рис.3 - от 3 до 100 мм. Входной величиной является изменение воздушного зазора, а выходной - ток преобразователя I_П. Активным сопротивлением вторичного измерительного прибора можно пренебречь, поскольку оно намного меньше индуктивного.

Индуктивность катушки определяется по приближённой формуле:

L = (2π·w²·S·10^-7)/δ. L=f (δ).

w - число витков;

S - поперечное сечение магнитопровода;

δ-зазор.

.

Чувствительность: [А/м]

ω - частота.

Величина индуктивности катушки зависит от величины воздушного зазора:

R_T= l·δ/μ₀·S,

l - длина магнитных линий;

S - поперечное сечение;

μ₀ - 1,26·10^-6 Гн/м.

1. L=f (δ). 2. L=f (S). 3. L=f (μ₀).

Для повышения чувствительности у этих датчиков применяются дифференциальные датчики (имеют лучшие метрологические характеристики, линейные характеристики, малую t˚).

Т акая схема является реверсивной при небольших отклонениях входного сигнала.

I=k·δ.

Выходной сигнал (I, U) изменяется практически линейно.

Индуктивность зависит от числа витков ω и магнитного сопротивления магнитному потоку L:

L=w₂/Zм ; Zм=Rs+Rм+j·Xм ,

Rs - сопротивление магнитному потоку воздушного зазора;

Rм - сопротивление магнитному потоку металлической части магнитопровода;

Xм - величина потерь в стали на вихревые токи и гистерезис.

Активные магнитные сопротивления стальной части магнитопровода (без учёта поля выпучивания) определяются:

Rм=l_СТ/(μ0·μ·S),

l_СТ- длина силовых линий стали; μ - относит. магнитная проницаемость; μ0 -4π·10-7 Гн/м.

Магнитное сопротивление воздушного зазора:

Rs=2δ/(μ0·S).

8. Электромагнитные взаимоиндуктивные

(трансформаторные) датчики

(в том числе магнитоупругие взаимоиндуктивные)

систем электроавтоматики

(для измерения перемещений, усилий, моментов и деформаций).

Принцип действия основан на изменении взаимной индуктивности w₁, w₂ при перемещении одной относительно другой или перемещении якоря датчика. Датчики с перемещением якоря (рис.1) и с поворотным якорем (рис.2) - обмотка закреплена на поворотной рамке. Датчики позволяют получать U на выходе любого вида, не зависимо от U_ВХ.

Е 2=ω·w1·Ф, Е2=f(δ), I1=const.

Во вторичной обмотке индуцируется ЭДС от величины δ относительно изменения магнитного потока Ф.

Поворотный трансформаторный датчик. Имеется поворотный якорь, на изменении показателя угловых перемещений.

α 0 (Е2=0), Е2(max) - α=α1, α=α2.

Такие датчики могут определять направление углового перемещения.

Угол приводит к изменению магнитного потока. Uвых=к·α.

Т рансформаторный датчик соленоидного типа.

Трансформаторный датчик с разомкнутым магнитопроводом.

U2=k·(w2/w1)·Xвх·U1,

Хвх= (0,1-0,2)·L.

Чувствительность от 0,5 до 13 мВ/мк.

В дифференциальном датчике сущ. не 2 обмотки, а 4.

9. Генераторные индукционные датчики (перемещений) систем электроавтоматики.

Эти датчики используют принцип закона электромагнитной индукции наведения ЭДС от магнитного потока Ф.

Могут измерять не только линейные и угловые перемещения, но и скорость и ускорение.

Типы датчиков:

1. Работающие на основе изменения линейных или угловых перемещений.

2. Работающие на основе магнитного сопротивления или магнитной зазора.

При x = 0, e_вых=0;

Чтобы изменить перемещение или ускорение, необходимо дифференцировать или интегрировать

e=k*B*l*W*V ,

где В – составляющая магнитной индукции перпендикулярная скорости;

k – постоянный коэффициент;

W – число витков катушки.

Для большинства индукционных датчиков статическая характеристика как функция поворота линейная Е=f(k,φ), погрешность составляет 0,5-1,5%.

К индукционным датчикам относятся зубчатый измерительный преобразователь. Так же к ним относятся тахогенераторы постоянного U и переменного I, которые представляют собой миниатюрные генераторы с независимым возбуждением от постоянных магнитов или обмоток возбуждения.

Для тахогенераторов постоянного тока Ф остается неизменным, выходное U снимается со щеток тахогенератора пропорционально скорости вращения на ХХ.

Достоинства тахогенераторов: большой диапазон измерения (10-300) – используется как преобразователь частоты вращения для автоматизации оборуд-я, механической обработки при изменении скорости подачи.

Недостатки: не позволяет получить высокую точность при подключении к нему вторичного преобразователя угла поворота, в случае, когда необходим электрический выходной сигнал.