Устройство индуктивного датчика



Скачать 54,33 Kb.
Дата10.06.2021
Размер54,33 Kb.


Устройство индуктивного датчика.

Простейший индуктивный датчик представляет собой дроссель с переменным воздушным зазором в магнитопроводе.


Рис.1 –Схема индуктивного датчика.


На рисунке представлена электрическая одноконтурная схема с источником питания Uпит 1 и последовательно включенными индуктивностью L и резистором 3. Статорная 2 и роторная 4 магнитные части магнитопровода, разделенные воздушным зазором.
Рассмотрим эквивалентную магнитную схему:

Рис.2- Эквивалентна магнитная схема.


Ry – сопротивление утечки.

Rз – сопротивление зазора.

Ф – магнитный поток.

Rfe – сопротивление магнитопровода.


Принцип работы индуктивного датчика.
Принцип действия индуктивного датчика заключается в способности электромагнитного поля изменять свои параметры, в зависимости от значения магнитной проводимости на пути протекания потока. В основе его работы лежит классический вариант катушки, намотанной на сердечник.

Рис.3 – Линии магнитного поля в состоянии покоя.



При протекании электрического тока I по виткам этой катушки генерируется магнитное поле (рис. 3), результирующий вектор магнитной индукции B которого определяется по правилу Правой руки. При движении магнитного поля по сердечнику, ферромагнитный материал обеспечивает максимальную пропускную способность. Но, как только линии магнитной индукции попадают в воздушное пространство, магнитная проводимость существенно ухудшается и часть поля рассеивается.



Рис.4- Линии магнитного поля при введении объекта срабатывания.

При внесении в область действия поля индуктивного датчика объекта срабатывания, изготовленного из металла, напряженность линий индукции резко изменяется. В результате чего усиливается поток и меняется его значение, а это, в свою очередь, приводит к изменению электрической величины в цепи катушки за счет явления взаимоиндукции.

Основы расчета индуктивных датчиков.

Пусть обмотка датчика включена на напряжение питания :

  (1.1)

где U — действующее значение напряжения, ω — угловая частота, рад/с. По закону Ома, действующее значение тока в обмотке:

  (1.2)

где — полное сопротивление обмотки датчика, Ом, состоящее из активного и индуктивного XL сопротивлений:

  (1.3)

Индуктивное сопротивление XL пропорционально индуктивности и частоте питания/


  (1.4)
Индуктивность обмотки датчика с числом витков W:
  (1.5)

где Ф — магнитный поток сердечника. Принимаем, что весь магнитный поток проходит через воздушный зазор, т. е. потоки рас­сеяния отсутствуют.

  (1.6)

Здесь RM — магнитное сопротивление магнитопровода датчика. Это сопротивление складывается из сопротивления сердеч­ника и якоря RСТ и сопротивления воздушного зазора RB.

  (1.7)

Сопротивление воздушного зазора пропорционально удвоенной длине воздушного зазора, поскольку магнитный поток проходит через воздушный зазор дважды:

  (1.8)

где S – поперечное сечение воздушной части магнитопровода.

   – зазор.

После подстановки (1.7) и (1.8) в (1.6) получим выражение для магнитного потока:

  (1.9)
Выражение для индуктивности вид:
  (1.10)
Полное сопротивление обмотки:
  (1.11)
Анализ формулы (1.11) показывает, что с увеличением воздуш­ного зазора (а следовательно, и перемещения) полное сопротивле­ние уменьшается, стремясь в пределе к величине активного сопро­тивления обмотки R. Зависимость полного сопротивления от ве­личины зазора δ показана на рис.


Рис.4- Зависимость полного сопротивления от ве­личины зазора δ.


  (1.12)

Если входным сигналом датчика считать перемещение якоря х от начального положения при δ = 0 в сторону увеличения зазорато формула (1.12) представляет собой ста­тическую характеристику одинарного индуктивного датчика.







Рис.5- Ста­тическая характеристика индуктивного датчика

Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©psihdocs.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница