- •Практическое занятие 5
- •Электромагнитные датчики
- •1 Термины и определения
- •2 Классификация датчиков
- •3 Электромагнитные датчики
- •3.1 Назначение. Типы электромагнитных датчиков
- •3.2 Принцип действия и основы расчета индуктивных датчиков
- •3.3 Дифференциальные (реверсивные) индуктивные датчики
- •3.4 Плунжерные датчики
- •3.5 Трансформаторные датчики
- •3.6 Вращающиеся трансформаторы (вт)
- •3.7 Сельсины
- •3.8 Магнитоупругие датчики
- •3.9 Индукционные датчики
- •Контрольные вопросы:
- •Литература
3.4 Плунжерные датчики
Для измерения больших перемещений применяют индуктивные датчики в виде катушки с подвижным внутренним сердечником. Если сердечник полностью введен внутрь катушки, на которую намотана обмотка, то ее индуктивное сопротивление максимально, а ток в обмотке имеет минимальное значение. При выводе сердечника из катушки индуктивное сопротивление уменьшается, а ток соответственно увеличивается. Индуктивные датчики в виде катушки с перемещающимся внутри нее сердечником получили название плунжерных датчиков (рисунок 4). Их также называют индуктивными датчиками с разомкнутым магнитопроводом, поскольку даже при максимальной индуктивности обмотки основной путь магнитного потока проходит по воздуху. С этой точки зрения, рассмотренные выше датчики с обмоткой на неподвижном сердечнике и с перемещающимся якорем, называют индуктивными датчиками с замкнутым магнитопроводом.
У плунжерных датчиков есть одна очень важная особенность: они позволят получить информацию о перемещении из замкнутого, изолированного пространства. Пусть, например, надо измерить уровень какой-либо очень вредной жидкости, пары которой ядовиты, да еще находятся под большим давлением. Тогда катушку 1 плунжерного датчика (рисунок 4) надевают на разделительную трубку 3 из нержавеющей немагнитной стали, внутри которой и перемещается сердечник 2 из ферромагнитного материала.
Рисунок 4 Рисунок 5
Перемещение сердечника изменяет индуктивность катушки, а разделительная трубка не экранирует магнитное поле, поскольку материал трубки имеет очень малую магнитную проницаемость. Таким образом, обмотка датчика, все другие электрические элементы измерительной схемы размещены в обычных нормальных условиях. В связи с этим про плунжерные датчики говорят, что они позволяют вывести перемещение из замкнутого объема. В этом основное преимущество плунжерных датчиков перед датчиками с замкнутым магнитопроводом. А вот по чувствительности, мощности выходного сигнала плунжерные датчики уступают индуктивным датчикам с замкнутым магнитопроводом.
С помощью плунжерных датчиков могут быть реализованы такие же дифференциальные и мостовые схемы.
На рисунке 5 представлена схема индуктивного моста, где использованы плунжерные датчики А и Б. Датчик А установлен в передающем приборе, датчик Б – в приемном приборе.
Условием баланса моста является равенство произведений сопротивлений противолежащих плеч моста или соответствующих индуктивностей:
Схема индуктивного моста позволяет осуществить дистанционную передачу линейных перемещений. Однако усилие на приемной стороне весьма невелико.
Для получения значительно больших усилий схема индуктивного моста используется совместно с усилителем и электродвигателем. Напряжение разбаланса моста ΔU снимается с измерительной диагонали моста и подается на вход усилителя, который питает электродвигатель, перемещающий (через редуктор) сердечник датчика Б до тех пор, пока не наступит баланс моста, т.е. ΔU = 0.