Разделение ядра и катушек. Катушки механически отделены от подвижного ядра, при этом катушки помещены в герметичную капсулу. Данное обстоятельство зачастую применяется для использования LVDT в сервоприводах и гидроприводах.
Устойчивость к воздействию внешней среды. Конструкция и материалы, применяемые в LVDT, прочные, износоустойчивые и антикоррозионные, что делает LVDT маловосприимчивым к неблагоприятным влияниям внешней среды. Обмотки залиты эпоксидной смолой и практически невосприимчивы к осадкам и влажности, хорошо противостоят одиночным вибрациям и ударам. Внутренний экран из магнитопроницаемого материала минимизирует эффект внешних электромагнитных полей. И сердечник, и ядро изготовлены из антикоррозионных материалов, которые также являются магнитными экранами. Для использования датчика во взрывои пожароопасных средах, а также в агрессивных средах датчик может быть изолирован от внешней среды при помощи заключения в капсулу и «запечатан» при помощи сварки. Чаще всего LVDT-датчики работают в расширенном диапазоне рабочих температур и могут использоваться и в криогенной технике, и при повышенных температурах и радиации, к примеру, в ядерных реакторах.
Повторяемость нулевой точки. Положение нулевой точки является чрезвычайно стабильным и повторяемым даже при сверхшироких температурных диапазонах.
Аналогично датчикам LVDT могут быть реализованы датчики, которые фиксируют угловое перемещение объектов (RVDT). Однако угловые датчики имеют ограничение рабочей зоны и дают возможность определять угол поворота не больше, чем ±90 градусов, что осложняет использование их, к примеру, для определения положения ротора двигателя. Чтобы решить эту задачу, используются иные типы индукционных датчиков.
Сельсин — информационная электрическая машина переменного тока, вырабатывающая напряжение, фаза которого определяется угловым положением ротора (рисунок 3.2).
Рисунок 3.2 — Сельсин.
Сельсин содержит три первичных обмотки, которые располагаются на статоре со смещением 120 градусов, и одну вторичную обмотку, которая находится на роторе. Первичные обмотки запитаны 3-фазным синусоидальным сигналом L. При этом на вторичной обмотке ротора возникает результирующий сигнал, смещение фазы которого определяет угол поворота ротора (относительно осей расположения первичных обмоток. Возможным является и обратное включение сельсина, когда возбуждающий сигнал подаётся на обмотку ротора, а результирующий снимается с трёх обмоток, которые располагаются на статоре. В данном случае угол поворота ротора определяют амплитуды результирующих сигналов.
Синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы (СКВТ) построены на тех же принципах, что и сельсины, однако дают возможность обойтись меньшим количеством фаз возбуждающих сигналов. Если в качестве возбуждающих сигналов применяются сигналы sin (cot) и cos ((ot), подаваемые на первичные обмотки, располагающиеся под углом 90 градусов друг к другу, то появляется вращающееся магнитное поле. Данное поле формирует во вторичной обмотке на роторе результирующий сигнал Vcos = Acos (pt + ф). При реализации двух обмоток, которые располагаются на роторе под углом 90 градусов, на второй обмотке формируется сигнал Vsin = sin (co? + ф).
Являются возможными и обратные схемы включения обмоток, когда возбуждающее напряжение подаётся на обмотки ротора. Если на статоре или роторе установлено большее количество обмоток, такие СКВТ называют многополюсными. Для повышения точности измерения утла на одном валу устанавливают и однополюсный, и многополюсный СКВТ. При этом сигнал с однополюсного СКВТ применяется для грубого измерения угла, а сигнал с многополюсного СКВТ — для уточнения измерения. Датчики данного типа называют двухотсчётными.
Чтобы измерить сигналы индуктивных датчиков перемещения, выходной сигнал модулируется напряжением возбуждения датчика. Информация о положении объекта может быть передана или амплитудой, или сдвигом фазы результирующего сигнала.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
Таким образом, следует сделать ряд выводов по рассмотренной теме.
Индуктивный датчик перемещения является преобразователем параметрического типа, принцип действия которого основывается на изменении индуктивности или взаимоиндуктивности обмотки с сердечником в результате изменения магнитного сопротивления RМ магнитной цепи датчика, в которую входит сердечник.
Индуктивные датчики перемещения широко распространены в аэрокосмической, военной, тяжелой и железнодорожной промышленности, в электронных системах управления двигателем в основном применяются для измерения частоты вращения распределительного или коленчатого вала двигателя. Кроме того, они могут использоваться и в качестве датчиков приближения, которые служат для обнаружения разнообразных неметаллических и металлических объектов бесконтактным способом.
Индуктивным датчиком перемещения с наиболее простым принципом работы является индуктивный датчик линейных перемещений (LVDT). Можно выделить две принципиальные схемы работы — с выходным напряжением и выходным током. Аналогично датчикам LVDT могут быть реализованы датчики, которые фиксируют угловое перемещение объектов (RVDT). Кроме того, существует такие тика, как сельсины, синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы (СКВТ) и др.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
.
Баринов, Н. И. Датчики перемещения // Датчики и системы. ;
2014. — № 2. — С. 37−39.
Бейли, Д. Датчики перемещения: теория и практика / Д. Бейли, Э. Райт. — М.: Кулиц-Пресс, 2013. — 320 с.
Буймистрюк, Г. Я. Информационно-измерительная техника / Г. Я. Буймистрюк. — СПб.: ГРОЦ Минатома, 2015. — 191 с.
Гаврилов, В. А. Система измерения линейных перемещений // Датчики и системы. ;
2015. — № 9. — С. 44−46.
Гречишников, В. М. Преобразователи перемещения / XIII Международная научно-техническая конференция актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП — 2016. 3−6 октября 2016 г. — Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет. — 2016. — С. 107−109.
Дмитриенко, А. Г. Математическая модель, расчет и оптимизация взаимоиндуктивных датчиков линейных перемещений // Датчики и системы. — 2012. — №.
9. — С. 16−19.
Сипайлова, Н.Ю., Кляйн Р. Я., Богданов Е. П. Электрические аппараты: учебное пособие / Н. Ю. Сипайлова, Р. Я. Кляйн, Е. П. Богданов. — Томск: Изд-во ТПУ, 2012. — 88 с.
Федотов, А. В. Теория и расчет индуктивных датчиков перемещений для систем автоматического контроля: монография / А. В. Федотов. — Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. — 176 с.
Фрайден, Дж. Современные датчики: Справочник / Дж. Фрайден. — М.: Техносфера, 2015. — 592 с.
Баринов, Н. И. Датчики перемещения // Датчики и системы. ;
2014. — № 2. ;
С. 37.
Сипайлова, Н.Ю., Кляйн Р. Я., Богданов Е. П. Электрические аппараты: учебное пособие / Н. Ю. Сипайлова, Р. Я. Кляйн, Е. П. Богданов. — Томск: Изд-во ТПУ, 2012. — С. 42.
Буймистрюк, Г. Я. Информационно-измерительная техника / Г. Я. Буймистрюк. — СПб.: ГРОЦ Минатома, 2015. — С. 162.
Фрайден, Дж. Современные датчики: Справочник / Дж. Фрайден. — М.: Техносфера, 2015. — С. 382.
Гаврилов, В. А. Система измерения линейных перемещений // Датчики и системы. — 2015. — № 9.
— С. 45.
Гречишников, В. М. Преобразователи перемещения / XIII Международная научно-техническая конференция актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП — 2016. 3−6 октября 2016 г. — Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет. — 2016. — С. 108.
Дмитриенко, А. Г. Математическая модель, расчет и оптимизация взаимоиндуктивных датчиков линейных перемещений // Датчики и системы. — 2012. — № 9.
— С. 17.
Федотов, А. В. Теория и расчет индуктивных датчиков перемещений для систем автоматического контроля: монография / А. В. Федотов. — Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. — С. 104.
Баринов, Н. И. Датчики перемещения // Датчики и системы. ;
2014. — № 2. — С. 39.
Бейли, Д. Датчики перемещения: теория и практика / Д. Бейли, Э. Райт. — М.: Кулиц-Пресс, 2013. — С. 174.
