9.3 Индуктивный и индукционный датчики: принцип действия, область применения, отличия, схемы включения.

Индуктивность обмотки L и протекающий по ней ток I могут изменяться за счет изменения зазора б или его пло­щади S. На рис. 13.6, а представлен датчик с изменяемым зазором б, а на рис. 13.7, а — с изменяемой площадью S зазора, пропорциональной координате перемещения d. За­висимость индуктивности и тока от зазора дана на рис. 13.6,6, а зависимость индуктивности от площади или коор­динаты d — на рис. 13.7, б.

П огрешности индуктивных датчиков определяются ста­бильностью напряжения и частоты источника питания, вли­янием температуры на активное сопротивление обмотки и размеры рабочего зазора.

Ч увствительность индуктивного датчика при изменении зазора.

при изменении площади

где lo — начальное значение индуктивности датчика

при б=бо и S=S0; 60, S0 — длина зазора и его площадь в нача­ле хода;

∆б и ∆S — изменение зазора и площади.

Таким образом, чувствительность Sδ является нелиней­ной функцией ∆б. Для работы с малой нелинейностью целе­сообразно выбирать ∆б/бо<=0,2. На якорь описанных выше датчиков действует сила, со­здающая механическую нагрузку на элемент, перемещение которого контролируется. Эта сила

Для устранения этого недостатка применяются диффе­ренциальные датчики. Дифференциальный датчик содержит две совершенно одинаковые и симметрично расположенные электромагнитные системы.

Индукционные датчики.

Если изменяется потокосцеп-ление, связанное с проводником или катушкой, то в них возникает ЭДС. Это происходит при движении проводника в магнитном поле или магнитного поля, пересекающего не­подвижный проводник. ЭДС индукции возникает и тогда, когда потокосцепление изменяется в результате изменения магнитной проводимости. Эти явления лежат в основе работы индукционных датчиков.

Индукционные датчики часто используются как датчики скорости. Если использовать дифференцирующие и инте­грирующие цепочки, то можно получить выходные величины, пропорциональные ускорению и перемещению.

Простейший индукционный датчик скорости линейного перемещения показан на рис. 13.11. Выходной сигнал сни­мается с обмотки, в которой наводится ЭДС E=Blwv, где В — индукция, создаваемая в рабочем зазоре кольцевым постоянным магнитом; Тл; l — длина витка перемещающей­ся измерительной обмотки, м; w — число витков; и — ско­рость перемещения измерительной обмотки, м/с. Чувстви­тельность датчика S=Blw может быть увеличена за счет увеличения индукции и числа витков. Для получения сигнала, пропорционального перемещению, сигнал с обмотки интегрируется с помощью цепочки RC. При интегрировании с малой погрешностью постоянная времени T=RC берется/ достаточно большой и сигнал уменьшается в сотни раз.

10.1. Полупроводниковые и цифровые реле времени.

Полупроводниковые реле времени. Благодаря боль­шому диапазону выдержек времени (от 0,1 с до 100 ч), вы­сокой надежности и точности, а также малым габаритам в настоящее время эти реле широко распространены. В схе­ме простейшего полупроводникового реле времени(рис12.24) при замыкании контакта / напряжение на конден­саторе С растет по экспоненте с постоянной времени Т = = RC. Напряжение l/c подается на пороговый элемент. При равенстве l/c пороговому напряжению £/п пороговый эле­мент срабатывает и с выдержкой времени /ср выдает сиг­нал на усилитель мощности, который управляет выходным электромагнитным реле. Возможно использование разряда конденсатора (замыкается контакт 2). Процесс разряда идет по кривой 2 (рис. 12.24,6). Такие реле работают на начальных участках кривых / и 2. Выдержку времени регулируют за счет изменения сопротивления R (плавно) и емкости конденсатора С (скачкообразно). Предельная вы­держка времени — до 10 с. При больших выдержках вре­мени погрешность реле возрастает, так как экспонента ста­новится пологой. Этим ограничивается выдержка времени таких реле. Для повышения точности заряд конденсатора производят через токостабилизирующее устройство.

При заряде от источника тока и постоянстве зарядного тока напряжение на конденсаторе определяется уравнением..

где U_co — начальное напряжение на конденсаторе;I — ток заряда.

Цифровые реле времени. В цифровом реле времени (рис. 12.27) управляющее устройство УУ запускает гене­ратор G. Импульсы от генератора G подаются на вход не­синхронизируемого двоичного счетчика. В момент совпа­дения кода времени с заданной уставкой сигнал дешифра­тора DC скачкообразно меняется и выходной импульс подается на усилители А1, А2, A3.

После каждого цикла счетчик переводится в нуль. Схе­ма счетчика и временная диаграмма его работы даны на рис. 12.28.

JK-триггеры с синхронизирующим входом С соедине­ны последовательно (§ 12.8). При подаче импульса на синхронизирующий вход С первый триггер переключается и на выходе Qi появляется логическая единица. Эта едини­ца подается на синхронизирующий вход следующего триг­гера. Он переключается, и на выходе появляется сигнал Q₂. Затем аналогичным образом переключаются третий и чет­вертый триггеры с выдачей команд Q₃ и Q₄. Возможны цифровые реле времени без дешифратора.