سنسورهای القایی - ویژگی ها و کاربردها در صنعت سنسورهای الکترونیکی انواع هدف سنسور القایی

حسگرهای مجاورتی بدون تماس را می توان در دستگاه های پزشکی، به عنوان بخشی از خطوط صنعتی خودکار، در لوازم خانگی. یکی از تولیدکنندگان پیشرو در محصولات اتوماسیون در جهان، Autonics، سنسورهای مجاورت غیر تماسی را در سری (القایی) و (خازنی) ارائه می دهد.

اینداکتوزین چه وجه مشترکی دارند؟ آسیاب، صفحه نمایش لمسی گوشی هوشمند، سنسور بسته شدن درب خودرو و لامپ با روشن شدن خودکار? پاسخ این است که همه برنامه های فوق از حسگرهای مجاورت استفاده می کنند.

حسگرهای مجاورت عناصری هستند که به شما امکان می دهند حضور، نزدیک شدن یا حذف اشیاء مختلف را تشخیص دهید. این یک کلاس نسبتاً گسترده از دستگاه ها است (شکل 1).

حسگرهای مجاورت بر اساس نوع تعامل با یک جسم به دو دسته تماسی و غیر تماسی تقسیم می شوند.

نمونه های برجسته از سنسورهای تماسی سوئیچ های محدود (به عنوان مثال، سنسورهای بسته شدن درب در خودروها) هستند.

سنسورهای تماسی نه تنها می توانند عملکرد روشن و خاموش را انجام دهند، بلکه موقعیت یک جسم را نیز تعیین می کنند، به عنوان مثال، سنسورهای سطح سوخت مقاومتی. برای آنها، خروجی یک سیگنال آنالوگ است - مقدار مقاومت متناسب با سطح مایع.

از مزایای سنسورهای تماسی می توان به سهولت طراحی و استفاده از آنها اشاره کرد. از معایب آنها می توان به وجود قطعات متحرک مکانیکی و عدم توانایی در بیشتر موارد ایجاد سطح بالامقاومت در برابر گرد و غبار و رطوبت، که منجر به کاهش عمر مفید می شود. عمر بسیار طولانی تر و حداکثر محافظت در برابر تاثیر منفی محیط خارجیدارای سنسورهای بدون تماس

سنسورهای مجاورت به دو گروه سنسور موقعیت و سوئیچ تقسیم می شوند. عملکرد اصلی سوئیچ های مجاورت این است که هنگام شناسایی یک شی، وضعیت خروجی را رله کنند. در سنسورهای موقعیت، سیگنال خروجی بسته به فاصله تا جسم تولید می شود.

هر گروه شامل حسگرهایی با فناوری های تشخیص متفاوت است: القایی، خازنی و فوتوالکتریک.

بیایید سوئیچ های القایی و خازنی بدون تماس تولید شده توسط Autonics را در نظر بگیریم.

طراحی و اصل عملکرد حسگرهای مجاورتی القایی و خازنی

حسگرهای خازنی و القایی قادرند وجود یک جسم را بدون تماس مستقیم با آن تشخیص دهند. در عین حال، کلیدهای القایی فقط به اجسام فلزی حساس هستند، در حالی که سوئیچ های خازنی قادر به تشخیص هر جسمی هستند که ثابت دی الکتریک آنها با هوا متفاوت است (به عنوان مثال، آب، چوب، فلز، پلاستیک و غیره). بیایید اصل عملکرد هر سنسور را جداگانه در نظر بگیریم.

عنصر اصلی یک سنسور القایی یک سلف است (شکل 2). به ژنراتور متصل است. متغیر ولتاژ الکتریکیباعث ایجاد میدان مغناطیسی متناوب در پایانه های خود می شود. خطوط میدان عمود بر جهت جریان در پیچ های سیم پیچ خواهد بود.

اگر هیچ جسم فلزی در نزدیکی سیم پیچ وجود نداشته باشد، خطوط میدان مغناطیسی از طریق هوا بسته می شوند. و دامنه ارتعاشات الکتریکی حداکثر خواهد بود.

اگر یک جسم فلزی به سیم پیچ نزدیکتر شود، بخش فزاینده ای از خطوط برق شروع به بسته شدن از طریق آن می کند. اندوکتانس سیم پیچ شروع به افزایش خواهد کرد. این فرآیند مشابه فرآیند قرار دادن یک هسته است. در این حالت، افزایش اندوکتانس منجر به کاهش دامنه و/یا فرکانس نوسانات خواهد شد.

اگر چنین سیستمی مجهز به آشکارساز باشد، با تغییر دامنه سیگنال می توان وجود یک جسم فلزی، نزدیک شدن یا فاصله آن را قضاوت کرد.

عملکرد سنسور خازنی همانطور که از نام آن پیداست بر اساس استفاده از کوپلینگ های خازنی است. خود سنسور در واقع یکی از صفحات یک خازن فضایی است. پوشش دوم زمین است. هوا در درجه اول به عنوان دی الکتریک عمل می کند. از آنجایی که ثابت دی الکتریک هوا کوچک است (ε = 1)، ظرفیت چنین خازنی کوچک است. اگر جسمی با مقدار ε بالاتر شروع به نزدیک شدن به سنسور کند، ظرفیت کل شروع به افزایش خواهد کرد (شکل 3).

بنابراین، با توجه به اندازه ظرفیت می توان حضور یک شی، نزدیک شدن یا فاصله آن را قضاوت کرد. در این مورد، ماده جسم می تواند تقریباً هر چیزی باشد، فقط مقدار ثابت دی الکتریک آن مهم است.

به طور معمول، اندازه گیری ها با استفاده از مدارهایی انجام می شود که ظرفیت خازنی را به فرکانس یا دامنه نوسانات تبدیل می کند، که با استفاده از یک آشکارساز اندازه گیری می شود. در نتیجه، مانند سنسور القایی، دو عنصر اجباری مورد نیاز است: یک ژنراتور و یک آشکارساز (شکل 4).

سوئیچ های خازنی و القایی دارای سیگنال خروجی نوع رله هستند - "روشن" یا "خاموش" (شکل 5). به همین دلیل، مدار سنسور دارای یک عنصر سوئیچینگ - یک ماشه است که برای جلوگیری از آن مثبت کاذبمجهز به هیسترزیس

ویژگی ها و ویژگی های اصلی سنسورهای مجاورتی

منطقه حساسیت یا منطقه فعال (حسگر فاصله)، میلی متر. همانطور که در بالا نشان داده شد، محدوده سنسورهای مجاورت محدود است. تغییر قابل توجهی در ظرفیت و اندوکتانس اندازه گیری شده در نزدیکی عنصر حساس سنسور مشاهده می شود (شکل 2، 3).

حسگر فقط در فواصل نسبتا نزدیک، قابل مقایسه با اندازه خود سنسور، شروع به "احساس" یک جسم می کند. این ناحیه از حساسیت، منطقه فعال نامیده می شود. در مورد سنسورهای القایی، منطقه بیشترین چگالی خطوط میدان مغناطیسی را تعیین می کند.

فاصله سنجش، میلی متر پس از اینکه یک جسم وارد منطقه فعال شد، حسگر بلافاصله تغییر نمی کند، اما زمانی که به یک مقدار آستانه مشخص می رسد، که توسط یک ماشه داخلی با پسماند تنظیم می شود.

هیسترزیس برای از بین بردن آلارم های کاذب ضروری است. در این حالت سنسور روشن و خاموش می شود که در سطوح مختلفتردید.

فاصله کاری (تنظیم فاصله)، میلی‌متر - فاصله‌ای که در آن یک شی معین تضمین می‌شود که شناسایی شود.

در تعریف اخیر از اصطلاح "شیء مشخص" استفاده شده است. توضیح بیشتر لازم است. واقعیت این است که همه ویژگی های ذکر شده به طور دقیق تعریف نشده اند. مقدار آنها تحت تأثیر تعدادی از عوامل است: مواد و اندازه جسم، تغییر دما، پارامترهای تکنولوژیکی خود سنسور. به همین دلیل، تمام مشخصات داده شده با استفاده از یک جسم خاص در دمای معمولی (معمولاً 20 یا 25 درجه سانتیگراد) اندازه گیری می شوند.

تأثیر مواد و اندازه جسم تشخیص بر پارامترهای سنسورهای القایی. همانطور که در بالا نشان داده شده است، یک جسم فلزی که در حال نزدیک شدن است به عنوان هسته برای سیم پیچ حسگر عمل می کند. بدیهی است که جنس و شکل هسته تاثیر بسزایی در مقدار اندوکتانس دارد.

به همین دلیل، همه رتبه‌بندی‌ها به یک شی خاص اشاره دارد که همیشه در مستندات سنسور مشخص می‌شود. معمولاً این یک صفحه مربع آهنی با ابعاد مشخص است.

اگر قرار است از ماده دیگری استفاده شود، لازم است از ضریب تصحیح کاهش استفاده شود (جدول 1).

جدول 1. نمونه هایی از ضرایب کاهش سنسورهای القایی

تأثیر مواد و اندازه شی شناسایی بر روی پارامترها سنسورهای خازنی. ظرفیت خازن حاصل به شکل و جنس جسم نیز بستگی دارد. حداکثر حساسیت سنسور برای مواد با ثابت دی الکتریک بالا مشاهده می شود (جدول 2).

جدول 2. مقادیر ثابت دی الکتریک برای مواد مختلف

درک این نکته مهم است که هنگام تنظیم و نصب سنسور، باید احتمال مرطوب یا روغنی شدن جسم تحت نظارت را در نظر بگیرید. به عنوان مثال، برای آب ε = 80، بنابراین حتی نازک ترین لایه آب منجر به تغییر قابل توجهی در ظرفیت خواهد شد. هر کاربر لپ تاپ با پد لمسی می تواند این را تأیید کند. اگر پد لمسی خیس شود، لپ تاپ کنترل خود را از دست می دهد تا زمانی که سطح سنسور کاملا خشک شود. همین تصویر در مورد سنسورهای خازنی صنعتی نیز مشاهده می شود.

اندازه جسم نیز مهم است. هر چه جسم بزرگتر باشد، ظرفیت آن بیشتر است.

رانش دما پارامترهای سنسور مجاورت. این وابستگی تغییر در ویژگی های سنسور (ابعاد منطقه فعال و شکاف کاری) با تغییرات دما را مشخص می کند.

دقت اولیه، ٪. علاوه بر مقادیر اسمی، اسناد سنسور همیشه دقت اولیه - مقدار برای دما و رطوبت معین را نشان می دهد. این گسترش به دلیل ویژگی های تکنولوژیکیتولید سنسور

فرکانس پاسخ، هرتز، فرکانس سوئیچینگ سنسور را مشخص می کند.

سنسورهایی که با ولتاژ ثابت تغذیه می شوند بیشترین فرکانس پاسخ را دارند. در این حالت، فرکانس به اندازه سطح فعال سنسور و فاصله تا جسم بستگی دارد (جدول 3).

جدول 3. تأثیر ابعاد سطح فعال و فاصله تا جسم بر فرکانس پاسخ سنسور 24 ولت DC استوانه ای 2 سیم

قطر، میلی متر	فاصله، میلی متر	فرکانس هرتز
M08	1,5	1500
	2	1000
M12	2	1500
	4	500
M18	5	500
	8	350
M30	10	400
	15	200

سنسورهایی که با برق AC تغذیه می شوند فرکانس سوئیچینگ کمتری دارند. با این حال، هیچ وابستگی به اندازه سطح فعال سنسور و فاصله تا جسم وجود ندارد (جدول 4).

جدول 4. تأثیر اندازه سطح فعال و فاصله تا جسم بر فرکانس پاسخ سنسور استوانه ای 2 سیمه جریان متناوب 100…240 V

قطر، میلی متر	فاصله، میلی متر	فرکانس هرتز
M12	2	20
	4	20
M18	5	20
	8	20
M30	10	20
	15	20

ویژگی دیگری که هنگام استفاده از سنسورهای بدون تماس قابل یادآوری است، امکان تأثیر متقابل سنسورهای همسایه است (شکل 6). هنگام نصب سنسورها، قرار دادن آنها خیلی نزدیک در فواصل کوچکتر از موارد مشخص شده در اسناد مجاز نیست. این برای هر دو نصب ضد و موازی اعمال می شود.

نوع مرحله خروجی یکی از مهمترین ویژگی هاسنسورهای مجاورت سنسورها می توانند دو و سه سیم با کنتاکت های معمولی بسته و معمولی باز باشند (شکل 7).

دو سیمه سنسورهای اتونیکسبرای کار با ولتاژ مستقیم و متناوب موجود است. بار را می توان هم قبل و هم بعد از سنسور وصل کرد. در این مورد، مهم است که مقدار مقاومت بار، جریان جریان تامین کننده سنسور را تضمین کند. اگر مقاومت بار خیلی زیاد باشد، لازم است آن را با یک مقاومت اضافی دور بزنید.

سنسورهای سه سیم Autonics برای کار در مدارهای DC طراحی شده اند و دارای دو نسخه با ترانزیستور خروجی NPN و PNP هستند (شکل 7). در صورت نیاز به تماس ثابت بار با باس مشترک، باید از سنسوری با خروجی PNP استفاده شود. اگر بار نیاز به اتصال به گذرگاه برق داشته باشد، از یک سنسور با خروجی NPN استفاده می شود.

جریان خروجی، mA – جریانی که مرحله خروجی سنسور می تواند ارائه دهد. پارامتر مهم، اگر حسگر مستقیماً یک مصرف کننده قدرتمند را کنترل کند. اگر قدرت آن کافی نیست، باید از یک کلید خارجی قدرتمندتر استفاده کنید.

افت ولتاژ ذاتی، V، افت سنسور را در حالت بسته مشخص می کند.

مصرف جریان داخلی، میلی آمپر، در مورد کنتاکت های خروجی باز اندازه گیری می شود، یعنی زمانی که هیچ جریانی از بار عبور نمی کند.

ویژگی های عملکرد. هنگام استفاده از سنسورها در محیط های سخت تولید صنعتیشما باید پارامترهایی مانند مقاومت عایق، مقاومت الکتریکی، مقاومت در برابر بارهای ارتعاشی و شوک، رتبه بندی مقاومت در برابر گرد و غبار و رطوبت، محدوده دمایی رطوبت عملیاتی را به خاطر بسپارید.

Autonics تعداد زیادی سوئیچ بدون تماس تولید می کند. بیایید به دو خانواده محبوب نگاه کنیم: سنسورهای PRDCM القایی و سنسورهای CR خازنی.

نمای کلی سنسورهای القایی PRDCM

PRDCM مجموعه ای از کلیدهای استوانه ای القایی با ناحیه حساسیت افزایش یافته و LED وضعیت است (شکل 8).

سنسورها در نسخه های دو سیم (جدول 6) و سه سیم (جدول 5) موجود هستند. منطقه فعال اعضای خانواده به 25 میلی متر می رسد و فاصله کاری 17.5 میلی متر است. محدوده فرکانس پاسخگویی تا 600 هرتز است.

جدول 5. مشخصات اصلی سنسورهای سه سیم از خانواده PRDCM

پارامتر	نام
	PRDCM12-4DN، PRDCM12-4DP، PRDCM12-4DN2، PRDCM12-4DP2، PRDCML12-4DN، PRDCML12-4DP، PRDCML12-4DN2، PRDCML12-4DP2	PRDCM12-8DN، PRDCM12-8DP، PRDCM12-8DN2، PRDCM12-8DP2، PRDCML12-8DN، PRDCML12-8DP، PRDCML12-8DN2، PRDCML12-8DP2	PRDCM18-7DN، PRDCM18-7DP، PRDCM18-7DN2، PRDCM18-7DP2، PRDCML18-7DN، PRDCML18-7DP، PRDCML18-7DN2، PRDCML18-7DP2	PRDCM18-14DN، PRDCM18-14DP، PRDCM18-14DN2، PRDCM18-14DP2، PRDCML18-14DN، PRDCML18-14DP، PRDCML18-14DN2، PRDCML18-14DP2	PRDCM30-15DN، PRDCM30-15DP، PRDCM30-15DN2، PRDCM30-15DP2، PRDCML30-15DN، PRDCML30-15DP، PRDCML30-15DN2، PRDCML30-15DP2	PRDCM30-25DN، PRDCM30-25DP، PRDCM30-25DN2، PRDCM30-25DP2، PRDCML30-25DN، PRDCML30-25DP، PRDCML30-2SDN2، PRDCML30-25DP2
منطقه حساسیت، میلی متر	4	8	7	14	15	25
هیسترزیس	حداکثر 10 درصد فاصله حسی
	12x12x1	25x25x1	20x20x1	40x40x1	45x45x1	75x75x1
فاصله کاری، میلی متر	0…2,8	0…5,6	0…4,9	0…9,8	0…10,5	0…17,5
ولتاژ نامی منبع تغذیه، V	12/24
	0…30
مصرف جریان، mA	حداکثر 10
فرکانس کاری*، هرتز	500	400	300	200	100	100
	حداکثر 1.5
تغییر دما	حداکثر ± 10٪ از فاصله سنجش در دما محیط 20 درجه سانتی گراد
جریان نامی، میلی آمپر	حداکثر 200
مقاومت عایق	حداقل 50 MΩ (500 VDC)
	1500 ولت، 50/60 هرتز به مدت 1 دقیقه
مقاومت در برابر لرزش
شاخص
دمای عملیاتی، درجه سانتیگراد	-25…70
دمای نگهداری، درجه سانتی گراد	-30…80
رطوبت، %	35…95
حفاظت داخلی
درجه حفاظت (IP)	IP67 (استاندارد IEC)
مواد
وزن، گرم	PRDCM: 26		PRDCM: 48		PRDCM: 142
	PRDCML: 34		PRDCML: 66		PRDCML: 182

جدول 6. مشخصات اصلی سنسورهای دو سیمه خانواده PRDCM

پارامتر	نام			نام
	PRDCMT08-2DO، PRDCMT08-2DC، PRDCMT08-2DO-I، PRDCMT08-2DC-I	PRDCMT08-4DO، PRDCMT08-4DC، PRDCMT08-4DO-I، PRDCMT08-4DC-I	PRDCMT12-4DO، PRDCMT12-4DC، PRDCMT12-4DO-I، PRDCMT12-4DC-I، PRDCMLT12-4DO، PRDCMLT12-4DC، PRDCMLT12-4DO-I، PRDCMLT12-4DC-I	PRDCMT18-7DO، PRDCMT18-7DC، PRDCMT18-7DO-I، PRDCMT18-7DC-I، PRDCMLT18-7DO، PRDCMLT18-7DC، PRDCMLT18-7DO-I، PRDCMLT18-7DC-I	PRDCMT18-7DO، PRDCMT18-7DC، PRDCMT18-7DO-I، PRDCMT18-7DC-I، PRDCMLT18-7DO، PRDCMLT18-7DC، PRDCMLT18-7DO-I، PRDCMLT18-7DC-I	PRDCMT18-14DO، PRDCMT18-14DC، PRDCMT18-14DO-I، PRDCMT18-14DC-I، PRDCMLT18-14DO، PRDCMLT18-14DC، PRDCMLT18-14DO-I، PRDCMLT18-14DC-I	PRDCMT30-15DO، PRDCMT30-15DC، PRDCMT30-15DO-I، PRDCMT30-15DC-I، PRDCMLT30-15DO، PRDCMLT30-15DC، PRDCMLT30-15DO-I، PRDCMLT30-15DC-I	PRDCMT30-25DO، PRDCMT30-25DC، PRDCMT30-25DO-I، PRDCMT30-25DC-I، PRDCMLT30-25DO، PRDCMLT30-25DC، PRDCMLT30-25DO-I، PRDCMLT30-25DC-I
منطقه حساسیت، میلی متر	2	4		8	7	14	15	25
هیسترزیس				حداکثر، 10٪ از فاصله حسی
جسم استاندارد قابل شناسایی (آهن)، میلی متر	8x8x1	12x12x1		25x25x1	20x20x1	40x40x1	45x45x1	75x75x1
فاصله کاری، میلی متر	0…1,4	0…2,8		0…5,6	0…5,6	0…9,8	0…10,5	0…17,5
ولتاژ نامی منبع تغذیه، V	12/24			12/24
ولتاژ منبع محدود، V	10…30			10…30
مصرف جریان، mA	حداکثر 0.6			حداکثر 0.6
فرکانس کاری*، هرتز	600	500	500	400	250	200	100
افت ولتاژ در سنسور، V	حداکثر 3.5			حداکثر 3.5
تغییر دما				حداکثر ± 10% فاصله سنجش در دمای محیط 20 درجه سانتیگراد
جریان نامی، میلی آمپر	2…100			2…100
مقاومت عایق	حداقل 50 MΩ (=500 ولت)			حداقل 50 MΩ (=500 ولت)
قدرت دی الکتریک				~1500 ولت، 50/60 هرتز به مدت 1 دقیقه
مقاومت در برابر لرزش	دامنه 1 میلی متر در فرکانس 10...55 هرتز در هر یک از جهات X, Y, Z به مدت 2 ساعت			دامنه 1 میلی متر در فرکانس 10...55 هرتز در هر یک از جهات X, Y, Z به مدت 2 ساعت
500 متر بر ثانیه (تقریباً 50 گرم) جهت X، Y، Z 3 بار			500 متر بر ثانیه (تقریباً 50 گرم) جهت X، Y، Z 3 بار
شاخص	نشانگر عملکرد (LED قرمز)			نشانگر عملکرد (LED قرمز)
دمای عملیاتی، درجه سانتیگراد	-25…70			-25…70
دمای نگهداری، درجه سانتی گراد	-30…80			-30…80
رطوبت، %	35…95%			35…95%
حفاظت داخلی	از اضافه ولتاژ، قطبیت معکوس، جریان بیش از حد			از اضافه ولتاژ، قطبیت معکوس، جریان اضافه
مواد	بدنه/مهره: برنج با نیکل، واشر: آهن نیکل اندود، سطح مطالعه: اکریلونیتریل بوتادین استایرن مقاوم در برابر حرارت			بدنه/مهره: برنج با نیکل، واشر: آهن نیکل اندود، سطح مطالعه: اکریلونیتریل بوتادین استایرن مقاوم در برابر حرارت
درجه حفاظت (IP)	IP67 (استاندارد IEC)			IP67 (استاندارد IEC)
وزن نسخه استاندارد، گرم	–		PRDCMT: 26		PRDCMT: 48		PRDCMT: 142
			PRDCMLT: 36		PRDCMLT: 66		PRDCMLT: 182
وزن نسخه بهبودیافته**، گرم	15,5	15	23,5	22	46,5	42,5	160	165

* - فرکانس ماشه یک مقدار متوسط ​​است: شی استاندارد با دو برابر عرض در 1/2 فاصله اسمی
** – وزن واحد به روز شده فقط برای PRDCMT اعمال می شود

از ویژگی های این سری می توان به فاصله پاسخگویی، افزایش 2.5 برابری نسبت به نسل قبل و وجود کانکتور بر روی بدنه که استفاده از آن راحت بوده و هزینه های زمان و مواد برای نصب را کاهش می دهد، اشاره کرد.

مرحله خروجی دارای شش نسخه است: دو سیم به طور معمول بسته و معمولی باز، سه سیم NPN به طور معمول بسته و معمولی باز، PNP سه سیم به طور معمول بسته و معمولی باز. محدوده ولتاژ تغذیه برای همه سنسورها: 10…30 ولت.

ویژگی های بار نمایندگان سه سیم کمی بالاتر است: جریان - تا 200 میلی آمپر، افت ولتاژ ذاتی - تا 1.5 ولت. برای سیم های دو سیم - به ترتیب 100 میلی آمپر و 3.5 ولت. با این حال، سه سیمه نیز مصرف خود را افزایش می دهند - تا 10 میلی آمپر (در مقابل تنها 0.6 میلی آمپر برای سیم های دو سیمه).

تمام سنسورهای این سری دارای خواص عایق عالی (تا 1500 ولت) و مقاومت عایق بالای 50 مواهم هستند.

وضعیت سنسور را می توان با LED تعیین کرد: اگر روشن شود، جریان به بار می رود.

سنسورها در برابر ارتعاشات بالا و بارهای ضربه مقاوم هستند. درجه حفاظت (IP) 67 است. همه اینها آنها را به یک انتخاب عالی برای کاربردهای خانگی و صنعتی مانند:

• سنسورهای انتهای جداول مختصات در ماشین ابزار.
• آشکارسازهای موقعیت چرخ فلک ابزار برای ماشین های فرز CNC.
• سنسورهای باز شدن درب؛
• حسگرهای مجاورت در تاسیسات جوشکاری رباتیک اتوماتیک؛
• سنسورهای مجاورت در سیستم های مونتاژ خودکار؛
• آشکارسازهای نقص (به عنوان مثال، در خطوط تولید مواد غذایی کنسرو شده)؛
• آشکارسازهای موقعیت برای چرخ فلک برای پر کردن خودکار محصولات لبنی و غیره.

کد سفارش سنسورهای PRDCMیک نام هشت موقعیتی است (جدول 7).

جدول 7. نامگذاری سنسورهای خانواده PRDCM

پ	آر	D	CMT		18	-7	DN		-من
نوع سنسور	شکل مورد	ویژگی های خاص	نوع اتصال		قطر سر سنسور، میلی متر	منطقه حساسیت، میلی متر	نوع خروجی		نوع کابل
P - استقرایی	R - سیلندر	د - با افزایش فاصله حسی	CMT	2 سیم، استاندارد، کانکتور	12		DN	NPN، 3 سیم، به طور معمول باز است	I - استاندارد IEC
			CMLT	کانکتور 2 سیمه توسعه یافته	18		DN2	NPN، 3 سیم، به طور معمول بسته است
			سانتی متر.	3 سیم استاندارد کانکتور	30		D.P.	PNP، 3 سیم، به طور معمول باز است
			CML	کانکتور 3 سیمه توسعه یافته			DP2	PNP، 3 سیم، معمولا بسته است
							انجام دادن	2 سیم، معمولا باز است
							دی سی	2 سیم، معمولا بسته است

نمای کلی سنسورهای خازنی CR

CR مجموعه ای از حسگرهای استوانه ای خازنی از Autonics است (شکل 9).

سنسورها در دو اندازه موجود هستند - با مناطق حساسیت به ترتیب 8 و 15 میلی متر.

نسخه های معمولی باز دو سیمه CRxx-xAO و نسخه های دو سیمه معمولی بسته CRxx-xAC با ولتاژ خروجی متناوب 110...240 ولت و جریان 5...200 میلی آمپر کار می کنند. فرکانس کاری - 20 هرتز

نسخه های سه سیم برای کار در مدارهای ولتاژ DC 10 ... 30 ولت با جریان خروجی تا 200 میلی آمپر طراحی شده اند. فرکانس پاسخ آنها به 50 هرتز می رسد (جدول 8).

جدول 8. مشخصات اصلی سنسورهای سه سیم از خانواده CR

پارامتر	نام
	,	85…264
مصرف جریان، mA	حداکثر 15		حداکثر 2.2
فرکانس کاری *، هرتز	50		20
تغییر دما	حداکثر ± 10٪ از فاصله سنجش در دمای محیط 20 درجه سانتیگراد
جریان نامی، میلی آمپر	حداکثر 200
مقاومت عایق	حداقل 50 MΩ (500 VDC)
قدرت دی الکتریک	~1500 ولت، 50/60 هرتز به مدت 1 دقیقه
مقاومت در برابر لرزش	دامنه 1 میلی متر در فرکانس 10...55 هرتز در هر یک از جهات X, Y, Z به مدت 2 ساعت
500 متر بر ثانیه (تقریباً 50 گرم) جهت X، Y، Z 3 بار
شاخص	نشانگر عملکرد (LED قرمز)
دمای عملیاتی، درجه سانتیگراد	-25…70
دمای نگهداری، درجه سانتی گراد	-30…80
رطوبت، %	35…95
حفاظت داخلی	در برابر اضافه ولتاژ، قطبیت معکوس		از اضافه ولتاژ
درجه حفاظت (IP)	IP66	IP65	IP66	IP65
وزن، گرم	76	206	70	200

* - فرکانس ماشه یک مقدار متوسط ​​است: یک شی استاندارد با دو برابر عرض در 1/2 فاصله اسمی.

وضعیت سنسور را می توان با LED تعیین کرد. اگر روشن شود، جریان به سمت بار می رود.

کد سفارش سنسورهای سری CR شامل 5 موقعیت است: نوع سنسور، شکل، قطر سر، کد ناحیه حساسیت، کد نوع مرحله خروجی (جدول 9).

جدول 9. نامگذاری سنسورهای خانواده CR

سی	آر	30	-15	DN
نوع سنسور	شکل مورد	قطر سر سنسور، میلی متر	منطقه حساسیت، میلی متر	نوع خروجی
ج - خازنی	R - سیلندر	18	8	DN	3 سیم، NPN، معمولا باز، منبع تغذیه 24 ولت DC
		30	15	DN2
				D.P.	3 سیم، PNP، معمولا باز، منبع تغذیه 24 ولت DC
				DP2	3 سیم، NPN، معمولا بسته، منبع تغذیه 24 ولت DC
				A.O.	2 سیم، معمولا باز، منبع تغذیه 110…240 ولت AC
				AC	2 سیم، به طور معمول بسته، منبع تغذیه 110…240 ولت AC

شایان ذکر است درجه بالاحفاظت: IP66 - برای CR18، IP66 - برای CR30. خواص عایق نیز عالی است. از آنجایی که حسگرهای خازنی قادر به تشخیص بیشتر از اجسام فلزی هستند، سری CR حتی از سنسورهای القایی کاربردهای وسیع تری دارد. دامنه کاربرد آنها:

• سوئیچ های محدود ماشین ابزار؛
• آشکارسازهای خطوط بطری اتوماتیک شیر، آبجو و غیره؛
• سنسورهای سطح مایع؛
• ردیاب های تشخیص عیب در تولید نساجی

نتیجه

سری حسگرهای القایی PRDCM Autonics برای تشخیص اجسام فلزی در فواصل تا 25 میلی متر طراحی شده اند. شش پیکربندی مرحله خروجی ممکن برای این سری از سنسورها وجود دارد: دو سیم به طور معمول بسته و معمولی باز، سه سیم NPN به طور معمول بسته و معمولی باز، و PNP سه سیم به طور معمول بسته و معمولی باز.

سری سنسورهای خازنی Autonics CR برای تشخیص اجسام مختلف (از جمله چوب، فلز و پلاستیک) در فواصل تا 15 میلی متر طراحی شده است. سنسورها با کنتاکت های بسته و معمولی باز برای کار در مدارها در دسترس هستند ولتاژ AC 110…240 V (پسوندهای AO و AC) و ولتاژ DC 10…30 V (پسوندهای DN و DP).

سنسورهای القایی، نوری و انواع دیگر به طور گسترده در زمینه الکترونیک صنعتی استفاده می شوند. و در این مقاله یاد خواهید گرفت که سنسورها چیست، چیست، چگونه از آنها استفاده می شود و از کجا می توان آنها را خریداری کرد. توجه ویژهدر اینجا ما بر روی سنسورهای القایی، اصول عملکرد، انواع و کاربردهای آنها تمرکز خواهیم کرد. خرید چنین سنسورهایی آسان نیست، زیرا در تعداد زیادی تولید نمی شوند، اما اگر علاقه مند به خرید آنها هستید، می توانید سنسورهای القایی را در وب سایت teko-com.ru خریداری کنید.

ابتدا بیایید دریابیم که سنسور معمولی چیست. سنسور وسیله ای است که در هنگام وقوع یک رویداد سیگنال خاصی تولید می کند. به عبارت دیگر، سنسور به برخی تغییرات واکنش نشان می دهد و یک سیگنال مجزا، آنالوگ یا دیجیتال در خروجی آن فعال می شود.

انواع سنسور

طیف وسیعی از سنسورها وجود دارد و در اینجا متداول ترین سنسورها از همه نوع هستند.

القائی. فعال سازی به دلیل وجود فلز در ناحیه ماشه رخ می دهد. نام های دیگر: القاء، سنسور بدون تماس، سنسور حضور یا سوئیچ.

نوری. نام دیگر این سنسور عکس، سوئیچ نوری یا سنسور نور در زندگی روزمره است.

خازنی. چنین حسگرهایی به حضور هر شی در منطقه فعالیت پاسخ می دهند.

فشار. اگر فشار هوا و روغن وجود نداشته باشد، یک سیگنال به کنترل کننده ارسال می شود و سپس مدار اضطراری قطع می شود.

برقی. حسگرهای غیرفعال معمولی که با لمس یا فشار دادن یک جسم فعال می شوند.

سنسورهای القایی چیست؟

اساسا، یک سنسور القایی وسیله ای است که حرکت یک قطعه از تجهیزات را اندازه گیری می کند. و اگر از محدودیت های بین کشوری فراتر رفت، آن را خاموش می کند.

عملکرد سنسور بر اساس یک ژنراتور است که در آن یک سلف تعبیه شده است. در واقع، این نام از اینجا آمده است. هنگامی که یک عنصر حاوی فلز در ناحیه الکترومغناطیسی سیم پیچ ظاهر می شود، یک سیگنال فعال می شود، منطقه به شدت تغییر می کند و این بر عملکرد مدار تأثیر می گذارد. به عبارت ساده، بدون فلز - بدون سیگنال.

انواع سنسورهای القایی و پارامترهایی که سنسورها بر اساس آنها با یکدیگر تفاوت دارند.

1. طراحی مسکن. بدنه در دو نوع مستطیلی و استوانه ای وجود دارد. ساخته شده از فلز یا پلاستیک.

2. قطر سنسور. گزینه های اصلی: 12 و 18 میلی متر. کمتر مورد استفاده قرار می گیرد: 4 میلی متر، 8 میلی متر، 22 میلی متر و 30 میلی متر.

3. تعداد سیم برای اتصال. آنها به دو، سه، چهار و پنج سیم تقسیم می شوند.

دو سیمه مانند کلیدهایی هستند که برای روشن کردن چراغ استفاده می کنیم. سنسور به مدار بار متصل است. استفاده از چنین سنسورهایی در نصب آسان است، اما از نظر بار ضعیف هستند.

سه سیمه بیشترین استفاده را دارند. دو سیم برای برق و یکی برای بار.

چهار سیم - به عنوان دو خروجی به بار استفاده می شود.

پنج سیم - هنگام انتخاب حالت کار یا وضعیت خروجی استفاده می شود.

4. فاصله سوئیچینگ. فاصله تا صفحه فلزی که برای عملکرد دقیق سنسور لازم است. برای سنسورهای کوچک: از 0 تا 2 میلی متر، برای سنسورهای متوسط: از 4 میلی متر تا 8 میلی متر و برای سنسورهای بزرگ: تا 30 میلی متر.

5. خروجی سنسور. تنها سه گزینه برای خروجی سنسور وجود دارد:

رله. سوئیچ های رله ولتاژ مورد نیازیا از یکی از سیم های برق استفاده می کند. مزیت اصلی این خروجی ایزولاسیون کامل از مدار برق کنتور است.

ترانزیستور PNP. یک ترانزیستور PNP در خروجی وجود دارد که به این معنی است که سیم "مثبت" تغییر می کند. در سمت منهای، بار به طور مداوم روی است.

ترانزیستور NPN. در خروجی یک ترانزیستور NPN وجود دارد، سیم "منفی" سوئیچ می شود. نکته مثبت این است که بار به طور مداوم روی آن است.

کاربرد سنسور القایی

در زمینه اتوماسیون صنعتی، سنسورهای القایی به طور گسترده ای برای تعیین موقعیت بخشی از مکانیزم استفاده می شوند. سیگنال خروجی به ورودی کنترلر، رله، استارت و غیره سوئیچ می شود. نکته اصلی این است که همه چیز با جریان و ولتاژ مطابقت دارد.

مزایا و معایب سنسورهای القایی

و اکنون متوجه خواهیم شد که چرا این سنسورها اینقدر خوب هستند و باید مراقب آنها باشید.

سادگی و قابلیت اطمینان طراحی.

افزایش حساسیت.

استقامت توان خروجی بالا

هنگام کار با فناوری‌های مختلف، اگر می‌خواهید تعدادی از اقدامات را خودکار کنید، به سراغ آن می‌روید سنسورهای مختلف. در محصولات فلزی، سنسور القایی نقش مهمی ایفا می کند. چیست و چرا لازم است؟

سنسور القایی چیست؟

چیست و کجا استفاده می شود؟ سنسور القایییک وسیله غیر تماسی است که برای نظارت بر موقعیت اجسام ساخته شده از فلز استفاده می شود. به مواد دیگر حساسیت نشان نمی دهد. برای حل مشکلات سیستم های کنترل فرآیند از سنسورهای القایی غیر تماسی استفاده می شود. می توان با تماس معمولی بسته یا باز استفاده کرد. اصل کار بر اساس ویرایش پارامترهای میدان مغناطیسی است که توسط سیم پیچ سلف داخل سنسور ایجاد می شود. اما تمام ظرافت ها آنقدر زیاد است که باید جداگانه مورد بحث قرار گیرد.

اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد

همه چیز بر اساس تغییر در دامنه نوسانات ژنراتور مورد استفاده در سنسور القایی است، زمانی که یک جسم با اندازه مشخص ساخته شده از فلز، مغناطیسی و مواد فرو مغناطیسی به منطقه فعال وارد می شود. بنابراین استفاده فقط با این نوع ها قابل پیاده سازی است. هنگامی که برق به یک کلید محدود واقع در ناحیه حساسیت آن اعمال می شود، یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود. جریان های گردابی را در ماده القا می کند که تأثیر آنها دامنه نوسانات ژنراتور را تغییر می دهد. نتیجه نهایی چنین تبدیلی یک سیگنال خروجی آنالوگ است. مقدار آن متفاوت است و به فاصله بین جسم کنترل شده و سنسور بستگی دارد. تریگر اشمیت سیگنال آنالوگ را به سیگنال منطقی تبدیل می کند. سنسورهای جابجایی القایی نقش مهمی در مکانیسم هایی دارند که تغییرات در محل قطعات فلزی را نظارت می کنند. شما می توانید دستگاه های مشابهی را در نوار نقاله های اتومبیل ملاقات کنید. یک حسگر موقعیت القایی به تعیین اینکه آیا یک جسم همانطور که باید قرار گرفته است کمک می کند. اگر پاسخ منفی باشد، اقدامات پیش بینی شده توسط برنامه انجام می شود تا همه چیز برای یک برنامه کامل و کامل لازم باشد. عملکرد مناسبنوار نقاله

ساخت حسگر القایی

از چه چیزی تشکیل شده است؟ این مکانیسم? سنسورهای القایی غیر تماسی دارای اجزای اصلی زیر هستند:

1. ژنراتور. یک میدان الکترومغناطیسی ایجاد می کند که برای تعامل با یک جسم ضروری است.
2. ماشه اشمیت هنگامی که سوئیچینگ رخ می دهد، هیسترزیس ایجاد می کند.
3. تقویت کننده. درگیر افزایش دامنه سیگنال است تا به مقدار مورد نیاز برسد.
4. نشانگر LED از وضعیت سوئیچ اطلاع می دهد. همچنین نظارت بر عملکرد را فراهم می کند و کارایی راه اندازی را نشان می دهد.
5. ترکیب. برای محافظت در برابر نفوذ آب و ذرات جامد ضروری است.
6. قاب. با کمک آن، سنسور نصب شده و از انواع مختلف محافظت می شود تاثیرات مکانیکی. ساخته شده از پلی آمید یا برنج و همراه با اتصال دهنده ها.

تعاریف

هنگامی که نیاز به استفاده از سنسور القایی دارید، باید حداقل اصطلاحات مورد نیاز برای کار دلپذیر و راحت را درک کنید. بنابراین آنچه شما باید درک کنید:

1. منطقه فعال این ناحیه در مقابل سطح حساس حسگر القایی است که میدان مغناطیسی در آن بیشترین تمرکز را دارد. قطر این ناحیه معمولاً برابر با اندازه خود دستگاه است.
2. فاصله سوئیچینگ اسمی این یک مقدار نظری فاصله هسته است که تغییر در پارامترهای عملکرد سنسور القایی را در نظر نمی گیرد. رژیم دماو ولتاژ تغذیه عرضه شده
3. ترخیص کار. این فاصله ای است که تضمین می کند عملیات قابل اعتماددستگاه در محدوده ولتاژ و دمای معین.
4. عامل تصحیح. این نشانگر است که مقدار شکاف کار را بسته به نوع فلزی که شیء تأثیر از آن ایجاد شده است تنظیم می کند.

مزایای

چرا سنسورهای القایی اینقدر محبوب هستند؟ این توسط تعدادی از پارامترهایی که آنها دارند تسهیل می شود:

1. دوام و سادگی طراحی و همچنین عدم وجود کنتاکت های کشویی.
2. سنسور القایی را می توان به منابع فرکانس برق متصل کرد.
3. آنها قدرت خروجی نسبتا زیادی دارند که می تواند به ده ها وات برسد.
4. حساسیت قابل توجهی دارند.

خطاها

اما با همه مزایا، سنسورهای القایی معایبی نیز دارند. مهمترین آنها خطا است. معایب زیر مشخص می شود:

1. خطایی که به مشخصه غیرخطی بستگی دارد. دستگاه از اصل استفاده می کند تبدیل القاییمقادیر، که بر اساس عملکرد سنسورهایی است که محدوده خاص خود را دارند، به همین دلیل این مشکل ایجاد می شود.
2. خطای دما یک جزء تصادفی است. از آنجایی که عملکرد دستگاه به دمای سنسورهای مورد استفاده بستگی دارد، خطا می تواند به مقادیر قابل توجهی برسد. بنابراین، محیط عملیاتی مکانیزم از اهمیت بالایی برخوردار است. سنسور القایی معمولاً در 25 درجه در اتاقی با تهویه مناسب کار می کند. تغییر قابل توجه دما به مقدار بالاتر یا پایین تر نامطلوب است.
3. خطای ناشی از تاثیر میدان های الکترومغناطیسی دیگر. یک جزء تصادفی است. به دلیل این واقعیت است که سنسور القایی تحت تأثیر جریان الکتریکی خارجی قرار می گیرد میدانهای مغناطیسی، که می تواند عملکرد دستگاه را بسیار تحت تاثیر قرار دهد. برای جلوگیری از چنین مواردی، تاسیسات الکتریکی صنعتی تقریباً همیشه از فرکانس 50 هرتز استفاده می کنند.

برای به حداقل رساندن احتمال خطا، لازم است تمام تفاوت های ظریف را با دقت بررسی کنید.

سنسور القایی یک مبدل نوع پارامتریک است که اصل عملکرد آن بر اساس تغییر در اندوکتانس است. L یا اندوکتانس متقابل سیم پیچ با هسته، به دلیل تغییر در مقاومت مغناطیسیآر م مدار مغناطیسی سنسور که شامل هسته است.

سنسورهای القایی به طور گسترده در صنعت برای اندازه گیری جابجایی ها استفاده می شوند و محدوده 1 میکرومتر تا 20 میلی متر را پوشش می دهند. همچنین می توانید از سنسور القایی برای اندازه گیری فشار، نیرو، دبی گاز و مایع و غیره استفاده کنید. در این حالت پارامتر اندازه گیری شده با استفاده از عناصر حسگر مختلف به تغییر جابجایی تبدیل می شود و سپس این مقدار به مبدل اندازه گیری القایی عرضه می شود. . در مورد اندازه گیری فشار، عناصر حساس را می توان به صورت غشاهای الاستیک، دم و غیره ساخت. همچنین از آنها به عنوان حسگر مجاورتی استفاده می شود که برای تشخیص اجسام مختلف فلزی و غیرفلزی به صورت غیر تماسی بر روی دستگاه استفاده می شود. اصل "بله" یا "نه".

حوزه های ممکن استفاده از حسگرها بسیار متنوع است.

فناوری اندازه گیری و کنترل صنعتی،

رباتیک،

صنعت خودرو،

لوازم خانگی،

تجهیزات پزشکی.

مزایای:

سادگی و استحکام طراحی، بدون تماس کشویی؛

امکان اتصال به منابع فرکانس برق;

توان خروجی نسبتاً بالا (تا ده ها وات)؛

حساسیت قابل توجه

ایرادات:

- دقت عملکرد به پایداری ولتاژ تغذیه در فرکانس بستگی دارد.

عملیات فقط با جریان متناوب امکان پذیر است.

انواع مبدل ها و ویژگی های طراحی آنها

با توجه به طرح ساخت، سنسورها را می توان به تک و دیفرانسیل تقسیم کرد. یک سنسور تک شامل یک شاخه اندازه گیری، یک سنسور دیفرانسیل شامل دو شاخه است.

نوع سنسور		ترخیص کالا از گمرک متغیر	منطقه شکاف متغیر	شیر برقی
القائی	تنها
	دیفرانسیل
متقابل استقرایی	تنها
	دیفرانسیل

در یک سنسور دیفرانسیل، زمانی که پارامتر اندازه گیری شده تغییر می کند، اندوکتانس دو سیم پیچ یکسان به طور همزمان تغییر می کند و تغییر به همان میزان، اما با علامت مخالف رخ می دهد.

همانطور که مشخص است، اندوکتانس سیم پیچ عبارت است از:

,

جایی که دبلیو– تعداد دورها؛ اف- شار مغناطیسی که در آن نفوذ می کند. - جریان عبوری از سیم پیچ جریان مربوط به MDS است
نسبت:

.

از کجا تهیه کنیم:

,

جایی که
– مقاومت مغناطیسی مبدل

به عنوان مثال، یک سنسور القایی منفرد را در نظر بگیرید. عملکرد آن بر اساس خاصیت یک چوک با شکاف هوا برای تغییر اندوکتانس آن در هنگام تغییر اندازه شکاف هوا است.

متشکل از یوغ 1، سیم پیچ 2، آرمیچر 3 - توسط فنرها نگه داشته می شود.

سیم پیچ 2 با ولتاژ تغذیه AC از طریق مقاومت بار Rn تامین می شود.

جریان در مدار بار به صورت زیر تعریف می شود:

جایی که r د - مقاومت دریچه گاز فعال؛

L - اندوکتانس سنسور

زیرا مقاومت فعال مدار ثابت است، سپس تغییر در جریان من فقط می تواند به دلیل تغییر در جزء القایی رخ دهد.

که به اندازه شکاف هوا  بستگی دارد.

که ، هر مقدار  مربوط به مقدار معینی از I است که باعث ایجاد افت ولتاژ در مقاومت R n می شود:

U out =IR n -

نشان دهنده سیگنال خروجی سنسور است.

می توان وابستگی تحلیلی U را از =f( استخراج کرد، مشروط بر اینکه شکاف به اندازه کافی کوچک باشد و شارهای نشتی نادیده گرفته شوند و مقاومت مغناطیسی آهن نادیده گرفته شود. آر mfدر مقایسه با عدم تمایل مغناطیسی شکاف هوا آر mv .

این عبارت پایانی است:

در دستگاه های واقعی، مقاومت فعال مدار بسیار کمتر از القایی است، سپس عبارت به شکل زیر کاهش می یابد:

که اعتیاد U بیرون =f(  دارای یک کاراکتر خطی (به یک تقریب اول).

ویژگی واقعی به نظر می رسد:

انحراف از خطی بودن در ابتدا با فرض پذیرفته شده توضیح داده می شودآر mf  آر mv .

در کوچک مقاومت مغناطیسی آهن با مقاومت مغناطیسی هوا قابل مقایسه است.

انحراف در کل با این واقعیت توضیح داده می شود که در کل آر L متناسب با مقدار مقاومت فعال می شود -آر n +r د .

به طور کلی، سنسور در نظر گرفته شده دارای تعدادی معایب قابل توجه است:

فاز جریان با تغییر جهت حرکت تغییر نمی کند.

در صورت نیاز به اندازه گیری جابجایی در هر دو جهت، لازم است شکاف هوای اولیه و در نتیجه جریان I 0 تنظیم شود که ناخوشایند است.

جریان بار به دامنه و فرکانس ولتاژ تغذیه بستگی دارد.

در حین کار سنسور، آرمیچر تحت نیروی جاذبه ای به مدار مغناطیسی قرار می گیرد که با هیچ چیزی متعادل نمی شود و در نتیجه خطا را در عملکرد سنسور وارد می کند.

سنسورهای القایی دیفرانسیل (برگشت پذیر) (DID)

DID ترکیبی از دو سنسور برگشت ناپذیر است و به شکل سیستمی متشکل از دو مدار مغناطیسی با آرمیچر مشترک و دو سیم پیچ ساخته شده است. DID به دو منبع برق مجزا نیاز دارد که معمولاً از ترانسفورماتور 5 جداسازی استفاده می شود.

با توجه به شکل هسته مغناطیسی، می توان FID هایی با یک هسته مغناطیسی W شکل، مونتاژ شده از پل های فولادی الکتریکی (در فرکانس های بالاتر از 1000 هرتز، آلیاژهای آهن-نیکل - پرمول استفاده می شود) و استوانه ای - با یک مغناطیسی جامد. هسته مقطع گرد انتخاب شکل حسگر به ترکیب ساختاری آن با دستگاه کنترل شده بستگی دارد. استفاده از هسته مغناطیسی E شکل به دلیل سهولت در مونتاژ سیم پیچ و کاهش ابعاد سنسور می باشد.

برای تغذیه DID، ترانسفورماتور 5 با خروجی نقطه میانی روی سیم پیچ ثانویه استفاده می شود. دستگاه 4 بین آن و انتهای مشترک هر دو سیم پیچ روشن می شود فاصله هوا 0.2-0.5 میلی متر است.

با آرمیچر در وضعیت وسط، چه زمانی در دو طرف شکاف هوا وجود دارد؟ یکسان هستند، مقاومت های القایی سیم پیچ 3 و 3 یکسان است، بنابراین بزرگی جریان های سیم پیچ برابر با I 1 = I 2 و جریان حاصل در دستگاه 0 است.

با انحراف جزئی آرمیچر در یک جهت یا دیگری، تحت تأثیر یک مقدار کنترل شده X، مقادیر شکاف ها و اندوکتانس ها تغییر می کند، دستگاه اختلاف جریان I 1 -I 2 را ثبت می کند، این تابعی از جابجایی آرمیچر از موقعیت متوسط اختلاف جریان معمولاً با استفاده از دستگاه مغناطیسی 4 (میکرو آمپرمتر) با مدار یکسو کننده B در ورودی ثبت می شود.

ویژگی سنسور به شکل زیر است:

قطبیت جریان خروجی بدون توجه به علامت تغییر امپدانس سیم پیچ ها (برای مدار در شکل 1) بدون تغییر باقی می ماند. هنگامی که جهت انحراف آرمیچر از موقعیت متوسط ​​تغییر می کند، فاز جریان در خروجی سنسور به عکس (180 درجه) تغییر می کند. هنگام استفاده از مدارهای یکسو کننده حساس به فاز، می توان نشانه ای از جهت حرکت آرمیچر را از موقعیت وسط به دست آورد.

ویژگی BID با FChV به شکل زیر است:

خطای تبدیل سنسور القایی

ظرفیت اطلاعاتی یک سنسور القایی تا حد زیادی با خطای آن در تبدیل پارامتر اندازه گیری شده تعیین می شود. خطای کل سنسور القایی مجموع است تعداد زیادیاجزای خطا خطاهای زیر در سنسور القایی قابل تشخیص است:

1) خطای ناشی از غیر خطی بودن مشخصه. جزء ضربی خطای کل. با توجه به اصل تبدیل القایی کمیت اندازه گیری شده، که زیربنای عملکرد سنسورهای القایی است، ضروری است و در بیشتر موارد محدوده اندازه گیری سنسور را تعیین می کند. باید در طول توسعه حسگر ارزیابی شود.

2) خطای دما جزء تصادفی با توجه به تعداد زیاد پارامترهای وابسته به دما در اجزای سنسور، خطای جزء می تواند برسد مقادیر زیادو قابل توجه است. در طول توسعه سنسور ارزیابی شود.

3) خطا از تأثیر میدان های الکترومغناطیسی خارجی. جزء تصادفی خطای کل. این به دلیل القای EMF در سیم پیچ سنسور توسط میدان های خارجی و به دلیل تغییر در ویژگی های مغناطیسی مدار مغناطیسی تحت تأثیر میدان های خارجی رخ می دهد. میدان های مغناطیسی با القاء در محل های صنعتی با تاسیسات برق قدرت تشخیص داده می شود
T و فرکانس عمدتا 50 هرتز است. از آنجایی که مدارهای مغناطیسی سنسورهای القایی در القایی 0.1-1 T عمل می کنند، سهم میدان های خارجی حتی در صورت عدم وجود محافظ 0.05-0.005٪ خواهد بود. معرفی صفحه نمایش و استفاده از سنسور دیفرانسیل این کسر را تقریباً دو مرتبه کاهش می دهد. بنابراین، خطای ناشی از تأثیر میدان های خارجی باید تنها در هنگام طراحی سنسورهای با حساسیت کم و با عدم امکان محافظت کافی در نظر گرفته شود. در بیشتر موارد، این جزء خطا قابل توجه نیست.

4) خطای ناشی از اثر مغناطیسی الاستیک. این به دلیل ناپایداری تغییر شکل های مدار مغناطیسی در هنگام مونتاژ سنسور (جزء افزودنی) و به دلیل تغییر در تغییر شکل ها در حین کار سنسور (جزء تصادفی) رخ می دهد. محاسبات با در نظر گرفتن وجود شکاف در هسته مغناطیسی نشان می دهد که تأثیر ناپایداری تنش های مکانیکی در هسته مغناطیسی باعث ناپایداری سیگنال خروجی سنسور سفارش می شود.
، و در بیشتر موارد ممکن است این جزء به طور خاص در نظر گرفته نشود.

5) خطای ناشی از اثر کرنش سنج سیم پیچ. جزء تصادفی هنگام پیچیدن سیم پیچ سنسور، تنش مکانیکی در سیم ایجاد می شود. تغییر در این تنش های مکانیکی در حین کار سنسور منجر به تغییر در مقاومت DC سیم پیچ و در نتیجه تغییر در سیگنال خروجی سنسور می شود. معمولاً برای سنسورهایی که به درستی طراحی شده اند، یعنی این جزء نباید به طور خاص در نظر گرفته شود.

6) خطا از کابل اتصال. این به دلیل ناپایداری مقاومت الکتریکی کابل تحت تأثیر دما یا تغییر شکل و به دلیل دریافت EMF در کابل تحت تأثیر میدان های خارجی رخ می دهد. این یک جزء تصادفی از خطا است. اگر مقاومت خود کابل ناپایدار باشد، خطا در سیگنال خروجی سنسور
. طول کابل های اتصال 1 تا 3 متر و به ندرت بیشتر است. هنگام ساخت کابل از سیم مسیسطح مقطع
مقاومت کابل کمتر از 0.9 اهم، ناپایداری مقاومت
. از آنجایی که امپدانس سنسور معمولاً بیشتر از 100 اهم است، خطای خروجی سنسور می تواند به اندازه
. بنابراین برای سنسورهایی که در حالت کار مقاومت کمی دارند باید خطا را تخمین زد. در موارد دیگر قابل توجه نیست.

7) خطاهای طراحی تحت تأثیر دلایل زیر ایجاد می شود: تأثیر نیروی اندازه گیری بر تغییر شکل قطعات حسگر (افزودنی)، تأثیر تفاوت در نیروی اندازه گیری بر ناپایداری تغییر شکل ها (ضربی)، تأثیر میله اندازه گیری راهنماهای انتقال پالس اندازه گیری (ضربی)، ناپایداری انتقال پالس اندازه گیری به دلیل شکاف ها و برگشت قطعات متحرک (تصادفی). خطاهای طراحی در درجه اول توسط نقص در طراحی عناصر مکانیکی سنسور مشخص می شود و مختص سنسورهای القایی نیست. این خطاها با استفاده از روش های شناخته شده برای ارزیابی خطاهای انتقال سینماتیکی دستگاه های اندازه گیری ارزیابی می شوند.

8) خطاهای تکنولوژیکی. آنها به دلیل انحرافات تکنولوژیکی در موقعیت نسبی قطعات حسگر (افزودنی)، پراکندگی در پارامترهای قطعات و سیم پیچ ها در حین ساخت (افزودنی) و تأثیر شکاف های تکنولوژیکی و تداخل در اتصال قطعات و راهنماها (تصادفی) ایجاد می شوند. ).

خطاهای تکنولوژیکی در ساخت عناصر مکانیکی ساختار سنسور نیز مختص یک سنسور القایی نیست، آنها با استفاده از روش های معمول برای دستگاه های اندازه گیری مکانیکی ارزیابی می شوند. خطاها در ساخت هسته مغناطیسی و سیم پیچ حسگر منجر به تغییرات در پارامترهای سنسور و مشکلاتی می شود که در اطمینان از تعویض پذیری دومی ایجاد می شود.

9) خطای ناشی از پیری سنسور. این جزء خطا اولاً به دلیل سایش عناصر متحرک ساختار سنسور و ثانیاً به دلیل تغییر در زمان مشخصات الکترومغناطیسی مدار مغناطیسی سنسور ایجاد می شود. خطا را باید تصادفی در نظر گرفت. هنگام ارزیابی خطا ناشی از سایش، محاسبه سینماتیک مکانیزم سنسور در هر مورد خاص در نظر گرفته می شود. در مرحله طراحی سنسور، در این مورد، توصیه می شود عمر مفید سنسور را در شرایط عملکرد عادی آن تنظیم کنید، که در طی آن خطای اضافی ناشی از سایش از مقدار مشخص شده تجاوز نمی کند.

خواص الکترومغناطیسی مواد در طول زمان تغییر می کند.

در بیشتر موارد، فرآیندهای مشخص تغییرات در ویژگی های الکترومغناطیسی در 200 ساعت اول پس از عملیات حرارتی و مغناطیس زدایی مدار مغناطیسی به پایان می رسد. در آینده عملا ثابت می مانند و نقش مهمی در خطای کلی سنسور ندارند.

بررسی مولفه های خطای یک سنسور القایی، ارزیابی نقش آنها در تشکیل خطای کلی سنسور را ممکن می سازد. در بیشتر موارد، عوامل تعیین کننده خطای غیرخطی بودن مشخصه و خطای دمای مبدل است.

محاسبه سنسورهای جابجایی القایی

هدف از محاسبه یک مبدل اندازه‌گیری القایی، تعیین پارامترهای طراحی آن با توجه به ویژگی‌های اندازه‌شناسی داده شده یا محاسبه ویژگی‌های اندازه‌شناسی یک طرح معین از مبدل اندازه‌گیری القایی است.

این محاسبات مربوط به تئوری مدارهای الکترومغناطیسی است. مشخصات مترولوژیکی اصلی مبدل اندازه گیری القایی عبارتند از:

1) محدوده اندازه گیری با خطای مجاز
;

2) حساسیت تبدیل (نسبی)
;

3) خطای تبدیل (نسبی) .

به عنوان پارامترهای طراحی مبدل القایی که مشخصه های اندازه شناسی آن را تعیین می کند، باید ابعاد هندسی هسته مغناطیسی و مواد آن، ابعاد هندسی و تعداد دور سیم پیچ مبدل را در نظر گرفت.

از نقطه نظر محاسباتی، مبدل های اندازه گیری القایی را می توان به سه نوع تقسیم کرد: مبدل هایی با طول متغیر شکاف های غیر مغناطیسی در هسته مغناطیسی، مبدل هایی با سطح متغیر شکاف های غیر مغناطیسی در هسته مغناطیسی و شیر برقی. مبدل ها

مقدار خروجی مبدل اندازه گیری القایی امپدانس آن است که مدول آن توسط وابستگی تعیین می شود.
، جایی که
– فاکتور کیفیت مبدل

اندوکتانس مبدل در درجه اول به پارامترهای طراحی مبدل و ویژگی های الکترومغناطیسی عناصر آن (در محدوده فرکانس کاری) بستگی دارد. مقادیر و همچنین به طور قابل توجهی به حالت عملکرد مبدل و به ویژه فرکانس بستگی دارد . در این راستا، ماژول امپدانس مبدل مقدار معینی فقط برای حالت کار ثابت مبدل خواهد بود.

از سوی دیگر، ویژگی بارز فاکتور کیفیت است وابستگی ضعیف این مقدار (در محدوده عملکرد حالت های مبدل) به حالت عملکرد مبدل و مقدار ورودی است.

ملاحظات فوق توصیه به استفاده از دو کمیت نسبتاً پایدار را برای مشخص کردن یک مبدل اندازه گیری القایی نشان می دهد. و .

علاوه بر این، با یک خطای کوچک در نتیجه در موارد عملی، می توان قبول کرد
و به جای وابستگی
وابستگی را در نظر بگیرید
، دومی را به عنوان تابع تبدیل مبدل اندازه گیری القایی در نظر می گیریم.

روش های مورد استفاده برای محاسبه مبدل های القایی بر اساس تئوری مدارهای مغناطیسی با شکاف است. محاسبات اولیه به شرح زیر است: شار مغناطیسی در هسته مغناطیسی
، جایی که
- نیروی مغناطیسی سیم پیچ مبدل، - مقاومت پیچیده مغناطیسی هسته ها و شکاف های مغناطیسی؛

اندوکتانس مبدل
، جایی که
- تعداد دور سیم پیچ مبدل.

حل مسئله به تعیین مقاومت مغناطیسی مدار مغناطیسی ختم می شود. دومی از مقاومت مغناطیسی بخش های فرومغناطیسی و غیر مغناطیسی مدار تشکیل شده است
، جایی که ,
- مقاومت مغناطیسی فعال کل و مقاومت مغناطیسی واکنشی کل.

برای پیدا کردن و
نسبت های زیر پیشنهاد شده است:

;
,

جایی که
,
- مقاومت مغناطیسی فعال و واکنشی خاص، ,- طول و سطح مقطع مقاطع همگن مدار مغناطیسی.

مقاومت فعال خاص
خواص مغناطیسی مواد هسته مغناطیسی را در نظر می گیرد و از رابطه تعیین می شود

.

مقاومت مغناطیسی واکنشی خاص
تلفات هسته مغناطیسی را در درجه اول از جریان های گردابی در نظر می گیرد، که تا حد زیادی نه تنها توسط مواد هسته مغناطیسی، بلکه با طراحی آن نیز تعیین می شود. اگر اثر سطحی در مدار مغناطیسی مبدل ضعیف بیان شود، گرفتن آن مجاز است
. با در نظر گرفتن موارد فوق، در محاسبات عملی اغلب گرفته می شود

، جایی که ,- طول و سطح مقطع شکاف های غیر مغناطیسی.

طرح هایی برای اتصال سنسورهای القایی

مدار روشن کردن سنسور جابجایی القایی آن را با یک مبدل اندازه گیری ثانویه الکتریکی هماهنگ می کند و تغییر امپدانس سنسور را به تغییر در جریان یا ولتاژ الکتریکی تبدیل می کند. مبدل‌های ثانویه الکتریکی دستگاه‌های اندازه‌گیری القایی در طیف گسترده‌ای از دستگاه‌های الکتریکی که برای اندازه‌گیری مقادیر مختلف غیر الکتریکی طراحی شده‌اند، مشترک هستند.

یک سنسور اندازه القایی را می توان در هر مدار اتصالی به طور مستقیم یا به عنوان بخشی از یک مدار تشدید موازی یا سری قرار داد. استفاده از اتصال سنسور به مدار تشدید، در برخی موارد، امکان افزایش حساسیت اندازه گیری و بهبود خطی بودن ویژگی های سنسور را فراهم می کند. از این منظر، تمام مدارهای سوئیچینگ برای سنسورهای القایی را می توان به مدارهای غیر تشدید تقسیم کرد که در آن سنسور القایی مستقیماً به مدار متصل می شود و مدارهای رزونانسی که در آن سنسور القایی به عنوان بخشی از مدار در مدار قرار می گیرد. یک مدار نوسانی

صرف نظر از تقسیم بندی قبلی، از انواع مدارات زیر برای اتصال سنسورهای القایی استفاده می شود:

سریال (مدار ژنراتور جریان)؛

مدار تقسیم کننده ولتاژ؛

پیاده رو؛

فرکانس؛

تبدیل کننده

نوع مدار مورد استفاده بستگی به استفاده از سنسور دارد - القایی یا القایی متقابل. علاوه بر این، ظاهر همان نوع مدار زمانی تغییر می کند که یک سنسور ساده و دیفرانسیل گنجانده شود.

مدارهای ترتیبی

که در

شکل 4.8.1.1

گزینه های مدارهای ترتیبی در شکل 4.8.1.1 نشان داده شده است. سنسور القایی با ولتاژ متناوب تغذیه می شود . مقدار جریان در سنسور در یک ولتاژ تغذیه ثابت به مقاومت آن بستگی دارد:
، جایی که
- فرکانس منبع تغذیه دایره ای مدار،
- فاکتور کیفیت سنسور - مقاومت در برابر از دست دادن سنسور، - فرکانس جریان تامین کننده سنسور.

حساسیت تبدیل مدار سریال

.

تغییر جریان (سیگنال خروجی) هنگامی که امپدانس سنسور تغییر می کند

,

جایی که
– ضریب تبدیل مدار سوئیچینگ.

مدار به تغییرات ولتاژ تغذیه حساس است و فرکانس جریان تغذیه با استفاده از یک مدار متوالی ساده برای اتصال یک سنسور القایی، دستیابی به حساسیت و دقت بالا در اندازه گیری ها غیرممکن است.

مدار سری می تواند غیر تشدید یا رزونانس باشد (به 4.8.1.1 c مراجعه کنید). در مدار تشدید، جریان در مدار با مقاومت مدار تشدید، متشکل از اندوکتانس سنسور تعیین می شود. و خازن . وقتی تغییر می کند این مقاومت تغییر می کند و باعث تغییر جریان می شود.

اگر فرکانس ولتاژ تغذیه با فرکانس طبیعی مدار نوسانی منطبق است
، سپس مقاومت مدار نوسانی سری حداقل است و موازی حداکثر است. هنگامی که اندوکتانس سنسور تغییر می کند برابری فرکانس ها نقض خواهد شد و مقاومت

مدار سریال افزایش می یابد و مدار موازی کاهش می یابد. جریان در مدار بر این اساس تغییر خواهد کرد. حساسیت مدارهای سری رزونانسی چندین برابر حساسیت مدارهای سری غیررزونانسی است.

که در گزینه ای برای مدار ترتیبی برای روشن کردن سنسور دیفرانسیل در شکل 4.8.1.2 نشان داده شده است. هر نیمه از سنسور و با جریان متناوب با ولتاژ تغذیه می شود . هنگامی که اندازه اندازه گیری شده تغییر می کند، یک اندوکتانس کاهش می یابد و دیگری به همان مقدار افزایش می یابد. جریان در مدارهای سیم پیچ سنسور بر این اساس تغییر می کند. این جریانات و توسط دیودها اصلاح می شود
و
و با قطبیت مخالف از جریان متر A عبور می کند. جریان سنج تفاوت جریان ها را در مدارهای سیم پیچ نشان می دهد و
. با امپدانس های برابر
جریان در مدارهای آنها برابر خواهد بود و آمپرمتر صفر را نشان می دهد. هنگامی که اندازه اندازه گیری شده تغییر می کند، برابری مقاومت ها نقض می شود و قرائت آمپرمتر با صفر متفاوت خواهد بود.

جهت جریان از آمپرمتر بستگی به این دارد که کدام سیم پیچ در مدار باشد یا جریان در حال حاضر بیشتر است.

چنین مدارهایی برای اتصال سنسورهای القایی دیفرانسیل، که نه تنها به مقدار جابجایی میله اندازه گیری از موقعیت صفر، بلکه به جهت جابجایی نیز پاسخ می دهند، حساس به فاز نامیده می شوند.

مدارهای تقسیم کننده ولتاژ

هنگام اتصال با استفاده از مدار تقسیم کننده ولتاژ، سنسور به صورت سری با مقداری مقاومت ثابت به مدار متصل می شود ، که به طور کلی می تواند پیچیده باشد. مقاومت اضافی می تواند مثلاً یک مقاومت، اندوکتانس یا خازن باشد (شکل 4.8.2.1 را ببینید). هنگامی که مدار با ولتاژ متناوب تغذیه می شود، ولتاژ سنسور که با یک ولت متر V از یک نوع یا دیگری اندازه گیری می شود، به امپدانس سنسور بستگی دارد. در صورت تحقق شرط
، آن

,

که از آن نتیجه می شود که ولتاژ روی سنسور با مقدار اندوکتانس آن نسبت مستقیم دارد.

حساسیت ولتاژ مدار

.

سیگنال خروجی مدار سوئیچینگ هنگامی که امپدانس سنسور تغییر می کند

از طرف دیگر، ولتاژ خروجی مدار تقسیم کننده ولتاژ به بزرگی ولتاژ تغذیه نیز بستگی دارد. و فرکانس جریان تغذیه . تأیید آن آسان است
و
; بنابراین، پایداری منبع تغذیه در فرکانس و ولتاژ، خطا در تبدیل سیگنال اندازه گیری توسط مدار تقسیم کننده ولتاژ را تعیین می کند.

گنجاندن سنسور دیفرانسیل در مدار تقسیم کننده ولتاژ در شکل 4.8.2.2 نشان داده شده است. سیم پیچ سنسور و یک تقسیم کننده ولتاژ تشکیل می دهد که با جریان متناوب تغذیه می شود.

هنگام تغییر اندوکتانس سیم پیچ ها، مقاومت کلی آنها و افت ولتاژ در سیم پیچ ها تغییر می کند. این افت ولتاژ توسط دیودها اصلاح می شود
و
. خازن ها و برای صاف کردن موج های ولتاژ اصلاح شده و مقاومت ها استفاده می شود ,,مقاومت های بار برای یکسو کننده ها هستند.

ولت متر نشانگر V به همان قطب های یکسو کننده ها متصل است. در این حالت، تفاوت ولتاژ در سیم پیچ های سنسور را نشان می دهد و . وقتی اندوکتانس سیم‌پیچ‌ها با هم برابر باشند، امپدانس‌ها و افت ولتاژ آن‌ها نیز برابر است. ولت متر صفر را نشان خواهد داد. تنظیم قرائت صفر ولت متر در هنگام راه اندازی می تواند با استفاده از یک مقاومت متغیر انجام شود. .

مدارهای پل

مدار سوئیچینگ پل در نسخه های مختلف کاربرد بسیار گسترده ای برای سوئیچینگ سنسورهای القایی پیدا کرده است (شکل 4.8.3.1 را ببینید). فرم کلیمدارهای پل برای روشن کردن سنسور القایی غیر دیفرانسیل در شکل نشان داده شده است. در صورت تحقق شرط

جی de زاویه فاز مقاومت پیچیده مربوطه، سپس ولتاژ خروجی است برابر با صفر است و پل در این حالت متعادل یا متعادل است. شرایط تعادل مدار پل به شرح زیر است: "برای تعادل مدار پل، لازم است که محصولات ماژول های مقاومت های پیچیده در سراسر بازوهای خوابیده پل، و همچنین مجموع تغییر فاز آنها. زاویه ها با یکدیگر برابرند.» هنگامی که اندوکتانس سنسور تغییر می کند، شرایط تعادل پل نقض می شود و ولتاژ خروجی پل با تغییر اندوکتانس متناسب است.

شانه های یک مدار پل در حالت کلی مقاومت های پیچیده ای هستند و در مدارهای کلیدزنی خاص می توان با اتصال مقاومت ها، سلف ها یا خازن ها اجرا کرد. نمونه ای از اجرای مدار پل در شکل 4.8.3.1 نشان داده شده است. یک بازوی پل، اندوکتانس سنسور است بازوی دوم – اندوکتانس جبرانی ، سوم و چهارم توسط مقاومت تشکیل شده است ,و . برای مقاومت ها، زاویه فاز
. برای سلف ها
. در این راستا می توان از وضعیت تعادل مدار پل اطمینان حاصل کرد. متعادل کردن مدار پل برای یک مقدار خاص هنگامی که تنظیم با یک مقاومت انجام می شود یا با تغییر اندوکتانس جبران .

م مدارهای هسته با اندوکتانس جبرانی همیشه در اجرای عملی مناسب نیستند. در این راستا، مدارهای مبتنی بر عناصر مقاومتی-خازنی ساده‌تر هستند (شکل 4.8.3.1 ج را ببینید). خازن به منظور اطمینان از برابری مجموع زوایای فاز در سراسر بازوهای خوابیده پل به مدار وارد می شود. تنظیم مقاومت زاویه تغییر فاز مورد نیاز بازوی متشکل از مقاومت ها تنظیم می شود , ، تا اندازه ای و خازن و دراز کشیدن به صورت ضربدری نسبت به شانه با . تنظیم مقاومت رسیدن به تحقق شرط برابری محصولات ماژول های مقاومت در سراسر بازوهای دروغ. بنابراین، هر دو عنصر تنظیم و به طور همزمان برای تعادل مدار پل استفاده می شود.

مدار پل همچنین برای فعال کردن سنسورهای دیفرانسیل استفاده می شود. در مدار شکل 4.8.3.2 a)، دو بازوی پل توسط اندوکتانس سیم‌پیچ‌های سنسور دیفرانسیل و دو بازوی دیگر توسط مقاومت‌ها تشکیل شده‌اند. ,و . از آنجایی که سیم پیچ های حسگر دارای طراحی یکسان و پارامترهای یکسان هستند، زوایای تغییر فاز برای آنها نزدیک است و وضعیت تعادل دوم مدار پل به طور خودکار تضمین می شود.

برای متعادل کردن مدار پل با مقادیر اندوکتانس نابرابر و در طول فرآیند راه اندازی از یک مقاومت استفاده می شود ، که تحقق اولین شرط تعادل مدار پل را به دست می آورد.

در مدار پل نشان داده شده در شکل 4.8.3.2 ب)، بازوهای پل، اندوکتانس های حسگر هستند. و ، و همچنین سیم پیچ ترانسفورماتور
و مقاومت . در این مدار، اشاره گر از طریق یک ترانسفورماتور به مورب اندازه گیری پل متصل می شود
. این گنجاندن امکان تطبیق مقاومت خروجی مدار پل و مقاومت کنتور را برای به دست آوردن بیشترین حساسیت ممکن می سازد.

مقاومت در حین نصب، مدار پل را متعادل می کند.

شکل 4.8.3.2 c)، c نموداری شبیه به نمودار نشان داده شده در شکل 4.8.3.2 a)، a را نشان می دهد، اما در این مورد هدف مورب های پل تغییر کرده است.

تمام مدارهای پل در نظر گرفته شده در حالت پل نامتعادل عمل می کنند، که در آن تغییر در اندوکتانس سنسور اندازه منجر به تغییر متناسب در ولتاژ خروجی در مورب اندازه گیری پل می شود.

ولتاژ خروجی پل نامتعادل

,

جایی که
- تغییر نسبی در مقاومت کل یک بازو (سیم پیچ سنسور) مدار پل. – ضریب تبدیل مدار پل (ضریب شانه).

اندازه با نسبت زوایای جابجایی فاز مقاومت های پیچیده بازوهای مجاور تعیین می شود.

روابط فاز بازوهای پل مجاور:

الف – در فاز، ب – تربیع، ج – ضد فاز.

از این دیدگاه مدارهای پل به دو دسته تقسیم می شوند

در عمل، فقط مدارهای پل درون فاز و چهارتایی برای تعویض سنسورهای اندازه القایی استفاده می شود و بنابراین
.

عبارت برای ماژول ولتاژ خروجی بدون در نظر گرفتن تغییر فاز نوشته شده است. از این عبارت به راحتی می توان به پایداری ولتاژ خروجی پی برد
به پایداری ولتاژ تغذیه بستگی دارد و فرکانس توان (در مورد دوم، هنگامی که فرکانس تغییر می کند، ). که در آن

,
.

از آنجایی که به طور کلی می توان اولین شرط تعادل یک مدار پل AC را نوشت

,

سپس تابع تبدیل یک مدار پل متعادل (با یک بازوی متعادل کننده ) فرم را خواهد داشت

و
.

هنگامی که یک سنسور القایی دیفرانسیل در مدار پل گنجانده شده است، مقدار باید با عبارات جایگزین شود و
، جایی که
- تغییر نسبی امپدانس نیمه سیم پیچ سنسور دیفرانسیل در طول جابجایی اندازه گیری شده ورودی
.

مدار سوئیچینگ فرکانس

D برای تبدیل اندوکتانس حسگر به فرکانس جریان متناوب، از مدارهای ژنراتور استفاده می شود (شکل 4.8.4 را ببینید). اساس مدار ژنراتور یک مدار نوسانی است که از اندوکتانس سنسور تشکیل شده است و ظرفیت ثابت .

مدار در مدار یک ژنراتور الکترونیکی G قرار دارد که یک ولتاژ متناوب با فرکانس برابر با فرکانس طبیعی مدار نوسانی تولید می کند.

هنگامی که اندوکتانس سنسور تغییر می کند، فرکانس در خروجی ژنراتور تغییر می کند که توسط فرکانس متر اندازه گیری می شود. فرکانس ژنراتور عمدتاً به اندوکتانس سنسور بستگی دارد و به مقاومت تلفات آن بستگی ندارد (این فقط به عنوان تقریب اول صادق است). از آنجایی که مقاومت از دست دادن سنسور معمولاً به شدت به عوامل خارجی مختلف وابسته است، حذف تأثیر آن بر نتایج اندازه‌گیری، دقت اندازه‌گیری‌ها را بهبود می‌بخشد.

مدار ژنراتور را می توان برای روشن کردن سنسورهای غیر دیفرانسیل و دیفرانسیل استفاده کرد. در مورد دوم، دو مدار نوسانی متشکل از هر سیم پیچ سنسور و خازن وجود دارد. و و دو ژنراتور G1 و G2. فرکانس های هر دو ژنراتور و به یک میکسر تغذیه می شوند که فرکانس اختلاف را انتخاب می کند. این فرکانس اختلاف به نوبه خود توسط فرکانس متر اندازه گیری می شود. انتخاب ظروف و ژنراتورها به گونه ای تنظیم می شوند که در یکی از موقعیت های انتهایی میله اندازه گیری سنسور شرایط برقرار باشد.
و
. سپس قرائت های فرکانس متر متناسب با میزان جابجایی میله اندازه گیری از موقعیت انتهایی آن خواهد بود.

حساسیت تبدیل مدار سوئیچینگ فرکانس

و حساسیت نسبی

.

مقایسه حساسیت مدار تبدیل فرکانس با حساسیت مدارهای توصیف شده دیگر نشان می دهد که حساسیت نسبی آن 2 برابر کمتر است، همانطور که از فرمول زیر است.

مدار اتصال ترانسفورماتور

که در سنسورهای القایی متقابل با استفاده از مدار ترانسفورماتور متصل می شوند. مدار ترانسفورماتور برای روشن کردن سنسور القایی متقابل غیر دیفرانسیل در شکل 4.8.5 نشان داده شده است. یک سیم پیچ سنسور با ولتاژ متناوب ثابت تغذیه می شود . به دلیل جفت مغناطیسی بین سیم پیچ ها، در سیم پیچ دوم یک emf القا می شود که توسط یک ولت متر مناسب اندازه گیری می شود.

تغییر در اندازه اندازه گیری شده منجر به تغییر در اتصال بین سیم پیچ ها و تغییر در EMF در سیم پیچ ثانویه می شود. بنابراین، emf در خروجی سیم پیچ ثانویه به اندازه اندازه گیری شده بستگی دارد.

ولتاژ روی سیم پیچ ثانویه
,

جایی که
- اندوکتانس متقابل سیم پیچ های اولیه و ثانویه؛ - اندوکتانس سیم پیچ اولیه.

اگر فرض کنیم که اندوکتانس متقابل M ثابت بماند، سیگنال خروجی مدار سوئیچینگ

,

جایی که
;
.

آخرین عبارت زمانی معتبر است که در مدار سیم پیچ ثانویه بار وجود نداشته باشد. برای مدار قدرت در این مورد، بار عمدتاً امپدانس سیم پیچ اولیه است.

مدار ترانسفورماتور دیفرانسیل با وجود دو سیم پیچ ثانویه سنسور متمایز می شود. ولت متر اندازه گیری در این مورد اختلاف ولتاژ در سیم پیچ ها را اندازه گیری می کند.

مدار ترانسفورماتور برای اتصال سنسورهای القایی بسیار ساده است و عملاً به هیچ عنصر اضافی نیاز ندارد. با این حال، طراحی سنسور پیچیده تر می شود، نیاز به چندین سیم پیچ و تعداد مربوطه سیم های اتصال وجود دارد.

سنسورهای القایی

سنسورهای القایی برای تبدیل سرعت حرکات خطی و زاویه ای به EMF طراحی شده اند. آنها سنسورهای نوع ژنراتور هستند. اصل عملکرد سنسورهای القایی بر اساس قانون القای الکترومغناطیسی است. سیگنال خروجی سنسورهای القایی EMF است که متناسب با سرعت تغییر شار مغناطیسی عبوری از پیچ های سیم پیچ است. این تغییر به دلیل حرکت سیم پیچ در یک میدان مغناطیسی ثابت یا به دلیل چرخش سلف فرومغناطیسی نسبت به سیم پیچ ثابت رخ می دهد.

تفاوت اصلی بین سنسورهای القایی و القایی این است که از یک میدان مغناطیسی ثابت به جای یک میدان متناوب استفاده می کنند (حسگرهای القایی از شبکه جریان متناوب تغذیه می شوند). میدان مغناطیسی ثابت در سنسورهای القاییبه دو صورت ایجاد می شود: آهنرباهای دائمی یا سیم پیچی که توسط جریان مستقیم حرکت می کنند.

در شکل 6.19، آنمودار یک سنسور با سیم پیچی W 2 را نشان می دهد که در یک شکاف هوا قرار گرفته است که در آن یک شار مغناطیسی ثابت F توسط یک سیم پیچ W 1 ایجاد می شود. گنجانده شده در فشار ثابت. هنگامی که یک سیم پیچ در یک میدان مغناطیسی حرکت می کند، یک emf متناسب با سرعت حرکت در آن القا می شود:

جایی که ک - ضریب تناسب بسته به تعداد چرخش W 2 و پارامترهای طراحی سنسور

در شکل 6.19، بسنسوری را نشان می دهد که در آن یک شار مغناطیسی ثابت با استفاده از یک آهنربای دائمی با قطعات قطبی ایجاد می شود. emf القا شده در یک سیم پیچ دوار متناسب با سرعت چرخش Ω است:

در هر دوی این سنسورها، سیم‌پیچ‌ها متحرک هستند، بنابراین برای حذف سیگنال خروجی (EMF) از آنها، سیم‌پیچ‌های جریان انعطاف‌پذیر یا حلقه‌های لغزنده با برس‌ها لازم است.

سنسور القایی نیز می تواند طراحی متفاوتی داشته باشد: با یک سیم پیچ ثابت و یک آهنربای دائمی چرخان (شکل 6.19، V).قابلیت اطمینان به دلیل عدم وجود تماس کشویی افزایش می یابد. راه ممکن دیگری برای افزایش قابلیت اطمینان سنسور مطابق نمودار در شکل وجود دارد. 6.19، ب:هم سیم پیچ و هم آهنربای دائمی ثابت هستند و در شکاف بین آنها یک حلقه فرومغناطیسی با بریدگی می چرخد ​​(شکل 6.19، d) یا عنصر دیگری که رسانایی مغناطیسی متفاوتی در امتداد محورهای متقابل عمود بر هم دارد. هنگام چرخش، شار عبوری از صفحه سیم پیچ تغییر می کند.

در حسگرها (شکل 6.19، ب، ج، د)فرکانس EMF می تواند به عنوان سیگنال خروجی استفاده شود. اصل عملکرد آنها اساساً مانند ژنراتورهای سنکرون است. برای اندازه گیری سرعت چرخش از ماشین های الکتریکی کم توان مخصوص - تاکو ژنراتورها - نیز استفاده می شود.

تاکوژنراتور DC دارای یک سیم پیچ تحریکی است که هنگام تغذیه ایجاد می کند دی سیشار مغناطیسی F. هنگامی که آرمیچر می چرخد، یک emf متناسب با فرکانس چرخش در آن ایجاد می شود. p: E= kFp،جایی که ک - ثابت تعیین شده توسط طراحی

فرکانس چرخش پمعمولاً بر حسب 1/min (دور در دقیقه) بیان می شود و به سرعت چرخش مربوط می شود اصطلاح:

با استفاده از یک کموتاتور و برس ها، سیگنال خروجی به صورت ولتاژ اصلاح شده به بار عرضه می شود.

تاکوژنراتور جریان متناوب دارای دو سیم پیچ روی استاتور است که یکی نسبت به دیگری 90 درجه جابجا شده است. یک سیم پیچ به شبکه AC متصل است. هنگامی که روتور، ساخته شده به شکل یک استوانه رسانای الکتریکی جدار نازک، می چرخد، یک EMF متغیر در سیم پیچ دیگری القا می شود که متناسب با فرکانس چرخش است. پ.برای بهبود پایداری دما، کنستانتان به عنوان یک ماده روتور توخالی استفاده می شود.

تاکوژنراتورها دارند حساسیت بالاو قدرت سیگنال خروجی یک عیب مشترک همه سنسورهای ژنراتور، وابستگی سیگنال خروجی به مقاومت بار است.

برگشت