9. Датчик тока на основе элемента холла. Характеристика управления.

Элемент Холла – полупроводниковая пластина, которая при нахождении в магнитном поле, при протекании тока через 2 грани на двух других гранях генерируется ЭДС, называемая Э ДС Холла

-коэфф-т, характеризующий параметры пластины

- ток

- индукция магнитного поля

В настоящее время элементы Холла широко используются в датчиках тока в качестве первичного измерительного преобразователя.

Датчик тока на основе элемента Холла состоит из элемента Холла(4), размещенного в зазоре сердечника (1). Вокруг сердечника пропускается проводник (2), по которому протекает ток и по двум граням пластины протекает ток , который стабилизирован на заданном уровне. С двух других граней элемента снимается ЭДС Холла. Протекающий по проводнику (2) ток создает в сердечнике магнитный поток с индукцией B. Магнитный поток воздействует на пластину (4) и вызывает в ней ЭДС Холла, которая поступает на усилитель (3) и усиливается.

(коэфф-т пропорциональности) – магнитная проницаемость

Так как коэфф-т , определяющий зависимость между B и I не постоянен, то хар-ка упр. датчика тока будет нелинейной, что не позволит обеспечить точность измерения тока. Для исключения этого явления используется компенсационные датчики тока, осуществляющие компенсацию нелинейности кривой намагн. и влияния изменения темп. окружающей среды. , -коэфф-т передачи всего датчика тока. В ЭП используются датчики тока на основе Холла. Они бывают:1)двух полярные;2) однополярные.

Х арактеристика управления двух полярного датчика. Он питается двух полярным питанием.

Однополярное питание(2 верхних рисунка):

Д Т с двух полярным питанием (нижние рисунки) используются в аналоговых системах управления. В цифровых системах с микропроцессорным управлением используются однополярные ДТ со смещением характеристики управления датчиком.

Достоинства ДТ на основе эл-та Холла:

Недостаток: высокая стоимость.

10. Тахометрический мост

Измерение угловой скорости производится тахогенераторами — миниатюрными электрическими машинами.

У тахогенераторов постоянного тока неизменен магнитный поток возбуждения (от постоянных магнитов).

Электродвижущая сила, наводимая в обмотке тахогенератора, пропорциональна угловой скорости вращения вала.

Чтобы сохранить малой инструментальную ошибку датчика, необходимо подключить обмотку тахогенератора к возможно более высокому сопротивлению.

Допустимый ток нагрузки, протекающий в обмотке тахогенератора, обычно составляет 0,01... 0,1 А.

Тахогенераторы, выпускаемые промышленностью, пригодны для измерения угловой скорости вращения вала, приближающейся к тысяче радиан в секунду.

Если устройство приводит в движение электропривод, то можно измерять угловую скорость вращения вала не с помощью тахогенератора постоянного тока, а собрав так называемый тахометрический мост (рис. 3).

Рис 1. Схема тахометрического моста.

 

Здесь Е — ЭДС источника питания, М — электродвигатель постоянного тока с постоянным магнитом.

Напряжение U на выходе схемы пропорционально угловой скорости вращения вала электродвигателя.

При этом создают определенное отношение сопротивлений резисторов R1 и R2.

Казалось бы, данный способ измерения выгоден, так как не требует установки тахогенератора.

Однако управление электродвигателями производится путем непрекращающихся переключений силовых транзисторов или тиристоров.

А это несколько усложняет реализацию идеи, иллюстрируемой рис. 3.

Проще оказывается установить тахогенератор постоянного тока.

Высокой точности измерения угловой скорости вращения вала достигают применением импульсных электромагнитных датчиков и микросхем, с помощью которых измеряется число импульсов напряжения на заданном промежутке времени либо отрезок времени между двумя соседними импульсами.

Вместо электромагнитного импульсного датчика можно использовать электрическую машину переменного тока малой мощности.