Principe de fonctionnement du capteur inductif. Qu'est-ce qu'un capteur inductif ? Différents types de capteurs inductifs

On retrouve des capteurs de proximité sans contact dans les dispositifs médicaux, dans le cadre de lignes industrielles automatisées, dans appareils ménagers. L'un des principaux fabricants mondiaux de produits d'automatisation, Autonics, propose des capteurs de proximité sans contact dans les séries (inductives) et (capacitives).

Quel est le point commun entre l’inductosine ? fraiseuse, écran tactile du smartphone, capteur de fermeture de porte de voiture et lampe avec allumage automatique? La réponse est que toutes les applications ci-dessus utilisent des capteurs de proximité.

Les capteurs de proximité sont des éléments qui permettent de détecter la présence, l'approche ou le retrait de divers objets. Il s'agit d'une classe d'appareils assez large (Figure 1).

En fonction du type d'interaction avec un objet, les capteurs de proximité sont divisés en contact et sans contact.

Des exemples frappants de capteurs de contact sont les interrupteurs de fin de course (par exemple, les capteurs de fermeture de porte dans les voitures).

Les capteurs de contact peuvent non seulement remplir la fonction d'allumage et d'extinction, mais également déterminer la position d'un objet, par exemple des capteurs de niveau de carburant résistifs. Pour eux, la sortie est un signal analogique - une valeur de résistance proportionnelle au niveau de liquide.

Les avantages des capteurs de contact sont leur facilité de conception et d'utilisation. Parmi leurs inconvénients, on peut noter la présence de pièces mécaniques mobiles et l'impossibilité, dans la plupart des cas, de créer haut niveau résistance à la poussière et à l'humidité, ce qui entraîne une réduction de la durée de vie. Durée de vie beaucoup plus longue et protection maximale contre impact négatif environnement externe avoir des capteurs sans contact.

Les capteurs sans contact sont divisés en deux groupes : les capteurs de position et les interrupteurs. La fonction principale des détecteurs de proximité est de relayer l'état de sortie lorsqu'un objet est détecté. Dans les capteurs de position, le signal de sortie est généré en fonction de la distance à l'objet.

Chaque groupe contient des capteurs avec différentes technologies de détection : inductives, capacitives et photoélectriques.

Considérons les commutateurs inductifs et capacitifs sans contact fabriqués par Autonics.

Conception et principe de fonctionnement des capteurs de proximité inductifs et capacitifs

Les capteurs capacitifs et inductifs sont capables de détecter la présence d'un objet sans contact direct avec celui-ci. Dans le même temps, les interrupteurs inductifs ne sont sensibles qu'aux objets métalliques, tandis que les interrupteurs capacitifs sont capables de détecter tout objet dont la constante diélectrique est différente de l'air (par exemple, l'eau, le bois, le métal, le plastique, etc.). Considérons le principe de fonctionnement de chaque capteur séparément.

L'élément principal d'un capteur inductif est un inducteur (Figure 2). Il est connecté au générateur. La tension électrique alternative à ses bornes provoque un champ magnétique alternatif. Les lignes de champ seront perpendiculaires à la direction du courant dans les spires de la bobine.

S'il n'y a pas d'objets métalliques à proximité de la bobine, les lignes de champ magnétique sont fermées dans l'air. Et l'amplitude des vibrations électriques sera maximale.

Si un objet métallique est rapproché de la bobine, une partie croissante des lignes électriques commencera à se fermer à travers elle. L'inductance de la bobine commencera à augmenter. Ce processus est similaire au processus d’insertion d’un noyau. Dans ce cas, une augmentation de l'inductance entraînera une diminution de l'amplitude et/ou de la fréquence des oscillations.

Si un tel système est équipé d'un détecteur, alors en modifiant l'amplitude du signal, on peut juger de la présence d'un objet métallique, de son approche ou de sa distance.

Le fonctionnement d'un capteur capacitif, comme son nom l'indique, repose sur l'utilisation de couplages capacitifs. Le capteur lui-même est en fait l’une des plaques d’un condensateur spatial. La deuxième couverture est la terre. L'air agit principalement comme un diélectrique. Puisque la constante diélectrique de l’air est faible (ε = 1), la capacité d’un tel condensateur est faible. Si un objet avec une valeur ε plus élevée commence à s'approcher du capteur, alors la capacité totale commencera à augmenter (Figure 3).

Ainsi, par la taille de la capacité on peut juger de la présence d'un objet, de son approche ou de sa distance. Dans ce cas, le matériau de l'objet peut être presque n'importe quoi ; seule la valeur de sa constante diélectrique est importante.

Généralement, les mesures sont effectuées à l'aide de circuits qui convertissent la capacité en fréquence ou en amplitude d'oscillations, mesurées à l'aide d'un détecteur. De ce fait, comme dans le cas d'un capteur inductif, deux éléments obligatoires sont nécessaires : un générateur et un détecteur (Figure 4).

Les commutateurs capacitifs et inductifs ont un signal de sortie de type relais - « on » ou « off » (Figure 5). Pour cette raison, le circuit du capteur comporte un élément de commutation - un déclencheur qui, pour empêcher faux positifséquipé d'une hystérésis.

Principales caractéristiques et caractéristiques des capteurs de proximité

Zone de sensibilité ou zone active (Distance de détection), mm. Comme indiqué ci-dessus, la portée des capteurs de proximité est limitée. Un changement significatif dans la capacité et l'inductance mesurées est observé à proximité de l'élément sensible du capteur (Figures 2, 3).

Le capteur ne commence à « sentir » un objet qu'à des distances assez proches, comparables à la taille du capteur lui-même. Cette zone de sensibilité est appelée zone active. Dans le cas des capteurs inductifs, il détermine la zone de plus grande densité de lignes de champ magnétique.

Distance de détection, mm. Lorsqu'un objet entre dans la zone active, le capteur ne commute pas immédiatement, mais lorsqu'une certaine valeur seuil est atteinte, qui est réglée par un déclencheur interne avec hystérésis.

L'hystérésis est nécessaire pour éliminer les fausses alarmes. Dans ce cas, le capteur est allumé et éteint lorsque à différents niveaux hésitation.

Écart de travail (distance de réglage), mm – la distance à laquelle un objet donné est garanti d'être détecté.

Cette dernière définition utilisait le terme « objet spécifié ». Des éclaircissements supplémentaires sont nécessaires. Le fait est que toutes les caractéristiques énumérées ne sont pas strictement définies. Leur valeur est influencée par un certain nombre de facteurs : le matériau et la taille de l'objet, la dérive en température, les paramètres technologiques du capteur lui-même. Pour cette raison, toutes les caractéristiques indiquées sont mesurées à l'aide d'un objet spécifique à température normale (généralement 20 ou 25°C).

L'influence du matériau et de la taille de l'objet à détecter sur les paramètres des capteurs inductifs. Comme indiqué ci-dessus, un objet métallique qui s'approche agit comme un noyau pour la bobine de détection. Évidemment, le matériau et la forme du noyau ont un impact significatif sur la valeur de l'inductance.

C'est pour cette raison que toutes les valeurs se réfèrent à un objet spécifique, qui est toujours spécifié dans la documentation du capteur. Il s'agit généralement d'une plaque carrée en fer aux dimensions spécifiées.

S'il est prévu d'utiliser un autre matériau, il est alors nécessaire d'utiliser un facteur de correction de réduction (tableau 1).

Tableau 1. Exemples de coefficients de réduction de capteurs inductifs

L'influence du matériau et de la taille de l'objet à détecter sur les paramètres des capteurs capacitifs. La capacité du condensateur résultant dépend également de la forme et du matériau de l'objet. La sensibilité maximale du capteur est observée pour les matériaux à constante diélectrique élevée (tableau 2).

Tableau 2. Valeurs de constante diélectrique pour divers matériaux

Il est important de comprendre que lors de la configuration et de l'installation du capteur, vous devez prendre en compte la possibilité que l'objet surveillé devienne humide ou huileux. Par exemple, pour l’eau ε = 80, même le film d’eau le plus fin entraînera un changement significatif de capacité. Tout utilisateur d’un ordinateur portable équipé d’un pavé tactile peut le vérifier. Si le pavé tactile est mouillé, l'ordinateur portable perdra le contrôle jusqu'à ce que la surface du capteur soit complètement sèche. La même situation est observée dans le cas des capteurs capacitifs industriels.

La taille de l'objet compte également. Plus l’objet est grand, plus la capacité est grande.

Dérive en température des paramètres du capteur de proximité. Cette dépendance caractérise l'évolution des caractéristiques du capteur (dimensions de la zone active et espace de travail) avec les changements de température.

Précision initiale, %. En plus des valeurs nominales, la documentation du capteur indique toujours la précision initiale - la valeur pour une température et une humidité données. Cette propagation est due à caractéristiques technologiques fabrication de capteurs.

La fréquence de réponse, Hz, caractérise la fréquence de commutation du capteur.

Les capteurs alimentés par l'alimentation électrique ont la fréquence de réponse la plus élevée. Tension continue. Dans ce cas, la fréquence dépend de la taille de la surface active du capteur et de la distance à l'objet (tableau 3).

Tableau 3. Influence de la taille de la surface active et de la distance à l'objet sur la fréquence de réponse d'un capteur cylindrique à 2 fils courant continu 24 V

Diamètre, mm	Distance, mm	fréquence Hz
M08	1,5	1500
M08	2	1000
M12	2	1500
M12	4	500
M18	5	500
M18	8	350
M30	10	400
M30	15	200

Les capteurs alimentés par courant alternatif ont une fréquence de commutation inférieure. Cependant, cela ne dépend pas de la taille de la surface active du capteur ni de la distance à l'objet (tableau 4).

Tableau 4. Influence de la taille de la surface active et de la distance à l'objet sur la fréquence de réponse d'un capteur cylindrique à 2 fils courant alternatif 100…240 V

Diamètre, mm	Distance, mm	fréquence Hz
M12	2	20
M12	4	20
M18	5	20
M18	8	20
M30	10	20
M30	15	20

Une autre fonctionnalité à retenir lors de l'utilisation capteurs sans contact, est la possibilité d'une influence mutuelle des capteurs voisins (Figure 6). Lors de l'installation des capteurs, il n'est pas permis de les placer trop près à des distances inférieures à celles spécifiées dans la documentation. Cela s'applique aussi bien aux installations en compteur qu'en parallèle.

Le type d'étage de sortie est l'un des les caractéristiques les plus importantes Capteurs de proximité. Les capteurs peuvent être à deux ou trois fils avec des contacts normalement fermés et normalement ouverts (Figure 7).

Deux fils Capteurs autonomes Disponible pour un fonctionnement avec tension continue et alternative. La charge peut être connectée avant et après le capteur. Dans ce cas, il est important que la valeur de la résistance de charge assure la circulation du courant d'alimentation du capteur. Si la résistance de charge est trop élevée, il est nécessaire de la contourner avec une résistance supplémentaire.

Les capteurs à trois fils Autonics sont conçus pour fonctionner dans des circuits CC et disposent de deux versions avec transistor de sortie NPN et PNP (Figure 7). Si un contact constant de la charge avec le bus commun est requis, un capteur avec une sortie PNP doit être utilisé. Si la charge nécessite une connexion au bus d'alimentation, un capteur avec une sortie NPN est utilisé.

Courant de sortie, mA – courant que l'étage de sortie du capteur peut fournir. Paramètre important, si le capteur contrôle directement un consommateur puissant. Si sa puissance n'est pas suffisante, vous devez utiliser une clé étrangère supplémentaire plus puissante.

La chute de tension intrinsèque, V, caractérise la chute aux bornes du capteur à l'état fermé.

La consommation de courant interne, mA, est mesurée dans le cas de contacts de sortie ouverts, c'est-à-dire lorsqu'aucun courant ne traverse la charge.

Caractéristiques de performance. Lorsque vous utilisez des capteurs dans des conditions de production industrielle difficiles, vous devez garder à l'esprit des paramètres tels que la résistance d'isolement, la rigidité électrique, la résistance aux vibrations et aux chocs, les indices de résistance à la poussière et à l'humidité et la plage de température d'humidité de fonctionnement.

Autonics produit un grand nombre de commutateurs sans contact. Examinons deux familles populaires : les capteurs inductifs PRDCM et les capteurs capacitifs CR.

Présentation des capteurs inductifs PRDCM

PRDCM est une série de commutateurs cylindriques inductifs avec une zone de sensibilité accrue et une LED d'état (Figure 8).

Les capteurs sont disponibles en versions à deux fils (Tableau 6) et à trois fils (Tableau 5). La zone active des membres de la famille atteint 25 mm et l'espace de travail est de 17,5 mm. La plage de fréquence de réponse va jusqu'à 600 Hz.

Tableau 5. Principales caractéristiques des capteurs trois fils de la famille PRDCM

Paramètre	Nom
	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
Zone de sensibilité, mm	4	8	7	14	15	25
Hystérèse	Max. 10 % de la distance de détection
	12x12x1	25x25x1	20x20x1	40x40x1	45x45x1	75x75x1
Écart de travail, mm	0…2,8	0…5,6	0…4,9	0…9,8	0…10,5	0…17,5
Tension d'alimentation nominale, V	12/24
	0…30
Consommation de courant, mA	Max. dix
Fréquence de fonctionnement*, Hz	500	400	300	200	100	100
	Max. 1,5
Dérive de température	Max. ±10 % de la distance de détection à la température environnement 20°C
Courant nominal, mA	Max. 200
La resistance d'isolement	Min. 50 MΩ (500 VCC)
	1500 V, 50/60 Hz pendant 1 minute
Résistance aux vibrations

Indicateur
Température de fonctionnement, °C	-25…70
Température de stockage, °C	-30…80
Humidité, %	35…95
Protection intégrée
Degré de protection (IP)	IP67 (norme CEI)
Matériel
Poids, g	PRDCM : 26		PRDCM : 48		PRDCM : 142
	PRDCML : 34		PRDCML : 66		PRDCML : 182

Tableau 6. Principales caractéristiques des capteurs bifilaires de la famille PRDCM

Paramètre	Nom			Nom
	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
Zone de sensibilité, mm	2	4		8	7	14	15	25
Hystérèse				Max, 10 % de la distance de détection
Objet standard à détecter (fer), mm	8x8x1	12x12x1		25x25x1	20x20x1	40x40x1	45x45x1	75x75x1
Écart de travail, mm	0…1,4	0…2,8		0…5,6	0…5,6	0…9,8	0…10,5	0…17,5
Tension d'alimentation nominale, V	12/24			12/24
Tension d'alimentation limite, V	10…30			10…30
Consommation de courant, mA	Max. 0,6			Max. 0,6
Fréquence de fonctionnement*, Hz	600	500	500	400	250	200	100
Chute de tension aux bornes du capteur, V	Max. 3.5			Max. 3.5
Dérive de température				Max. ±10 % de la distance de détection à une température ambiante de 20 °C
Courant nominal, mA	2…100			2…100
La resistance d'isolement	Min. 50 MΩ (=500 V)			Min. 50 MΩ (=500 V)
Résistance diélectrique				~1 500 V, 50/60 Hz pendant 1 minute
Résistance aux vibrations	Amplitude 1 mm à une fréquence de 10...55 Hz dans chacune des directions X, Y, Z pendant 2 heures			Amplitude 1 mm à une fréquence de 10...55 Hz dans chacune des directions X, Y, Z pendant 2 heures
500 m/s2 (environ 50 g) directions X, Y, Z 3 fois			500 m/s2 (environ 50 g) directions X, Y, Z 3 fois
Indicateur	Indicateur de fonctionnement (LED rouge)			Indicateur de fonctionnement (LED rouge)
Température de fonctionnement, °C	-25…70			-25…70
Température de stockage, °C	-30…80			-30…80
Humidité, %	35…95%			35…95%
Protection intégrée	De la surtension, polarité inversée, surintensité			De surtension, inversion de polarité, surintensité
Matériel	Corps/écrou : laiton nickelé, rondelle : fer nickelé, surface de lecture : acrylonitrile butadiène styrène résistant à la chaleur			Corps/écrou : laiton nickelé, rondelle : fer nickelé, surface de lecture : acrylonitrile butadiène styrène résistant à la chaleur
Degré de protection (IP)	IP67 (norme CEI)			IP67 (norme CEI)
Poids de la version standard, g	–		PRDCMT : 26		PRDCMT : 48		PRDCMT : 142
			PRDCMLT : 36		PRDCMLT : 66		PRDCMLT : 182
Poids de la version améliorée**, g	15,5	15	23,5	22	46,5	42,5	160	165

* – La fréquence de déclenchement est une valeur moyenne : objet standard avec deux fois la largeur à 1/2 de la distance nominale
** – Le poids de l'unité mise à jour s'applique uniquement au PRDCMT

Les caractéristiques de cette série sont la distance de réponse, augmentée jusqu'à 2,5 fois par rapport à la génération précédente, et la présence d'un connecteur sur le corps, qui est pratique à utiliser et réduit le temps et les coûts de matériel d'installation.

L'étage de sortie a six versions : deux fils normalement fermés et normalement ouverts, trois fils NPN normalement fermés et normalement ouverts, trois fils PNP normalement fermés et normalement ouverts. Plage de tension d'alimentation pour tous les capteurs : 10…30 V.

Les caractéristiques de charge des représentants à trois fils sont légèrement plus élevées : courant - jusqu'à 200 mA, chute de tension intrinsèque - jusqu'à 1,5 V. Pour les représentants à deux fils - 100 mA et 3,5 V, respectivement. Cependant, les modèles à trois fils ont également une consommation propre plus élevée - jusqu'à 10 mA (contre seulement 0,6 mA pour les modèles à deux fils).

Tous les capteurs de la série présentent d'excellentes propriétés d'isolation (jusqu'à 1 500 V) et une résistance d'isolation élevée de 50 MOhm.

L'état du capteur peut être déterminé par la LED : si elle s'allume, le courant circule vers la charge.

Les capteurs résistent aux vibrations et aux chocs élevés. Le degré de protection (IP) est de 67. Tout cela en fait un excellent choix pour les applications domestiques et industrielles telles que :

capteurs d'extrémité de tables de coordonnées dans les machines-outils ;
détecteurs de position de carrousel d'outils pour fraiseuses CNC;
capteurs d'ouverture de porte;
capteurs de proximité dans les installations de soudage robotisées automatiques;
capteurs de proximité dans les systèmes d'assemblage automatiques;
détecteurs de défauts (par exemple, dans les lignes de production de conserves alimentaires) ;
détecteurs de position pour carrousels pour le remplissage automatique de produits laitiers, etc.

Code de commande Capteurs PRDCM est une désignation à huit positions (tableau 7).

Tableau 7. Dénomination des capteurs de la famille PRDCM

P.	R.	D	CMT		18	-7	DN		-JE
Type de capteur	Forme du boîtier	Particularités	Type de connexion		Diamètre de la tête du capteur, mm	Zone de sensibilité, mm	Le type de sortie		Type de câble
P – inductif	R – cylindre	D – avec distance de détection augmentée	CMT	2 fils, standard, connecteur	12		DN	NPN, 3 fils, normalement ouvert	I – Norme CEI
			CMLT	Connecteur étendu à 2 fils	18		DN2	NPN, 3 fils, normalement fermé
			CM.	3 fils, standard, connecteur	30		D.P.	PNP, 3 fils, normalement ouvert
			LMC	Connecteur étendu à 3 fils			DP2	PNP, 3 fils, normalement fermé
							FAIRE	2 fils, normalement ouvert
							CC	2 fils, normalement fermé

Présentation des capteurs CR capacitifs

CR est une série de capteurs cylindriques capacitifs d'Autonics (Figure 9).

Les capteurs sont disponibles en deux tailles – avec des zones de sensibilité de 8 et 15 mm, respectivement.

Les versions à deux fils normalement ouvertes CRxx-xAO et les versions à deux fils normalement fermées CRxx-xAC fonctionnent avec une tension de sortie alternative de 110...240 V et un courant de 5...200 mA. Fréquence de fonctionnement – 20 Hz.

Les versions à trois fils sont conçues pour fonctionner dans des circuits à tension continue de 10...30 V avec des courants de sortie jusqu'à 200 mA. Leur fréquence de réponse atteint 50 Hz (tableau 8).

Tableau 8. Principales caractéristiques des capteurs à trois fils de la famille CR

Paramètre	Nom
	,	85…264
Consommation de courant, mA	Max. 15		Max. 2.2
Fréquence de fonctionnement *, Hz	50		20
Dérive de température	Max. ±10 % de la distance de détection à une température ambiante de 20 °C
Courant nominal, mA	Max. 200
La resistance d'isolement	Min. 50 MΩ (500 VCC)
Résistance diélectrique	~1 500 V, 50/60 Hz pendant 1 minute
Résistance aux vibrations	amplitude 1 mm à une fréquence de 10...55 Hz dans chacune des directions X, Y, Z pendant 2 heures
500 m/s2 (environ 50 g) directions X, Y, Z 3 fois
Indicateur	Indicateur de fonctionnement (LED rouge)
Température de fonctionnement, °C	-25…70
Température de stockage, °C	-30…80
Humidité, %	35…95
Protection intégrée	contre les surtensions, l'inversion de polarité		de surtension
Degré de protection (IP)	IP66	IP65	IP66	IP65
Poids, g	76	206	70	200

* – La fréquence de déclenchement est une valeur moyenne : un objet standard de deux fois la largeur à 1/2 de la distance nominale.

L'état du capteur peut être déterminé par la LED. S'il s'allume, le courant circule vers la charge.

Le code de commande des capteurs de la série CR comprend 5 positions : type de capteur, forme, diamètre de la tête, code de zone de sensibilité, code de type d'étage de sortie (Tableau 9).

Tableau 9. Dénomination des capteurs de la famille CR

C	R.	30	-15	DN
Type de capteur	Forme du boîtier	Diamètre de la tête du capteur, mm	Zone de sensibilité, mm	Le type de sortie
C – capacitif	R – cylindre	18	8	DN	3 fils, NPN, normalement ouvert, alimentation 24 V DC
		30	15	DN2
				D.P.	3 fils, PNP, normalement ouvert, alimentation 24 V DC
				DP2	3 fils, NPN, normalement fermé, alimentation 24 V DC
				A.O.	2 fils, normalement ouvert, alimentation 110…240 V AC
				CA	2 fils, normalement fermé, alimentation 110…240 V AC

Il est à noter haut degré protection : IP66 – pour CR18, IP66 – pour CR30. Les propriétés isolantes sont également excellentes. Étant donné que les capteurs capacitifs sont capables de détecter bien plus que de simples objets métalliques, la série CR a une gamme d'applications encore plus large que les capteurs inductifs. Champ d'application de leur application :

interrupteurs de fin de course de machines-outils;
détecteurs pour lignes d'embouteillage automatiques de lait, de bière, etc.;
capteurs de niveau de liquide;
détecteurs de détection de défauts dans la production textile.

Conclusion

La série de capteurs inductifs Autonics PRDCM est conçue pour détecter des objets métalliques à des distances allant jusqu'à 25 mm. Il existe six configurations d'étage de sortie possibles pour cette série de capteurs : à deux fils normalement fermés et normalement ouverts, à trois fils NPN normalement fermés et normalement ouverts, et à trois fils PNP normalement fermés et normalement ouverts.

La série de capteurs capacitifs Autonics CR est conçue pour détecter divers objets (y compris le bois, le métal et le plastique) à des distances allant jusqu'à 15 mm. Les capteurs sont disponibles avec des contacts normalement fermés et normalement ouverts pour un fonctionnement dans des circuits Tension alternative 110…240 V (suffixes AO et AC) et tension continue 10…30 V (suffixes DN et DP).

Les capteurs inductifs, optiques et autres sont largement utilisés dans le domaine de l'électronique industrielle. Et dans cet article, vous apprendrez ce que sont les capteurs, ce qu'ils sont, comment ils sont utilisés et où ils peuvent être achetés. Attention particulière ici, nous nous concentrerons sur les capteurs inductifs, leurs principes de fonctionnement, leurs types et leurs applications. Il n'est pas facile d'acheter de tels capteurs, car ils ne sont pas produits en grande quantité, mais si vous souhaitez les acheter, achetez capteurs inductifs disponible sur le site teko-com.ru.

Tout d'abord, découvrons ce qu'est un capteur ordinaire. Un capteur est un appareil qui produit un signal spécifique lorsqu'un événement se produit. En d'autres termes, le capteur réagit à certains changements et un signal discret, analogique ou numérique est activé à sa sortie.

Types de capteurs

Il existe une grande variété de capteurs et voici les plus couramment utilisés, tous types confondus.

Inductif. L'activation se produit en raison de la présence de métal dans la zone de déclenchement. Autres noms : inductif, capteur de proximité, capteur de présence ou interrupteur.

Optique. Autre nom pour désigner un capteur photo, un interrupteur optique, ou encore un capteur de lumière au quotidien.

Capacitif. De tels capteurs réagissent à la présence de tout objet dans la zone d'activité.

Pression. S'il n'y a pas de pression d'air et d'huile, un signal est envoyé au contrôleur, puis le circuit d'urgence se coupe.

Électrique. Capteurs passifs ordinaires qui se déclenchent lorsqu'un objet les touche ou les appuie.

Que sont les capteurs inductifs ?

Essentiellement, un capteur inductif est un appareil qui mesure le mouvement d’un équipement. Et si les limites du cross-country sont dépassées, il l'éteint.

Le fonctionnement du capteur est basé sur un générateur dans lequel un inducteur est intégré. En fait, c'est de là que vient le nom. Lorsqu'un élément contenant du métal apparaît dans la zone électromagnétique de la bobine, un signal est activé, la zone change brusquement et cela affecte le fonctionnement du circuit. En termes simples, pas de métal, pas de signal.

Types de capteurs inductifs et paramètres par lesquels les capteurs diffèrent les uns des autres.

1. Conception du logement. Le corps est de deux types : rectangulaire et cylindrique. Fabriqué en métal ou en plastique.

2. Diamètre du capteur. Principales options : 12 et 18 mm. Moins couramment utilisés : 4 mm, 8 mm, 22 mm et 30 mm.

3. Nombre de fils à connecter. Ils sont divisés en deux, trois, quatre et cinq fils.

Les interrupteurs à deux fils sont comme les interrupteurs que nous utilisons pour allumer la lumière. Le capteur est connecté au circuit de charge. De tels capteurs sont faciles à utiliser lors de l'installation, mais sont faibles en charge.

Ceux à trois fils sont les plus utilisés. Deux fils pour l'alimentation et un pour la charge.

Quatre fils - utilisés comme deux sorties vers la charge.

Cinq fils - utilisé lors de la sélection d'un mode de fonctionnement ou d'un état de sortie.

4. Distance de commutation. Distance par rapport à la plaque métallique nécessaire au fonctionnement précis du capteur. Pour les petits capteurs : de 0 à 2 mm, pour les moyens : de 4 mm à 8 mm et pour les grands : jusqu'à 30 mm.

5. Sorties du capteur. Il n'existe que trois options pour les sorties de capteur :

Relais. Commutateurs à relais tension requise ou utilise l'un des fils d'alimentation. Le principal avantage de cette sortie est qu’elle offre une isolation complète du circuit d’alimentation du compteur.

Transistor PNP. Il y a un transistor PNP à la sortie, ce qui signifie qu'il y a une commutation du fil « positif ». Du côté négatif, la charge est constamment allumée.

Transistors NPN. A la sortie il y a un transistor NPN, le fil "négatif" est commuté. Du côté positif, la charge est constamment allumée.

Application du capteur inductif

Dans le domaine de l'automatisation industrielle, les capteurs inductifs sont largement utilisés pour déterminer la position d'une partie du mécanisme. Le signal de sortie est commuté vers l'entrée du contrôleur, du relais, du démarreur, etc. L'essentiel est que tout corresponde au courant et à la tension.

Avantages et inconvénients des capteurs inductifs

Et maintenant, nous découvrirons pourquoi ces capteurs sont si performants et à quoi vous devez faire attention.

Simplicité et fiabilité de conception.

Sensibilité accrue.

Endurance de puissance de sortie élevée.

Les capteurs électroniques (compteurs) sont un élément important dans l'automatisation de tout processus technologiques et dans le contrôle de diverses machines et mécanismes. En utilisant des appareils électroniques, vous pouvez obtenir informations complètes sur les paramètres de l'équipement contrôlé.

Le principe de fonctionnement de tout capteur électronique est basé sur la conversion des indicateurs surveillés en un signal qui est transmis pour un traitement ultérieur par le dispositif de contrôle. Il est possible de mesurer n'importe quelle grandeur - température, pression, tension et courant électriques, intensité lumineuse et autres indicateurs.

La popularité des compteurs électroniques est déterminée par un certain nombre de caractéristiques de conception, en particulier il est possible :

transmettre les paramètres mesurés à presque n'importe quelle distance ;
convertir les indicateurs en code numérique pour obtenir une sensibilité et une vitesse élevées ;
transférer des données à la vitesse la plus élevée possible.

Selon le principe de fonctionnement capteurs électroniques répartis en plusieurs catégories selon le principe de fonctionnement. Certains des plus populaires sont :

capacitif;
inductif;
optique.

Chaque option présente certains avantages qui déterminent le champ d'application optimal de son application. Le principe de fonctionnement de tout type de compteur peut varier en fonction de la conception et de l'équipement de surveillance utilisé.

CAPTEURS CAPACITIFS

Le principe de fonctionnement d'un capteur capacitif électronique repose sur la modification de la capacité d'un condensateur plat ou cylindrique en fonction du mouvement de l'une des plaques. Un indicateur tel que la constante diélectrique du milieu entre les plaques est également pris en compte. L'un des avantages de ces appareils est qu'ils sont très conception simple, ce qui vous permet d'obtenir de bons indicateurs de résistance et de fiabilité.

De plus, les compteurs de ce type ne sont pas sujets à une distorsion des indicateurs due aux changements de température. La seule condition pour des indicateurs précis est la protection contre la poussière, l’humidité et la corrosion.

Les capteurs capacitifs sont largement utilisés dans une grande variété d’industries. Les dispositifs sont faciles à fabriquer, présentent de faibles coûts de production et présentent en même temps une longue durée de vie et une sensibilité élevée.

Selon la conception, les appareils sont divisés en appareils à capacité unique et à capacité spirituelle. La deuxième option est plus difficile à fabriquer, mais se caractérise par une précision de mesure accrue.

Champ d'application.

Le plus souvent, des capteurs capacitifs sont utilisés pour mesurer des déplacements linéaires et angulaires, et la conception de l'appareil peut varier en fonction de la méthode de mesure (la surface des électrodes ou l'écart entre elles change). Pour mesurer les déplacements angulaires, des capteurs à surface variable de plaques de condensateur sont utilisés.

Des transducteurs capacitifs sont également utilisés pour mesurer la pression. La conception prévoit la présence d'une électrode avec un diaphragme, qui se plie sous la pression, modifiant la capacité du condensateur, qui est enregistrée par le circuit de mesure.

Ainsi, les capacimètres peuvent être utilisés dans n’importe quel système de contrôle et de régulation. Dans les domaines de l'énergie, de la construction mécanique et de la construction, des capteurs de déplacement linéaire et angulaire sont généralement utilisés. Les transmetteurs de niveau capacitifs sont plus efficaces pour travailler avec des matériaux en vrac et des liquides, et sont souvent utilisés dans les industries chimiques et alimentaires.

Les capteurs capacitifs électroniques sont utilisés pour mesurer avec précision l'humidité de l'air, l'épaisseur diélectrique, diverses contraintes, les accélérations linéaires et angulaires, garantissant ainsi la précision dans un large éventail de conditions.

CAPTEURS INDUCTIFS

Les capteurs inductifs sans contact fonctionnent sur le principe de la modification de l'inductance d'une bobine avec un noyau. Caractéristique clé mètres de ce type - ils réagissent uniquement aux changements d'emplacement des objets métalliques. Le métal a un effet direct sur le champ électromagnétique de la bobine, qui déclenche le capteur.

Ainsi, à l'aide d'un capteur inductif, vous pouvez surveiller efficacement la position des objets métalliques dans l'espace. Cela permet l'utilisation de compteurs inductifs dans toute industrie où la surveillance de la position de divers éléments structurels est requise.

Un des fonctionnalités intéressantes capteur - le champ électromagnétique change différemment, selon le type de métal, cela élargit quelque peu le champ d'application des appareils.

Les capteurs inductifs présentent un certain nombre d'avantages, parmi lesquels l'absence de pièces mobiles mérite une attention particulière, ce qui augmente considérablement la fiabilité et la résistance de la structure. Les capteurs peuvent également être connectés à des sources de tension industrielles et le principe de fonctionnement du compteur garantit une sensibilité élevée.

Les capteurs inductifs sont fabriqués sous plusieurs facteurs de forme pour une installation et un fonctionnement plus pratiques, par exemple des compteurs doubles (deux bobines dans un boîtier).

Champ d'application.

Le domaine d'utilisation des compteurs inductifs est l'automatisation dans n'importe quel domaine industriel. Un exemple simple : l'appareil peut être utilisé comme alternative à un interrupteur de fin de course et la vitesse de réponse sera augmentée. Les capteurs sont logés dans un boîtier étanche à la poussière et à l'humidité pour fonctionner dans les conditions les plus difficiles.

Les appareils peuvent être utilisés pour mesurer une grande variété de quantités - pour cela, ils utilisent des convertisseurs de l'indicateur mesuré en quantité de mouvement, qui est enregistrée par l'appareil.

CAPTEURS OPTIQUES

Les capteurs optiques électroniques sans contact sont l'un des types de compteurs les plus populaires dans les industries qui nécessitent un positionnement efficace de tout objet avec une précision maximale.

Le principe de fonctionnement de ce type de compteurs repose sur l'enregistrement des changements flux lumineux, lorsqu'un objet le traverse. Le plus circuit simple L'appareil se compose d'un émetteur (LED) et d'un photodétecteur qui convertit le rayonnement lumineux en signal électrique.

Les compteurs optiques modernes utilisent un système de codage électronique moderne qui élimine l'influence des sources lumineuses étrangères (protection contre les fausses alarmes).

Structurellement, les compteurs optiques peuvent être réalisés soit dans des boîtiers séparés pour l'émetteur et le récepteur, soit dans un seul, selon le principe de fonctionnement de l'appareil et son domaine d'application. Le boîtier offre en outre une protection contre la poussière et l'humidité (pour un fonctionnement dans basses températures utiliser des enveloppes thermiques spéciales).

Les capteurs optiques sont classés en fonction de leur schéma de fonctionnement. Le type le plus courant est la barrière, constituée d'un émetteur et d'un récepteur situés strictement en face l'un de l'autre. Lorsqu'un flux lumineux constant est interrompu par un objet, l'appareil génère un signal correspondant.

Le deuxième type populaire est un compteur optique diffus, dans lequel l'émetteur et le photodétecteur sont situés dans le même boîtier. Le principe de fonctionnement est basé sur la réflexion d'un faisceau depuis un objet. Le flux lumineux réfléchi est capturé par un photodétecteur, après quoi l'électronique est déclenchée.

La troisième option est un capteur optique réflexe. Comme dans un compteur diffus, l'émetteur et le récepteur sont structurellement réalisés dans le même boîtier, mais le flux lumineux est réfléchi par un réflecteur spécial.

Usage.

Les capteurs optiques sont largement utilisés dans les systèmes de contrôle automatisés et servent à détecter des objets et à les compter. La conception relativement simple garantit la fiabilité et haute précision des mesures. Un signal lumineux codé protège des agressions extérieures et l'électronique permet de déterminer non seulement la présence d'objets, mais aussi leurs propriétés (dimensions, transparence, etc.).

Les appareils optiques se sont répandus dans systèmes de sécurité, où ils sont utilisés comme capteurs de mouvement efficaces. Quel que soit leur type, les capteurs électroniques sont la meilleure option Pour systèmes modernes contrôle et équipement automatique.

La haute précision et la rapidité de mesure garantissent le bon fonctionnement de l'équipement avec des écarts minimes. Dans le même temps, la plupart des compteurs électroniques sont sans contact, ce qui augmente plusieurs fois la fiabilité des appareils et garantit long terme fonctionnement même dans des conditions de production difficiles.

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Qu'est-ce qu'un capteur inductif ? Les capteurs inductifs sont largement utilisés pour mesurer la position et la vitesse, en particulier dans les environnements difficiles. Cependant, la terminologie et les méthodes de fonctionnement des capteurs inductifs peuvent prêter à confusion pour de nombreux ingénieurs. Dans cet article, Mark Howard de Zettlex explique les principes de fonctionnement et décrit les types de capteurs disponibles, tout en énumérant leurs avantages et inconvénients.

Les capteurs inductifs de position et de vitesse se présentent sous une grande variété de formes, de tailles et de conceptions. On peut dire que tous les capteurs inductifs fonctionnent sur le principe d'un transformateur et phénomène physique, basé sur des courants électriques alternatifs. Ce phénomène a été observé pour la première fois par Michael Faraday dans les années 1830 lorsqu'il a découvert que le premier conducteur porteur de courant pouvait « induire » un courant dans un deuxième conducteur. Les découvertes de Faraday ont permis de créer des moteurs électriques, des dynamomètres et, bien sûr, des capteurs inductifs de position et de vitesse. Ces capteurs comprennent de simples relais de proximité, des capteurs à inductance et résistance variables, des synchroniseurs, des résolveurs, des capteurs de déplacement rotatif et des transformateurs différentiels variables linéaires (RVDT et LVDT).

Différents types de capteurs inductifs

Dans un simple capteur de proximité (parfois appelé relais de proximité), lorsque l'appareil est connecté à une source d'alimentation, un courant alternatif circule dans sa bobine (circuit, circuit ou enroulement). Lorsqu'un matériau conducteur ou magnétiquement perméable, tel qu'un disque en acier, s'approche de la bobine, l'impédance de la bobine change. Le dépassement de la valeur seuil sert de signal sur la présence d'un objet. Les capteurs de proximité sont généralement utilisés pour détecter la présence de métal et leur signal de sortie est souvent utilisé pour contrôler un interrupteur. Ces capteurs sont largement utilisés dans de nombreux domaines industriels où il est difficile d'utiliser contacts électriques interrupteurs ordinaires, par exemple là où il y a beaucoup de saleté ou d'eau. Même un lave-auto typique utilise de nombreux capteurs de proximité inductifs.

Les capteurs inductifs à inductance et résistance variables génèrent généralement un signal électrique proportionnel au déplacement d'un objet conducteur ou magnétiquement perméable (généralement une tige d'acier) par rapport à une bobine. Comme pour les capteurs de proximité, l'impédance de la bobine varie proportionnellement au déplacement de l'objet par rapport à la bobine dans laquelle circule le courant alternatif. De tels dispositifs sont généralement utilisés pour mesurer le déplacement des pistons dans des cylindres, tels que pneumatiques ou systèmes hydrauliques. Vous pouvez faire passer le piston le long du diamètre extérieur de la bobine.

Les Selsyns mesurent le couplage inductif entre les bobines lorsqu'elles se déplacent les unes par rapport aux autres. Les synchronisations, qui tournent généralement, doivent être directement connectées aux pièces mobiles et fixes (généralement appelées rotor et stator). Ils offrent une précision de mesure extrêmement élevée et sont utilisés en métrologie industrielle, dans les antennes radar et les télescopes. Les Selsyn, comme vous le savez, sont chers aujourd'hui et sont de moins en moins utilisés, car ils sont remplacés par des résolveurs (sans balais). Ces derniers sont un autre type de capteurs inductifs, mais sont connectés uniquement aux enroulements du stator.

Les LVDT, RVDT et résolveurs mesurent la modification du couplage inductif entre les bobines, généralement appelées enroulements primaire et secondaire. L'enroulement primaire transmet de l'énergie aux enroulements secondaires, mais la quantité d'énergie dans chacun des enroulements secondaires varie proportionnellement au déplacement relatif du matériau magnétiquement perméable. Dans un LVDT, une tige métallique passe généralement à travers le trou des enroulements. Généralement, un rotor ou une pièce polaire tourne dans un RVDT ou un résolveur par rapport aux enroulements situés autour du rotor. Généralement, les LVDT et RVDT sont utilisés dans les servos hydrauliques d'ailerons aérospatiaux, ainsi que dans les commandes de moteur et de système de carburant. Les résolveurs, quant à eux, sont utilisés pour commuter des moteurs électriques sans balais.

Un avantage significatif des capteurs inductifs est que les circuits de traitement du signal associés n'ont pas besoin d'être situés à proximité des bobines de détection. Cela permet aux bobines de détection d'être placées dans des environnements difficiles où d'autres méthodes de mesure (par exemple magnétiques ou optiques) ne sont pas possibles car elles nécessitent la localisation d'une électronique en silicium relativement sensible au point de mesure.

Application

Les capteurs inductifs sont reconnus pour leur fiabilité dans des environnements difficiles. Par conséquent, ils sont souvent choisis immédiatement lorsqu'il est nécessaire d'assurer la sécurité ou une haute fiabilité de fonctionnement. De telles exigences sont répandues dans les industries militaire, aérospatiale, ferroviaire et lourde.

La solide réputation des capteurs s’explique par les lois fondamentales de la physique et les principes de fonctionnement qui, en règle générale, ne dépendent pas de :

contacts électriques mobiles;
température;
humidité, eau et condensation ;
corps étrangers tels que saleté, graisse, solides et sable.

Avantages et inconvénients

Les caractéristiques de conception des principaux éléments de commande (bobines de bobinage et pièces métalliques) rendent la plupart des capteurs inductifs extrêmement fiables. Compte tenu de leur solide réputation, la question évidente est : « Pourquoi les capteurs inductifs ne sont-ils pas utilisés plus souvent ? » La raison en est que leur force physique constitue à la fois un avantage et un inconvénient. Les capteurs inductifs sont précis, fiables et stables, mais ils sont également volumineux, encombrants et lourds. La consommation élevée de matériau et la nécessité d'un enroulement soigneux des bobines rendent coûteuse la production de capteurs, en particulier les appareils de haute précision qui nécessitent un enroulement de précision. Au-delà des simples capteurs sans contact, les capteurs inductifs plus complexes sont trop coûteux pour être utilisés dans des applications commerciales ou industrielles généralisées.

Une autre raison de leur utilisation relativement rare est la difficulté pour les ingénieurs concepteurs de compiler spécifications techniques. Cela est dû au fait que les circuits de génération CA et de traitement du signal pour chaque capteur doivent être calculés et achetés séparément. Cela nécessite généralement des compétences et des connaissances approfondies en électronique analogique. Alors que les jeunes ingénieurs cherchent à se concentrer sur l’électronique numérique, ils considèrent l’étude de ces disciplines comme une qualification inutile qui devrait être évitée.

Capteurs inductifs de nouvelle génération

Cependant, dans dernières années Une nouvelle génération de capteurs inductifs est arrivée sur le marché et est de plus en plus populaire non seulement dans les applications traditionnelles, mais également dans les secteurs industriel, automobile, médical, utilitaire, scientifique et pétrolier et gazier. Ces capteurs inductifs de nouvelle génération utilisent les mêmes lois physiques fondamentales que appareils traditionnels, mais ils utilisent cartes de circuits imprimés et l'électronique numérique moderne, plutôt que les conceptions de transformateurs encombrants et l'électronique analogique. Cette approche élégante permet également d'utiliser ces technologies dans les capteurs 2D et 3D, appareils linéaires avec raccourci (< 1 мм) шагом перемещения, устройствах измерения криволинейной геометрии и высокопрецизионных энкодерах угла поворота.

Capteur inductif est un convertisseur de type paramétrique dont le principe de fonctionnement repose sur un changement d'inductance L ou inductance mutuelle de l'enroulement avec le noyau, en raison des changements de résistance magnétiqueR. M circuit magnétique du capteur, qui comprend le noyau.

Les capteurs inductifs sont largement utilisés dans l'industrie pour mesurer des déplacements et couvrent la plage de 1 µm à 20 mm. Vous pouvez également utiliser un capteur inductif pour mesurer des pressions, des forces, des débits de gaz et de liquide, etc. Dans ce cas, le paramètre mesuré est converti en un changement de déplacement à l'aide de divers éléments de détection, puis cette valeur est fournie au transducteur de mesure inductif. . Dans le cas de la mesure de pression, les éléments sensibles peuvent être réalisés sous forme de membranes élastiques, de soufflets, etc. Ils sont également utilisés comme capteurs de proximité, qui servent à détecter sans contact divers objets métalliques et non métalliques sur le principe du « oui » ou du « non ».

Les domaines d'application possibles des capteurs sont extrêmement divers ; seuls certains domaines peuvent être soulignés :

technologie de mesure et de contrôle industrielle,

la robotique,

industrie automobile,

Appareils électroménagers,

Équipement médical.

Avantages:

Simplicité et solidité de conception, pas de contacts glissants ;

Possibilité de se connecter à des sources de fréquence industrielle ;

Puissance de sortie relativement élevée (jusqu'à des dizaines de watts) ;

Sensibilité importante.

Défauts:

- la précision du fonctionnement dépend de la stabilité de la tension d'alimentation en fréquence ;

Le fonctionnement sur courant alternatif uniquement est possible.

Types de convertisseurs et leurs caractéristiques de conception

Selon le schéma de construction, les capteurs peuvent être divisés en simples et différentiels. Un seul capteur contient une branche de mesure, un capteur différentiel en contient deux.

Type de capteur		Jeu variable	Zone d'écart variable	Solénoïde
Inductif	Célibataire
Inductif	Différentiel
Mutuellement inductif	Célibataire
Mutuellement inductif	Différentiel

Dans un capteur différentiel, lorsque le paramètre mesuré change, les inductances de deux bobines identiques changent simultanément et le changement se produit de la même ampleur, mais avec le signe opposé.

Comme on le sait, l'inductance de la bobine est :

Où W– nombre de tours; F– le flux magnétique le pénétrant ; – le courant traversant la bobine. Le courant est lié au MDS
rapport:

D'où l'obtenons-nous :

Où
– la résistance magnétique du convertisseur.

Prenons par exemple un seul capteur inductif. Son fonctionnement est basé sur la propriété d'une self avec entrefer de modifier son inductance lorsque la taille de l'entrefer change.

Se compose de la culasse 1, du bobinage 2, de l'armature 3 - maintenue par des ressorts.

L'enroulement 2 est alimenté en tension d'alimentation alternative via la résistance de charge Rn.

Le courant dans le circuit de charge est défini comme :

Où r d - résistance active de l'accélérateur ;

L - inductance du capteur.

Parce que la résistance active du circuit est constante, alors un changement de courant I ne peut se produire qu'en raison d'un changement dans le composant inductif

qui dépend de la taille de l'entrefer .

Que. , chaque valeur de  correspond à une certaine valeur de I, ce qui crée une chute de tension aux bornes de la résistance R n :

U sortie =IR n -

représente le signal de sortie du capteur.

Il est possible de déduire la dépendance analytique Uout =f(, à condition que l'intervalle soit suffisamment petit et que les flux de fuite puissent être négligés, et que la résistance magnétique du fer puisse être négligée. R. mf Par rapport à la réluctance magnétique de l'entrefer R. mv .

Voici l'expression finale :

Dans les appareils réels, la résistance active du circuit est bien inférieure à celle inductive, alors l'expression se réduit à la forme :

Que. dépendance U dehors =f(  a un caractère linéaire (en première approximation).

La vraie caractéristique ressemble à:

L'écart par rapport à la linéarité au début s'explique par l'hypothèse acceptéeR. mf  R. mv .

Au petit La résistance magnétique du fer est comparable à la résistance magnétique de l’air.

Déviation générale s'expliquent par le fait qu'en général R. L devient proportionné à la valeur de la résistance active -R. n +r d .

De manière générale, le capteur considéré présente un certain nombre d'inconvénients importants :

La phase du courant ne change pas lorsque la direction du mouvement change ;

S'il faut mesurer un déplacement dans les deux sens, il faut régler l'entrefer initial et donc le courant I 0, ce qui est gênant ;

Le courant de charge dépend de l'amplitude et de la fréquence de la tension d'alimentation ;

Lors du fonctionnement du capteur, l'armature est soumise à une force d'attraction sur le circuit magnétique, qui n'est équilibrée par rien, et introduit donc une erreur dans le fonctionnement du capteur.

Capteurs inductifs différentiels (réversibles) (DID)

Le DID est une combinaison de deux capteurs irréversibles et se présente sous la forme d'un système composé de deux circuits magnétiques avec une armature commune et deux bobines. Le DID nécessite deux sources d'alimentation distinctes, pour lesquelles un transformateur d'isolement 5 est généralement utilisé.

Selon la forme du noyau magnétique, il peut y avoir des FID avec un noyau magnétique en forme de W, assemblés à partir de ponts électriques en acier (à des fréquences supérieures à 1000 Hz, des alliages fer-nickel sont utilisés - permol) et cylindriques - avec un noyau magnétique solide noyau de section ronde. Le choix de la forme du capteur dépend de sa combinaison structurelle avec l'appareil contrôlé. L'utilisation d'un circuit magnétique en forme de E est due à la facilité de montage de la bobine et à la réduction des dimensions du capteur.

Pour alimenter le DID, le transformateur 5 est utilisé avec une sortie point médian sur l'enroulement secondaire. Le dispositif 4 est allumé entre lui et l'extrémité commune des deux bobines. L'entrefer est de 0,2 à 0,5 mm.

Avec l'armature en position médiane, quand y a-t-il des entrefers des deux côtés ? sont les mêmes, les résistances inductives des bobines 3 et 3 sont les mêmes, donc les amplitudes des courants dans les bobines sont égales à I 1 = I 2 et le courant résultant dans l'appareil est 0.

Avec une légère déviation de l'armature dans un sens ou dans l'autre, sous l'influence d'une valeur contrôlée X, les valeurs des écarts et des inductances changent, l'appareil enregistre la différence de courant I 1 -I 2, c'est une fonction de le déplacement de l'armature par rapport à la position moyenne. La différence de courant est généralement enregistrée à l'aide d'un dispositif magnétoélectrique 4 (microampèremètre) avec un circuit redresseur B en entrée.

La caractéristique du capteur a la forme :

La polarité du courant de sortie reste inchangée quel que soit le signe du changement d'impédance des bobines (pour le circuit de la Fig. 1). Lorsque la direction de l'écart de l'induit par rapport à la position moyenne change, la phase du courant à la sortie du capteur change à l'opposé (180°). Lors de l'utilisation de circuits redresseurs sensibles à la phase, il est possible d'obtenir une indication du sens de déplacement de l'armature à partir de la position médiane.

La caractéristique du BID avec FChV a la forme :

Erreur de conversion du capteur inductif

La capacité d'information d'un capteur inductif est largement déterminée par son erreur de conversion du paramètre mesuré. L'erreur totale d'un capteur inductif se compose d'un grand nombre de composants d'erreur. Les erreurs suivantes du capteur inductif peuvent être distinguées :

1) Erreur due à la non-linéarité de la caractéristique. Composante multiplicative de l'erreur totale. En raison du principe de conversion inductive de la grandeur mesurée, qui est à la base du fonctionnement des capteurs inductifs, elle est essentielle et détermine dans la plupart des cas la plage de mesure du capteur. Doit être évalué lors du développement du capteur.

2) Erreur de température. Composante aléatoire. En raison du grand nombre de paramètres des composants du capteur dépendant de la température, l'erreur des composants peut atteindre grandes quantités et est significatif. À évaluer lors du développement du capteur.

3) Erreur due à l'influence de champs électromagnétiques externes. Composante aléatoire de l'erreur totale. Cela se produit en raison de l'induction de champs électromagnétiques dans l'enroulement du capteur par des champs externes et en raison de modifications des caractéristiques magnétiques du circuit magnétique sous l'influence de champs externes. Dans les locaux industriels dotés d'installations électriques de puissance, on les retrouve champs magnétiques avec induction
T et fréquence sont principalement de 50 Hz. Étant donné que les circuits magnétiques des capteurs inductifs fonctionnent avec des inductions de 0,1 à 1 T, la part des champs externes sera de 0,05 à 0,005 % même en l'absence de blindage. L'introduction d'un écran et l'utilisation d'un capteur différentiel réduisent cette fraction d'environ deux ordres de grandeur. Ainsi, l'erreur due à l'influence de champs externes ne doit être prise en compte que lors de la conception de capteurs de faible sensibilité et avec l'impossibilité d'un blindage suffisant. Dans la plupart des cas, cette composante d’erreur n’est pas significative.

4) Erreur due à l'effet magnétoélastique. Cela se produit en raison de l'instabilité des déformations du circuit magnétique lors de l'assemblage du capteur (composant additif) et en raison des modifications des déformations lors du fonctionnement du capteur (composant aléatoire). Des calculs prenant en compte la présence d'entrefers dans le noyau magnétique montrent que l'influence de l'instabilité des contraintes mécaniques dans le noyau magnétique provoque une instabilité du signal de sortie du capteur d'ordre
, et dans la plupart des cas, cette composante peut ne pas être spécifiquement prise en compte.

5) Erreur due à l’effet jauge de contrainte du bobinage. Composante aléatoire. Lors de l'enroulement de la bobine du capteur, une contrainte mécanique est créée dans le fil. Une modification de ces contraintes mécaniques lors du fonctionnement du capteur entraîne une modification de la résistance continue de la bobine et, par conséquent, une modification du signal de sortie du capteur. Généralement pour des capteurs correctement conçus, c'est-à-dire que ce composant ne doit pas être spécifiquement pris en compte.

6) Erreur du câble de connexion. Cela se produit en raison de l'instabilité de la résistance électrique du câble sous l'influence de la température ou de la déformation et en raison de la captation des champs électromagnétiques dans le câble sous l'influence de champs externes. C'est une composante aléatoire de l'erreur. Si la propre résistance du câble est instable, l'erreur dans le signal de sortie du capteur
. La longueur des câbles de connexion est de 1 à 3 m et rarement plus. Lors de la fabrication d'un câble à partir de fil de cuivre coupe transversale
résistance du câble inférieure à 0,9 ohm, instabilité de la résistance
. Étant donné que l'impédance du capteur est généralement supérieure à 100 ohms, l'erreur de sortie du capteur peut être aussi importante que
. Par conséquent, pour les capteurs ayant une faible résistance en mode de fonctionnement, l'erreur doit être estimée. Dans d'autres cas, ce n'est pas significatif.

7) Erreurs de conception. Ils surviennent sous l'influence des raisons suivantes : l'influence de la force de mesure sur la déformation des pièces du capteur (additif), l'influence de la différence de force de mesure sur l'instabilité des déformations (multiplicative), l'influence de la force de mesure guides de tige sur la transmission de l'impulsion de mesure (multiplicatif), instabilité de la transmission de l'impulsion de mesure due aux jeux et au jeu des pièces mobiles (aléatoire). Les erreurs de conception sont principalement déterminées par des défauts de conception des éléments mécaniques du capteur et ne sont pas spécifiques aux capteurs inductifs. Ces erreurs sont évaluées à l'aide de méthodes connues d'évaluation des erreurs de transmissions cinématiques d'appareils de mesure.

8) Erreurs technologiques. Ils surviennent en raison d'écarts technologiques dans la position relative des pièces du capteur (additif), de la dispersion des paramètres des pièces et des enroulements lors de la fabrication (additif) et de l'influence des lacunes technologiques et des interférences dans la connexion des pièces et dans les guides (aléatoire). ).

Les erreurs technologiques dans la fabrication des éléments mécaniques de la structure du capteur ne sont pas non plus spécifiques à un capteur inductif ; elles sont évaluées à l'aide de méthodes habituelles pour les appareils de mesure mécaniques. Des erreurs dans la fabrication du noyau magnétique et des bobines du capteur entraînent des variations des paramètres du capteur et des difficultés qui surviennent pour assurer l'interchangeabilité de ces derniers.

9) Erreur due au vieillissement du capteur. Cette composante d'erreur est provoquée, d'une part, par l'usure des éléments mobiles de la structure du capteur et, d'autre part, par une modification dans le temps des caractéristiques électromagnétiques du circuit magnétique du capteur. L'erreur doit être considérée comme aléatoire. Lors de l'évaluation de l'erreur d'usure, le calcul cinématique du mécanisme du capteur est pris en compte dans chaque cas spécifique. Dans ce cas, au stade de la conception du capteur, il est conseillé de fixer la durée de vie du capteur dans ses conditions normales de fonctionnement, pendant lesquelles l'erreur supplémentaire due à l'usure ne dépassera pas une valeur spécifiée.

Les propriétés électromagnétiques des matériaux évoluent avec le temps.

Dans la plupart des cas, des processus prononcés de modification des caractéristiques électromagnétiques se terminent dans les 200 premières heures suivant le traitement thermique et la démagnétisation du circuit magnétique. À l'avenir, ils resteront pratiquement constants et ne joueront pas un rôle significatif dans l'erreur globale du capteur.

La considération ci-dessus des composantes d'erreur d'un capteur inductif permet d'évaluer leur rôle dans la formation de l'erreur globale du capteur. Dans la plupart des cas, les facteurs déterminants sont l'erreur due à la non-linéarité de la caractéristique et l'erreur de température du convertisseur.

Calcul des capteurs de déplacement inductifs

Le but du calcul d'un transducteur de mesure inductif est de déterminer ses paramètres de conception en fonction de caractéristiques métrologiques données ou de calculer les caractéristiques métrologiques d'une conception donnée d'un transducteur de mesure inductif.

Ces calculs sont liés à la théorie des circuits électromagnétiques. Les principales caractéristiques métrologiques du transducteur de mesure inductive sont :

1) plage de mesure avec erreur tolérée
;

2) sensibilité de conversion (relative)
;

3) erreur de conversion (relative) .

Comme paramètres de conception d'un convertisseur inductif déterminant ses caractéristiques métrologiques, il est nécessaire de prendre en compte les dimensions géométriques du noyau magnétique et de son matériau, les dimensions géométriques et le nombre de tours de la bobine du convertisseur.

D'un point de vue calcul, les transducteurs de mesure inductifs peuvent être divisés en trois types : convertisseurs avec une longueur variable d'entrefers non magnétiques dans le noyau magnétique, convertisseurs avec une surface variable d'entrefers non magnétiques dans le noyau magnétique et le solénoïde. convertisseurs.

La valeur de sortie du transducteur de mesure inductif est son impédance, dont le module est déterminé par la dépendance
, Où
– facteur de qualité du convertisseur.

Inductance du convertisseur dépend principalement des paramètres de conception du convertisseur et des caractéristiques électromagnétiques de ses éléments (dans la plage de fréquences de fonctionnement). Quantités Et dépendent également de manière significative du mode de fonctionnement du convertisseur et, en particulier, de la fréquence . À cet égard, le module d'impédance du convertisseur sera une certaine valeur uniquement pour un mode de fonctionnement fixe du convertisseur.

En revanche, un trait caractéristique du facteur qualité est la faible dépendance de cette valeur (dans la plage de fonctionnement des modes du convertisseur) au mode de fonctionnement du convertisseur et à la valeur d'entrée.

Les considérations ci-dessus montrent l'opportunité d'utiliser deux grandeurs assez stables pour caractériser un transducteur de mesure inductif. Et .

De plus, avec une petite erreur de résultat dans des cas pratiques, on peut accepter
et au lieu de dépendance
considérer la dépendance
, en prenant cette dernière comme fonction de conversion du transducteur de mesure inductif.

Les méthodes appliquées pour calculer les convertisseurs inductifs sont basées sur la théorie des circuits magnétiques avec entrefers. Les premiers calculs sont les suivants : flux magnétique dans le noyau magnétique
, Où
– force magnétisante du bobinage du convertisseur, – résistance complexe magnétique des noyaux et entrefers magnétiques ;

inductance du convertisseur
, Où
– nombre de tours de l'enroulement du convertisseur.

Résoudre le problème revient à déterminer la résistance magnétique du circuit magnétique. Ce dernier est constitué de la résistance magnétique des sections ferromagnétiques et non magnétiques du circuit
, Où ,
– résistance magnétique active totale et résistance magnétique réactive totale.

Trouver Et
Les ratios suivants sont proposés :

;
,

Où
,
– résistance magnétique active et réactive spécifique, ,– longueur et aire de section transversale des sections homogènes du circuit magnétique.

Résistance active spécifique
prend en compte les propriétés magnétiques du matériau du noyau magnétique et est déterminé à partir de la relation

Résistance magnétique réactive spécifique
prend en compte les pertes dans le noyau magnétique, principalement dues aux courants de Foucault, qui sont largement déterminées non seulement par le matériau du noyau magnétique, mais également par sa conception. Si l'effet de surface est faiblement exprimé dans le circuit magnétique du convertisseur, il est permis de prendre
. Compte tenu de ce qui précède, dans les calculs pratiques, il est souvent pris en compte

, Où ,– longueur et section transversale des entrefers non magnétiques.

Circuits de connexion pour capteurs inductifs

Le circuit de mise sous tension du capteur de déplacement inductif le coordonne avec un transducteur de mesure électrique secondaire et convertit la modification de l'impédance du capteur en une modification du courant ou de la tension électrique. Les transducteurs électriques secondaires des appareils de mesure inductifs sont communs à une grande variété d'appareils électriques conçus pour mesurer diverses grandeurs non électriques.

Un capteur de taille inductif peut être inclus dans n'importe quel circuit de connexion, soit directement, soit dans le cadre d'un circuit résonant parallèle ou série. Le recours à la connexion du capteur à un circuit résonant permet, dans certains cas, d'augmenter la sensibilité de la mesure et d'améliorer la linéarité des caractéristiques du capteur. De ce point de vue, tous les circuits de commutation pour capteurs inductifs peuvent être divisés en circuits non résonants, dans lesquels le capteur inductif est connecté directement au circuit, et en circuits résonants, dans lesquels le capteur inductif est inclus dans le circuit dans le cadre de un circuit oscillant.

Quelle que soit la division précédente, les types de circuits suivants pour connecter des capteurs inductifs sont utilisés :

série (circuit générateur de courant);

circuit diviseur de tension;

chaussée;

fréquence;

transformateur

Le type de circuit utilisé dépend du fait que le capteur est utilisé - inductif ou mutuellement inductif. De plus, l'apparence du même type de circuit change lorsqu'un capteur simple et différentiel est inclus.

Circuits séquentiels

DANS

Graphique 4.8.1.1

Les options pour les circuits séquentiels sont illustrées à la figure 4.8.1.1. Capteur inductif

alimenté par une tension alternative

. La quantité de courant dans le capteur à une tension d'alimentation constante dépendra de sa résistance :

, Où

– fréquence d'alimentation circulaire du circuit,

– facteur de qualité du capteur,

– résistance à la perte du capteur,

– fréquence du courant alimentant le capteur.

Sensibilité de conversion de circuit série

Changement de courant (signal de sortie) lorsque l'impédance du capteur change

Où
– coefficient de conversion du circuit de commutation.

Le circuit est sensible aux changements de tension d'alimentation et fréquence du courant d'alimentation En utilisant un simple circuit séquentiel pour connecter un capteur inductif, il est impossible d'obtenir une sensibilité et une précision de mesure élevées.

Le circuit série peut être non résonant ou résonant (voir 4.8.1.1 c). Dans un circuit résonant, le courant dans le circuit sera déterminé par la résistance du circuit résonant, constituée de l'inductance du capteur et condensateur . Quand ça change cette résistance change, provoquant une modification du courant.

Si la fréquence de la tension d'alimentation coïncide avec la fréquence propre du circuit oscillatoire
, alors la résistance du circuit oscillant en série est minimale et celle en parallèle est maximale. Lorsque l'inductance du capteur change l'égalité des fréquences sera violée et la résistance

le circuit série augmentera et le circuit parallèle diminuera. Le courant dans le circuit changera en conséquence. La sensibilité d'un circuit série résonant est plusieurs fois supérieure à la sensibilité d'un circuit série non résonnant.

DANS Une option pour un circuit séquentiel pour allumer un capteur différentiel est illustrée à la figure 4.8.1.2. Chaque moitié du capteur Et alimenté par courant alternatif avec tension . Lorsque la taille mesurée change, une inductance diminue et l’autre augmente du même montant. Les courants dans les circuits des enroulements du capteur changent en conséquence. Ces courants Et redressé par des diodes
Et
et en polarité opposée, circuler à travers le courantomètre A. Le courantomètre affichera la différence de courants dans les circuits d'enroulement Et
. Avec des impédances égales
les courants dans leurs circuits seront égaux et l'ampèremètre indiquera zéro. Lorsque la taille mesurée change, l'égalité des résistances sera violée et les lectures de l'ampèremètre seront différentes de zéro.

La direction du courant dans l'ampèremètre dépend de la bobine qui se trouve dans le circuit. ou le courant est plus fort en ce moment.

De tels circuits de connexion de capteurs inductifs différentiels, qui réagissent non seulement à l'ampleur du déplacement de la tige de mesure depuis la position zéro, mais également à la direction du déplacement, sont appelés sensibles à la phase.

Circuits diviseurs de tension

Lorsqu'il est connecté à l'aide d'un circuit diviseur de tension, le capteur est connecté au circuit en série avec une certaine résistance constante , ce qui en général peut être complexe. Une résistance supplémentaire peut être, par exemple, une résistance, une inductance ou une capacité (voir Fig. 4.8.2.1). Lorsque le circuit est alimenté en tension alternative, la tension aux bornes du capteur, mesurée par un voltmètre V d'un type ou d'un autre, dépendra de l'impédance du capteur. Si la condition est remplie
, Que

d'où il résulte que la tension sur le capteur est directement proportionnelle à la valeur de son inductance.

Sensibilité à la tension du circuit

Signal de sortie du circuit de commutation lorsque l'impédance du capteur change

D'autre part, la tension de sortie du circuit diviseur de tension dépend également de l'amplitude de la tension d'alimentation. et fréquence du courant d'alimentation . Il est facile de vérifier que
Et
; par conséquent, la stabilité de l'alimentation en fréquence et en tension détermine l'erreur de conversion du signal de mesure par le circuit diviseur de tension.

L'inclusion d'un capteur différentiel dans un circuit diviseur de tension est illustrée à la figure 4.8.2.2. Enroulements du capteur Et former un diviseur de tension alimenté par courant alternatif.

Lors de la modification des inductances des enroulements, leur résistance totale et la chute de tension aux bornes des enroulements changeront. Cette chute de tension est redressée par des diodes
Et
. Condensateurs Et servir à lisser les ondulations de la tension redressée et les résistances ,,sont les résistances de charge des redresseurs.

Le voltmètre indicateur V est connecté aux mêmes pôles des redresseurs. Dans ce cas, il affichera la différence de tension aux bornes des enroulements du capteur. Et . Lorsque les inductances des enroulements sont égales, leurs impédances et chutes de tension à leurs bornes sont également égales. Le voltmètre affichera zéro. Le réglage des lectures zéro du voltmètre lors de la configuration peut être effectué à l'aide d'une résistance variable .

Circuits en pont

Un circuit de commutation en pont dans différentes versions a trouvé une utilisation très répandue pour la commutation de capteurs inductifs (voir Fig. 4.8.3.1). Forme générale Des circuits en pont pour allumer un capteur inductif non différentiel sont représentés sur la figure. Si la condition est remplie

g de est l'angle de phase de la résistance complexe correspondante, puis la tension de sortie est égal à zéro, et le pont est dans ce cas équilibré ou équilibré. La condition d'équilibre du circuit en pont est formulée comme suit : « pour l'équilibre du circuit en pont, il faut que les produits des modules de résistances complexes aux bornes des bras couchés du pont, ainsi que les sommes de leurs déphasages les angles sont égaux les uns aux autres. Lorsque l'inductance du capteur change, la condition d'équilibre du pont est violée et la tension de sortie du pont est proportionnelle au changement d'inductance.

Dans le cas général, les épaules d'un circuit en pont sont des résistances complexes et, dans des circuits de commutation spécifiques, elles peuvent être mises en œuvre en connectant des résistances, des inductances ou des condensateurs. Un exemple de mise en œuvre d'un circuit en pont est illustré à la figure 4.8.3.1 b). Un bras du pont est l'inductance du capteur , deuxième bras – inductance de compensation , les troisième et quatrième sont formés par des résistances ,Et . Pour les résistances, angle de phase
. Pour les inducteurs
. À cet égard, il est possible d'assurer l'état d'équilibre du circuit en pont. Équilibrer un circuit en pont pour une valeur spécifique lorsque le réglage est effectué avec une résistance ou en changeant l'inductance de compensation .

M les circuits centraux avec inductance de compensation ne sont pas toujours pratiques dans la mise en œuvre pratique. À cet égard, les circuits basés sur des éléments résistifs-capacitifs sont plus simples (voir Fig. 4.8.3.1 c). Condensateur introduit dans le circuit afin d'assurer l'égalité des sommes des angles de phase à travers les bras couchés du pont. Réglage de la résistance l'angle de déphasage requis du bras composé de résistances est défini , , partiellement et condensateur et couché transversalement par rapport à l'épaule avec . Réglage de la résistance atteindre la réalisation de la condition d’égalité des produits des modules de résistance entre les bras couchés. Ainsi, les deux éléments de réglage Et utilisé simultanément pour équilibrer le circuit en pont.

Le circuit en pont est également utilisé pour activer les capteurs différentiels. Dans le circuit de la figure 4.8.3.2 a), deux bras du pont sont formés par les inductances des enroulements différentiels du capteur, et les deux autres par des résistances ,Et . Étant donné que les bobines du capteur ont la même conception et les mêmes paramètres, leurs angles de déphasage sont proches et la deuxième condition d'équilibre du circuit en pont est assurée automatiquement.

Pour équilibrer un circuit en pont avec des valeurs d'inductance inégales Et une résistance est utilisée pendant le processus de configuration , qui réalise la réalisation de la première condition d’équilibre du circuit en pont.

Dans le circuit en pont représenté sur la figure 4.8.3.2 b), les bras du pont sont les inductances des capteurs Et , ainsi que les enroulements de transformateur
et résistance . Dans ce circuit, le pointeur est connecté à la diagonale de mesure du pont via un transformateur
. Cette inclusion permet de faire correspondre au mieux la résistance de sortie du circuit en pont et la résistance du compteur pour obtenir la plus grande sensibilité.

Résistance sert à équilibrer le circuit en pont pendant la configuration.

La figure 4.8.3.2 c), c montre un schéma similaire à celui présenté sur la figure 4.8.3.2 a), a, mais dans ce cas, le but des diagonales du pont a été modifié.

Tous les circuits en pont considérés fonctionnent en mode pont déséquilibré, dans lequel une modification de l'inductance du capteur de taille entraîne une modification proportionnelle de la tension de sortie sur la diagonale de mesure du pont.

Tension de sortie du pont déséquilibrée

Où
– variation relative de la résistance totale d'un bras (enroulement du capteur) du circuit en pont ; – coefficient de conversion du circuit en pont (coefficient d'épaule).

Ordre de grandeur est déterminé par le rapport des angles de déphasage des résistances complexes des bras adjacents.

Relations de phase des bras de pont adjacents :

a – en phase, b – en quadrature, c – en anti-phase.

De ce point de vue, les circuits en pont sont divisés en

En pratique, seuls des circuits en pont en phase et en quadrature sont utilisés pour commuter les capteurs inductifs, et donc
.

L'expression est écrite pour le module de tension de sortie sans tenir compte du déphasage. A partir de cette expression, il est facile de voir que la stabilité de la tension de sortie
dépend de la stabilité de la tension d'alimentation et fréquence du secteur (dans ce dernier cas, lorsque la fréquence change, le ). Où

,
.

Puisqu'en termes généraux, la première condition d'équilibre d'un circuit en pont AC peut s'écrire

puis la fonction de conversion d'un circuit en pont équilibré (avec un bras d'équilibrage ) aura la forme

Et
.

Lorsqu'un capteur inductif différentiel est inclus dans le circuit en pont, la valeur doit être substituée dans les expressions et
, Où
– changement relatif de l'impédance de la moitié de l'enroulement du capteur différentiel pendant le déplacement mesuré d'entrée
.

Circuit de commutation de fréquence

D Pour convertir l'inductance du capteur en fréquence de courant alternatif, des circuits générateurs sont utilisés (voir Fig. 4.8.4). La base du circuit générateur est un circuit oscillant formé par l'inductance du capteur et capacité constante .

Le circuit est inclus dans le circuit d'un générateur électronique G, qui génère une tension alternative avec une fréquence égale à la fréquence propre du circuit oscillatoire.

Lorsque l'inductance du capteur change, la fréquence à la sortie du générateur change, mesurée par un fréquencemètre. La fréquence du générateur dépend principalement de l'inductance du capteur et ne dépend pas de sa résistance aux pertes (cela n'est vrai qu'en première approximation). Étant donné que la résistance de perte d'un capteur dépend généralement fortement de divers facteurs externes, l'élimination de son influence sur les résultats de mesure améliore la précision des mesures.

Le circuit générateur peut être utilisé pour allumer des capteurs non différentiels et différentiels. Dans ce dernier cas, il existe deux circuits oscillants composés chacun d'un enroulement de capteur et de condensateurs. Et , et deux générateurs G1 et G2. Fréquences des deux générateurs Et sont envoyés à un mélangeur, qui sélectionne la fréquence différentielle. Cette différence de fréquence est à son tour mesurée par un fréquencemètre. Sélection de conteneurs Et les générateurs sont réglés de manière à ce que dans l'une des positions extrêmes de la tige de mesure du capteur, la condition soit remplie
Et
. Ensuite, les lectures du fréquencemètre seront proportionnelles à l'ampleur du déplacement de la tige de mesure par rapport à sa position extrême.

Sensibilité de la conversion du circuit de commutation de fréquence

et sensibilité relative

Une comparaison de la sensibilité du circuit de conversion de fréquence avec la sensibilité des autres circuits décrits montre que sa sensibilité relative est 2 fois inférieure, comme il ressort de la formule.

Circuit de connexion du transformateur

DANS Les capteurs mutuellement inductifs sont connectés à l'aide d'un circuit transformateur. Le circuit du transformateur pour allumer un capteur mutuellement inductif non différentiel est illustré à la figure 4.8.5. Un enroulement du capteur est alimenté par une tension alternative constante . En raison du couplage magnétique entre les enroulements, une force électromotrice est induite dans le deuxième enroulement, qui est mesurée par un voltmètre approprié.

Une modification de la taille mesurée entraîne une modification de la connexion entre les enroulements et une modification de la FEM sur l'enroulement secondaire. Ainsi, la force électromotrice à la sortie de l'enroulement secondaire dépendra de la taille mesurée.

Tension sur l'enroulement secondaire
,

Où
– l'inductance mutuelle des enroulements primaire et secondaire ; – l'inductance de l'enroulement primaire.

Si nous supposons que l'inductance mutuelle M reste constante, alors le signal de sortie du circuit de commutation

Où
;
.

La dernière expression est valable lorsqu'il n'y a aucune charge dans le circuit de l'enroulement secondaire. Pour le circuit de puissance dans ce cas, la charge est principalement l'impédance de l'enroulement primaire.

Le circuit du transformateur différentiel se distingue par la présence de deux enroulements secondaires du capteur. Le voltmètre de mesure mesure dans ce cas la différence de tension aux bornes des enroulements.

Le circuit transformateur pour connecter des capteurs inductifs est très simple et ne nécessite pratiquement aucun élément supplémentaire. Cependant, la conception du capteur devient plus compliquée ; il faut plusieurs enroulements et un nombre correspondant de fils de connexion.