Датчики угла поворота

В качестве датчиков угла поворота на ряду с резисторными, индуктивными и емкостными применяются сельсины и трансформаторы.

Сельсины.

[«Сельсины» - одновременные (с греческого)].

Различают контактные и бесконтактные.

В первых на статоре размещают однофазную обмотку, а на роторе трехфазную или наоборот. В бесконтактных на статоре обе обмотки, а ротор выполняют специальной конструкции с немагнитной прослойкой.

Распространение получили контактные. Их однофазная обмотка является обмоткой возбуждения, а трехфазная состоит из трех симметричных синхронных обмоток. Сельсинная система измерения (передача) состоит из двух сельсинов: сельсина -датчика (ВС) и сельсина – приемника (ВЕ). Первый соединен с первичным преобразователем (ПП), а второй с вторичным прибором (ВП).

Для работы применяют два режима: индикаторный и трансформаторный.

1 ) Индикаторный - применяется для контроля и дистанционной передачи угла поворота (в тех случаях когда не требуется значительного вращающего момента).

В – обмотка возбуждения;

Ф – магнитный поток;

Е – ЭДС;

 – угол поворота;

«д» – датчик; «п» – приемник.

Представляет собой следящую систему, где ОВ сельсинов ВС и ВЕ включают в общую однофазную цепь переменного тока, а трехфазные обмотки синхронизации соединяют между собой одноименными выводами.

При подаче переменного напряжения в ОВ возникает пульсирующий магнитный поток, под действием которого в обмотках синхронизации возникает ЭДС. При _д = _п (согласованном положении) возникают равные ЭДС (Е = Е₁ – Е₂ = 0) и соответственно равные токи в обмотках, а следовательно результирующие токи в обмотках равны 0. При этом I = Е/(2z), где z – сопротивление одной фазы.

П ри перемещении датчика изменяется _д. Появляется результирующий ток, который взаимодействуя с магнитным потоком Ф ВЕ создает вращающий момент, под действием которого ротор ВЕ поворачивается на угол _п до при котором наступает новое равновесие схемы. Вращающий момент при этом М = М_maxf(), где  = _д -_п. - угол рассогласования. Моментно-угловая зависимость М = f() является статической характеристикой сельсинной пары в индикаторном режиме.

Статическая характеристика при малых углах рассогласования (от 0 до 30⁰) линейна.

2) Трансформаторный

В Т – сельсин-трансформатор

Обмотка возбуждения сельсина датчика включается в сеть переменного тока. А выходное напряжение снимается с ОВ ВТ. Появившиеся в обмотках синхронизации токи создают в ВТ магнитный поток Ф, направленный под углом  к продольной оси выходной однофазной обмотки, под действием которого в обмотке возбуждения сельсина ВТ наводится ЭДС

Е  U_вых = U_max cos

З ависимость U_вых = f() является статической характеристикой сельсинов в трансформаторном режиме.

Нулевой отчет берется при сдвиге роторов ВС и ВТ на 90⁰. Следовательно U_вых = U_max cos( +90⁰) = U_max sin

Тогда при малых  sin  0, т.е. U_вых = U_max f()

Вращательные трансформаторы.

Данные устройства представляют собой электрические машины индуктивного типа и применяются для функционального преобразования угла поворота в электрический сигнал. Представляют собой электрические машины индукционного типа, в которых статор и ротор имеют по две взаимно перпендикулярных обмотки.