ЭСА / ЛАБ_1б

ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ АВТОМАТИКИ

Лабораторная работа № 1б

ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТОРЕЗИСТОРНОГО ДАТЧИКА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

Цель работы: изучение конструкций датчиков перемещения, схем их включения и статических характеристик «вход – выход» при различных сопротивлениях нагрузки.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Датчики перемещения широко используются для измерения линейных и угловых перемещений, ускорений, а также статических давлений. магниторезисторные датчики применяются при перемещениях от долей миллиметра до десятков метров и углов от нескольких градусов до .

Магниторезисторный датчик представляет собой два подковообразных постоянных магнита с заостренными наконечниками (см. рис. на щите). На наконечники наклеены магниторезисторы. Между магнитами расположен концентратор, соединенный со входным штоком.

При воздействии на шток датчика, движущегося узла машины, концентратор перемещается, изменяя воздушные зазоры у обоих магнитов: увеличивая у одного и уменьшая у другого. При этом изменяются магнитные потоки, пронизывающие магниторезисторы. Сопротивление магниторезисторов изменяется в соответствии с выражением:

(1)

где - сопротивление при перемещении, равном нулю;

А – коэффициент, зависящий от формы и геометрических размеров магниторезистора;

- магнитная проницаемость, определяемая проницаемостью воздушного зазора и магнитопровода;

В – магнитная индукция в зазоре.

Погрешность измерения перемещения магниторезисторными датчиками в значительной степени зависит от стабильности питающего напряжения. Относительная погрешность измерения перемещения при отклонении питающего напряжения _и определяется из выражения:

(2)

где U_BU – выходное напряжение схемы включения резисторного датчика при отклонении питающего напряжения от номинального значения;

U_BH – тоже при номинальном напряжении питания.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Исследовать изменение сопротивления магниторезисторов магниторезисторного датчика от изменения величины перемещения.

   1. Включить цифровой прибор в режим измерения сопротивления на постоянном токе (диапазон 2 кОм).

   2. Выполнить поочередное измерение сопротивлений магниторезисторов R_м1, R_м2 при изменении входной величины перемещения в диапазоне 0  0,9 мм через 0,1 мм. Изменение перемещения осуществлять вращением ручки винта по часовой стрелке.

Полученные данные занести в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

X, мм	0	0, 1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
Rм1, Oм
Rм2, Oм

2. Исследовать зависимости выходного напряжения мостовой дифференциальной схемы включения магниторезисторного датчика от изменения входной величины перемещения при различных значениях сопротивления нагрузки.

   1. Собрать схему в соответствии с рис. 1 (первоначально задать величину R_H = ). Цифровой прибор включить в режим измерения постоянного тока, диапазон 2 В. Напряжение питания задать равным 6,0 В.

1

2. Снять зависимости , изменяя величину перемещения Х в диапазоне 0  0,9 мм через 0,1 мм для трех значений: R_H = ; R_H = R₁; R_H = R₂.

Полученные данные занести в таблицу 2.

Т а б л и ц а 2

X, мм	0	0, 1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
UB, B при RH = 
UB, B при RH = R1
UB, B при RH = R2

3. При нагрузке R_H = R₂ изменить напряжение питания до величины 5,9 и снять зависимость . Данные занести в табл. 3. Относительную погрешность вычислить в соответствии с выражением (2).

Т а б л и ц а 3

X, мм	0	0, 1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
UB, B
и, 

4. Выключить тумблер питания и все приборы.

Разобрать схему. Проводники собрать и уложить в первоначальное состояние. Известить преподавателя о выполнении работы.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Схемы включения датчиков.

2. Таблицы экспериментальных данных.

3. Характеристики при различных нагрузках.

4. Характеристики .