Министерство высшего и профессионального образования РФ.

Саратовский государственный технический университет.

БИТТиУ.

Кафедра УИТ.

Лабораторная работа по курсу:

Элементы и устройства СУ.

Исследование конструкции и статических характеристик

индуктивного преобразователя.

Выполнили студенты группы УИТ 42В

Безрукова Е

Семенова И

Трехглазов И

Секерина А.

Проверил преподаватель

Токарев АН

Балаково 2003 г

Цель работы: изучение принципа работы, конструкции и исследование характеристик индуктивного датчика.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Индуктивный датчик является воспринимающим элементом систем автоматического регулирования и контроля.

Датчиком системы автоматического регулирования называется такой элемент, который воспринимает первичную информацию автоматизируемого процесса и преобразует ее в удобный для дальнейшего использования вид анергии.

Большинство датчиков первичной информации осуществляет преобразование линейного, углового перемещений в электрическую энергию.

Индуктивный датчик представляет собой дроссель с разомкнутым сердечником (рис.1,а). Магнитопровод является разомкнутым и часть его в виде замыкающего сердечника перемещается механически от автоматизируемого технологического процесса на расстояние I . Рабочая обмотка датчика питается переменным напряжением ~ u.

Рассмотрим основные соотношения, характеризующие работу датчика.

Из закона Ома определим в цепи рабочей обмотки:

где Z - полное сопротивление рабочей обмотки.

(I)

где r - активное сопротивление рабочей обмотки;

Х_L=L - индуктивное сопротивление рабочей обмотки;

L - индуктивность рабочей обмотки;

=2f - круговая частота (f=50 Гц).

Из электротехники известно, что величина индуктивности ра­бочей обмотки связана с параметрами сердечника магнитопровода следующим соотношением:

(2)

где W - число витков рабочей обмотки;

- сопротивление магнитопровода;

l₁ – длина магнитопровода;

 - магнитная проницаемость материала магнитопровода;

S - площадь поперечного сечения магнитопровода. Магнитное сопротивление магнитопровода индуктивного датчика состоит из двух составляющих

R_M =R_С + R_В ,

где сопротивление стальной части магнитопровода;

- магнитное сопротивление воздушного зазора;

l_с - длина стальной части магнитопровода;

_с - магнитная проницаемость стали;

_в  1 - магнитная проницаемость воздуха. Поскольку всегда _с  _в, то R_C <<R_В .

Поэтому (3)

В индуктивном датчике, кроме того, индуктивное сопротивле­ние намного больше активного

Х_L=L >>r,

поэтому (I) перепишется в виде

Z  L, (4) Уравнение (2) и (3) подставим в (4)

По закону Ома определяем модуль тока

(5)

где - коэффициент передачи или чувствительность индуктивного датчика. Таким образом, ток в рабочей обмотке индуктивного датчика линейно зависит от величины перемещения подвижного сердечника l.

На рис. 1,6 показана принципиальная схема исследования харак­теристик индуктивного датчика. Ее отличием является наличие вып­рямительного моста Д₁  Д₄ и шунта R_ш для измерения тока магнитоэлектрическим прибором.

На рис.1,в показана теоретическая зависимость (пунктирная прямая) тока в рабочей обмотке от величины перемещения l под­вижного сердечника. Реальная характеристика (сплошная кривая на рис.1,в) отличается от теоретической наличием тока холосто­го хода I₀ (при l = 0) и нелинейностью.

При этом можно выделить 3 основных участка:

1- рабочий, о максимальной крутизной и линейностью

K = Const;

II - переходный с явно выраженной нелинейностью

K = Var;

III - насыщенная о минимальной крутизной и линейностью

K= Const  0.

Индуктивные датчики используют только на рабочем участке, поскольку при максимальной крутизне наблюдается и ее постоянство.

Коэффициент передачи (чувствительность или коэффициент кру­тизны) считают в дифференциальной форме:

, или практически по приращениям.

Индуктивные датчики часто используют совместно с измеритель­ными преобразовательными схемами при автоматизации измерений и регулировании величин давлений, расходов жидкостей или газов, достоинствами индуктивных датчиков являются простота устройст­ва, возможность работы на переменном токе промышленной частоты и отсутствие подвижных частей непосредственно в электрической измерительной цепи. К недостаткам относятся наличие тока холос­того хода и ограниченный участок линейности, а также гистерезис статической характеристики.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

1. Изучить принципиальную схему исследования статических, характеристик индуктивного датчика.

2. Снять статическую характеристику датчика при U_П=20 В (пе­реключатель предела измерительного прибора в положении "90") при прямом и обратном ходе подвижного сердечника в диапазоне l от 0 до 16 мм.

3. Повторить П.2 для U_П=6,3 B (переключатель предела изме­рительного прибора в положении "30").

4. Результаты экспериментальных наблюдений занести в прото­кол испытаний.

	UП = 20 В
	Прямой ход																	Обратный ход
I, mA	18	54	64,8	72	73,8	75,6	76.5	78.3	79.2	81	81.9	82.2	82.4	82.6	82.8	83.1	83.5		83.5	83.1	82.6	82.4	82.2	81	79.5	79.2	78.8	78.4	75.9	73.8	72	70.2	68.4	64.8	18
l,mm	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16		16	15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
	UП = 6,3 В
	Прямой ход																	Обратный ход
I, mA	4.92	21.6	23.4	24.4	25.2	26.2	26.4	26.5	27	27.6	27.7	27.8	28.08	28.3	28.6	28.8	28.9		28.9	28.8	28.7	28.68	28.56	28.2	27.6	27.54	27	26.52	26.4	25.8	25.2	24.24	23.88	21.6	4.92
l,mm	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16		16	15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0

Протокол испытаний