Министерство высшего и профессионального образования РФ.

Саратовский государственный технический университет.

БИТТиУ.

Кафедра УИТ.

Лабораторная работа по курсу:

Элементы и устройства СУ.

Исследование индуктивного датчика.

Выполнили студенты группы УИТ 42В

Бармин А

Васенин А

Колчанов В

Манышев Ю

Проверил преподаватель

Токарев АН

Балаково 2002 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;

=2f - 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
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
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