Senzor je indukčný bezkontaktný. Indukčné snímače: účel a princíp činnosti, konštrukcia indukčného snímača. Konštrukcia a princíp činnosti indukčných a kapacitných snímačov priblíženia

Vyberte bezkontaktný indukčný snímač polohy:

Indukčný snímač (bezkontaktný indukčný spínač) je zariadenie, ktoré reaguje iba na kov. Princíp činnosti takýchto zariadení je založený na zmene amplitúdy oscilácie generátora, keď sa do citlivej zóny spínača zavádza kovový, magnetický, feromagnetický alebo amorfný materiál určitej veľkosti. Pri privádzaní energie do koncového spínača sa v oblasti jeho citlivého povrchu vytvorí meniace sa magnetické pole, ktoré indukuje vírivé prúdy v materiáli privádzanom do zóny, čo vedie k zmene amplitúdy kmitov generátora. Výsledkom je generovanie analógového výstupného signálu, ktorého hodnota sa mení v závislosti od vzdialenosti medzi zariadením a ovládaným objektom. Spúšť prevádza analógový signál na logický signál, nastavuje úroveň spínania a veľkosť hysterézie.

Vlastnosti aplikácie:

• spúšťa sa iba na kov a je absolútne necitlivý na iné materiály (napríklad na rozdiel od kapacitných snímačov);
• schopnosť rozpoznávať rôzne skupiny kovov;
• trvanlivosť v dôsledku absencie mechanický náraz a nosiť.

Vlastnosti:

• Vykonávanie konštantného jednosmerného, ​​striedavého striedavého napätia a konštantného/striedavého jednosmerného/striedavého napätia;
• možnosti rôzne spojenia: dvoj-, troj-, štvorvodičové. Spôsoby pripojenia: kábel, konektor, svorky.
• Veľkosti puzdra od Ø 4 mm do 170x170x60 mm.
• Mechanizmus ochrany proti preťaženiu a skrat.
• LED indikácia prevádzky a napájania.
• Stupne krytia IP65, IP67, IP68.
• Odolnosť voči vysoký krvný tlak- do 500 barov.
• Rôzne verzie - vysoká teplota do + 150°C, nízka teplota do -60°C.
• Snímače sú odolné proti zvlneniu napájacieho napätia až do 67% a sú prispôsobené aj pre prácu v palubnom systéme automobilov.
• Verzia odolná proti výbuchu je možná.
• Odolnosť voči chemicky aktívnym prostrediam.
• Diskrétny alebo analógový výstup na určenie polohy objektu vplyvu vzhľadom na snímač.
• Riešenie špeciálnych problémov (snímače minimálnej rýchlosti).

Indukčné senzory priblíženia určené pre automatizáciu technologických procesov, bezpečnostné a riadiace systémy. Rozsah aplikácií je široký a zahŕňa takmer všetky odvetvia, kde je potrebná automatizácia procesov. Takéto zariadenia sa úspešne používajú v strojárstve, potravinárstve, hutníctve, výrobe obrábacích strojov, drevospracujúcom priemysle atď.

Certifikát o zhode bezkontaktných spínačov typu IS s požiadavkami TP TC 004/2011 „O bezpečnosti slaboprúdových zariadení“ (vydaný dňa 08.02.2016) nájdete.

Indukčné bezkontaktné jednosmerné snímače polohy sú vyrábané v súlade s technickými špecifikáciami VTIYU.3428.006.2006 TU.

Bezdotykové indukčné snímače polohy špeciálna verzia:

Predvolené podľa názvu (A - Z) Podľa názvu (Z - A) Podľa ceny (vzostupne) Podľa ceny (zostupne) Podľa modelu (A - Z) Podľa modelu (Z - A)

20 25 50 75 100

technické údaje

Rozsah prevádzkových teplôt: -45°C...+65°C
: IP67
: 10...30 V DC
Počet drôtov: 3
: 200 mA
Materiál na bývanie: LS59-1
: ≤ 1,5 V
Pripojiť sa/Pripojiť: Kábel 3x0,12 m2 mm
Svetelná indikácia: Jedzte
: PNP Ukončenie
Pripojenie: Kábel
Schéma zapojenia: 3 drôty
Komplexná ochrana: Nie
Spôsob inštalácie do kovu: Vstavaný
Frekvencia spínania, Fmax: 1500 Hz
Veľkosť puzdra, DxŠxD: 8x1x50
Menovitá vôľa, mm: 1,5 mm
Pracovná medzera, mm: 0...1,2 mm

Cena za 1 kus: Na vyžiadanie

Na sklade: 212 ks.

Kúpiť

technické údaje

Veľkosť puzdra, DxŠxD Rozmer: M12x1x64
Menovitá vôľa, mm: 2 mm
Pracovná medzera, mm: 0...1,6 mm
Spôsob inštalácie do kovu: Vstavaný
Maximálny prevádzkový prúd, Imax: ≤ 100 mA
Rozsah prevádzkového napätia, Uwork.: 24 V DC
Pokles napätia pri Imax, Ud: ≤0,6 V
Typ kontaktu / výstupná štruktúra: Uzavretie NPN
Frekvencia spínania, Fmax: 900 Hz
Rozsah prevádzkových teplôt: -25°С...+75°С
Pripojiť sa/Pripojiť: Kábel 3x0,12 m2 mm
Komplexná ochrana: Nie
Materiál na bývanie: LS59-1
Stupeň ochrany podľa GOST 14254-96: IP67
Počet drôtov: 3
Pripojenie: Kábel
Schéma zapojenia: 3 drôty
Typ tela: Valcový závit

Cena za 1 kus: Na vyžiadanie

Na sklade: 101 ks.

Kúpiť

technické údaje

Rozsah prevádzkových teplôt: -45°C...+65°C
Stupeň ochrany podľa GOST 14254-96: IP68
Rozsah prevádzkového napätia, Uwork.: 10...30 V DC
Počet drôtov: 3
Maximálny prevádzkový prúd, Imax: 400 mA
Materiál na bývanie: Polyamid
Pokles napätia pri Imax, Ud: ≤ 2,5 V
Pripojiť sa/Pripojiť: Konektor S19, S20
Svetelná indikácia: Jedzte
Typ kontaktu / výstupná štruktúra: PNP Ukončenie
Typ puzdra: Obdĺžnikové
Schéma zapojenia: 3 drôty
Komplexná ochrana: Jedzte
Spôsob inštalácie do kovu: Nezabudovaná
Frekvencia spínania, Fmax: 100 Hz
: ≤15%
Menovitá vôľa, mm: 25 mm
Pracovná medzera, mm: 0...20 mm
Pre drsné podmienky životné prostredie : teplotný rozsah -45°C...+65°C
Rozmer: 80x80x40

Cena za 1 kus: Na vyžiadanie

Na sklade: 101 ks.

Kúpiť

technické údaje

Rozsah prevádzkových teplôt: -25°С...+75°С
Stupeň ochrany podľa GOST 14254-96: IP67
Rozsah prevádzkového napätia, Uwork.: 10...30 V DC
Počet drôtov: 3
Maximálny prevádzkový prúd, Imax: 400 mA
Materiál na bývanie: Polystyrén
Pokles napätia pri Imax, Ud: ≤ 2,5 V
Pripojiť sa/Pripojiť: Kábel 3x0,34 m2 mm
Svetelná indikácia: Jedzte
Typ kontaktu / výstupná štruktúra: PNP Ukončenie
Typ puzdra: Obdĺžnikové
Pripojenie: Kábel
Schéma zapojenia: 3 drôty
Komplexná ochrana: Jedzte
Spôsob inštalácie do kovu: Nezabudovaná
Frekvencia spínania, Fmax: 100 Hz
Menovitá vôľa, mm: 16 mm
Pracovná medzera, mm: 0...12,8 mm
Veľkosť obdĺžnikového puzdra, DxVxŠ: 84x64x43

Cena za 1 kus: Na vyžiadanie

Na sklade: 90 ks.

Kúpiť

technické údaje

Veľkosť puzdra, DxŠxD Rozmer: M18x1x38
Typ tela: Valcový závit
Menovitá vôľa, mm: 5 mm
Pracovná medzera, mm: 0...4 mm
Spôsob inštalácie do kovu: Vstavaný
Maximálny prevádzkový prúd, Imax: 250 mA
Rozsah prevádzkového napätia, Uwork.: 10...30 V DC
Pokles napätia pri Imax, Ud: ≤ 1,5 V
Typ kontaktu / výstupná štruktúra: PNP Ukončenie
Frekvencia spínania, Fmax: 600 Hz
Pripojiť sa/Pripojiť: Kábel 3x0,34 m2 mm
Svetelná indikácia: Jedzte
Komplexná ochrana: Nie
Materiál na bývanie: D16T
Stupeň ochrany podľa GOST 14254-96: IP67
Počet drôtov: 3
Pripojenie: Kábel
Rozsah prevádzkových teplôt: -25°С...+75°С
Schéma zapojenia: 3 drôty

Cena za 1 kus: Na vyžiadanie

Na sklade: 59 ks.

Kúpiť

technické údaje

Rozsah prevádzkových teplôt: -25°С...+75°С
Stupeň ochrany podľa GOST 14254-96: IP67
Rozsah prevádzkového napätia, Uwork.: 10...30 V DC
Počet drôtov: 3
Maximálny prevádzkový prúd, Imax: 250 mA
Materiál na bývanie: D16T
Pokles napätia pri Imax, Ud: ≤ 1,5 V
Pripojiť sa/Pripojiť: Konektor S19, S20
Svetelná indikácia: Jedzte
Typ kontaktu / výstupná štruktúra: PNP Ukončenie
Typ tela: Valcový závit
Pripojenie: Plug-in
Schéma zapojenia: 3 drôty
Komplexná ochrana: Nie
Spôsob inštalácie do kovu: Vstavaný
Frekvencia spínania, Fmax: 1000 Hz
Veľkosť puzdra, DxŠxD Rozmer: M12x1x35
Menovitá vôľa, mm: 2 mm
Pracovná medzera, mm: 0...1,6 mm

Cena za 1 kus: Na vyžiadanie

Na sklade: 57 ks.

Kúpiť

technické údaje

Veľkosť puzdra, DxŠxD Rozmer: M8x1x50
Typ tela: Valcový závit
Menovitá vôľa, mm: 1,5 mm
Pracovná medzera, mm: 0...1,2 mm
Spôsob inštalácie do kovu: Vstavaný
Maximálny prevádzkový prúd, Imax: 200 mA
Rozsah prevádzkového napätia, Uwork.: 10...30 V DC
Pokles napätia pri Imax, Ud: ≤ 1,5 V
Typ kontaktu / výstupná štruktúra: Uzavretie NPN
Frekvencia spínania, Fmax: 1500 Hz
Pripojiť sa/Pripojiť: Kábel 3x0,12 m2 mm
Svetelná indikácia: Jedzte
Komplexná ochrana: Nie
Materiál na bývanie: LS59-1
Stupeň ochrany podľa GOST 14254-96: IP67
Počet drôtov: 3
Pripojenie: Kábel
Rozsah prevádzkových teplôt: -25°С...+75°С
Schéma zapojenia: 3 drôty

Cena za 1 kus: Na vyžiadanie

Na sklade: 57 ks.

Kúpiť

technické údaje

Veľkosť puzdra, DxŠxD Rozmer: M8x1x70
Menovitá vôľa, mm: 1,5 mm
Pracovná medzera, mm: 0...1,2 mm
Spôsob inštalácie do kovu: Vstavaný
Maximálny prevádzkový prúd, Imax: 200 mA
Rozsah prevádzkového napätia, Uwork.: 10...30 V DC
Pokles napätia pri Imax, Ud: ≤ 1,5 V
Typ kontaktu / výstupná štruktúra: PNP Ukončenie
Frekvencia spínania, Fmax: 1500 Hz
Rozsah prevádzkových teplôt: -25°С...+75°С
Pripojiť sa/Pripojiť: Konektor S19, S20
Svetelná indikácia: Jedzte
Komplexná ochrana: Nie
Materiál na bývanie: LS59-1
Stupeň ochrany podľa GOST 14254-96: IP67
Počet drôtov: 3
Faktor zvlnenia napájacieho napätia: ≤15%
Pripojenie: Plug-in
Schéma zapojenia: 3 drôty
Typ tela: Valcový závit

Cena za 1 kus: Na vyžiadanie

Na sklade: 55 ks.

Kúpiť

technické údaje

Veľkosť puzdra, DxŠxD Rozmer: M18x1x56
Typ tela: Valcový závit
Menovitá vôľa, mm: 5 mm
Pracovná medzera, mm: 0...4 mm
Spôsob inštalácie do kovu: Vstavaný
Rozsah prevádzkového napätia, Uwork.: 20...250 V AC / 20...320 V DC
Zostatkový prúd: ≤1,5mA
Pokles napätia v Ioper., Ud: ≤5V
Typ kontaktu / výstupná štruktúra: Lámanie
Frekvencia spínania, Fmax: ≤ 400 Hz
Pripojiť sa/Pripojiť: Kábel 2x0,34 m2 mm
Pozemný terminál: Nie
Svetelná indikácia: Jedzte
Komplexná ochrana: Nie
Materiál na bývanie: D16T
Stupeň ochrany podľa GOST 14254-96: IP67
Rozsah prevádzkového prúdu, Iwork.: 5...250 mA
Pulzný prúd, Iimp. Pri t = 20 ms: 2A f=0,5 Hz
Počet drôtov: 2
Pripojenie: Kábel
Rozsah prevádzkových teplôt: -25°С...+75°С
Schéma zapojenia: 2 drôty

Cena za 1 kus: Na vyžiadanie

Na sklade: 53 ks.

Kúpiť

technické údaje

Veľkosť puzdra, DxŠxD Rozmer: M12x1x35
Typ tela: Valcový závit
Menovitá vôľa, mm: 2 mm
Pracovná medzera, mm: 0...1,6 mm
Spôsob inštalácie do kovu: Vstavaný
Maximálny prevádzkový prúd, Imax: 250 mA
Rozsah prevádzkového napätia, Uwork.: 10...30 V DC
Pokles napätia pri Imax, Ud: ≤ 1,5 V
Typ kontaktu / výstupná štruktúra: Uzavretie NPN
Frekvencia spínania, Fmax: 1000 Hz
Pripojiť sa/Pripojiť: Konektor S19, S20
Svetelná indikácia: Jedzte
Komplexná ochrana: Nie
Materiál na bývanie: D16T
Stupeň ochrany podľa GOST 14254-96: IP67
Počet drôtov: 3
Pripojenie: Plug-in
Rozsah prevádzkových teplôt: -25°С...+75°С
Schéma zapojenia: 3 drôty

Cena za 1 kus: Na vyžiadanie

Na sklade: 52 ks.

Kúpiť

technické údaje

Veľkosť puzdra, DxŠxD Rozmer: M8x1x70
Typ tela: Valcový závit
Menovitá vôľa, mm: 3 mm
Pracovná medzera, mm: 0...2,4 mm
Spôsob inštalácie do kovu: Vstavaný
Maximálny prevádzkový prúd, Imax: 200 mA
Rozsah prevádzkového napätia, Uwork.: 10...30 V DC
Pokles napätia pri Imax, Ud: ≤ 1,5 V
Typ kontaktu / výstupná štruktúra: PNP Ukončenie
Frekvencia spínania, Fmax: 1500 Hz
Pripojiť sa/Pripojiť: Konektor S19, S20
Svetelná indikácia: Jedzte
Komplexná ochrana: Nie
Materiál na bývanie: LS59-1
Stupeň ochrany podľa GOST 14254-96: IP67
Počet drôtov: 3
Pripojenie: Plug-in
Rozsah prevádzkových teplôt: -10°С...+60°С
Schéma zapojenia: 3 drôty

Cena za 1 kus: Na vyžiadanie

Na sklade: 52 ks.

Kúpiť

technické údaje

Veľkosť obdĺžnikového puzdra, DxVxŠ Rozmer: 60x60x40
Typ puzdra: Obdĺžnikové
Menovitá vôľa, mm: 17...42 mm
Pracovná medzera, mm: 0...35 mm
Spôsob inštalácie do kovu: Nezabudovaná
Maximálny prevádzkový prúd, Imax: 400 mA
Rozsah prevádzkového napätia, Uwork.: 10...30 V DC
Pokles napätia pri Imax, Ud: ≤ 2,5 V
Typ kontaktu / výstupná štruktúra: PNP Ukončenie
Frekvencia spínania, Fmax: 100 Hz
Pripojiť sa/Pripojiť: Konektor S19, S20
Svetelná indikácia: Jedzte
Komplexná ochrana: Jedzte
Materiál na bývanie: Polyamid
Stupeň ochrany podľa GOST 14254-96: IP65
Počet drôtov: 3
Pripojenie: Plug-in
Rozsah prevádzkových teplôt: -45°С...+65°С
Schéma zapojenia: 3 drôty

Cena za 1 kus: Na vyžiadanie

Na sklade: 51 ks.

Kúpiť

technické údaje

Rozsah prevádzkových teplôt: -20°С...+70°С
Stupeň ochrany podľa GOST 14254-96: IP67
Rozsah prevádzkového napätia, Uwork.: 10...30 V DC
Počet drôtov: 3
Maximálny prevádzkový prúd, Imax: 250 mA
Materiál na bývanie: D16T
Pokles napätia pri Imax, Ud: ≤ 1,5 V
Pripojiť sa/Pripojiť: Konektor S19, S20
Svetelná indikácia: Jedzte
Typ kontaktu / výstupná štruktúra: Uzavretie NPN
Typ tela: Valcový závit
Pripojenie: Plug-in
Schéma zapojenia: 3 drôty
Komplexná ochrana: Nie
Spôsob inštalácie do kovu: Vstavaný
Frekvencia spínania, Fmax: 900 Hz
Veľkosť puzdra, DxŠxD Rozmer: M12x1x50
Menovitá vôľa, mm: 4 mm
Pracovná medzera, mm: 0...3,2 mm

Cena za 1 kus: Na vyžiadanie

Na sklade: 51 ks.

Kúpiť

technické údaje

Rozsah prevádzkových teplôt: -25°С...+75°С
Stupeň ochrany podľa GOST 14254-96: IP67
Rozsah prevádzkového napätia, Uwork.: 10...30 V DC
Počet drôtov: 3
Maximálny prevádzkový prúd, Imax: 250 mA
Materiál na bývanie: D16T
Pokles napätia pri Imax, Ud: ≤ 2,5 V
Pripojiť sa/Pripojiť: Konektor S19, S20
Svetelná indikácia: Jedzte
Typ kontaktu / výstupná štruktúra: PNP Ukončenie
Typ tela: Valcový závit
Pripojenie: Plug-in
Schéma zapojenia: 3 drôty
Komplexná ochrana: Jedzte
Spôsob inštalácie do kovu: Vstavaný
Frekvencia spínania, Fmax: 3000 Hz
Veľkosť puzdra, DxŠxD Rozmer: M12x1x70
Menovitá vôľa, mm: 4 mm
Pracovná medzera, mm: 0...3,2 mm

Cena za 1 kus: Na vyžiadanie

Na sklade: 48 ks.

Kúpiť

technické údaje

Veľkosť obdĺžnikového puzdra, DxVxŠ Rozmer: 60x60x40
Menovitá vôľa, mm: 25 mm
Pracovná medzera, mm: 0...20 mm
Spôsob inštalácie do kovu: Nezabudovaná
Maximálny prevádzkový prúd, Imax: 400 mA
Rozsah prevádzkového napätia, Uwork.: 10...30 V DC
Pokles napätia pri Imax, Ud: ≤ 2,5 V
Typ kontaktu / výstupná štruktúra: PNP Ukončenie
Frekvencia spínania, Fmax: 100 Hz
Rozsah prevádzkových teplôt: -25°С...+75°С
Pripojiť sa/Pripojiť: Kábel 3x0,34 m2 mm
Svetelná indikácia: Jedzte
Komplexná ochrana: Jedzte
Materiál na bývanie: Polyamid
Stupeň ochrany podľa GOST 14254-96: IP67
Počet drôtov: 3
Pripojenie: Kábel
Schéma zapojenia: 3 drôty
Typ puzdra: Obdĺžnikové

Cena za 1 kus: Na vyžiadanie

Čo je to indukčný snímač? Indukčné snímače sa široko používajú na meranie polohy a rýchlosti, najmä v náročných prostrediach. Avšak terminológia a prevádzkové metódy indukčných snímačov môžu byť pre mnohých inžinierov mätúce. V tomto článku Mark Howard zo spoločnosti Zettlex vysvetľuje princípy fungovania a popisuje typy dostupných snímačov, ako aj uvádza ich výhody a nevýhody.

Indukčné snímače polohy a rýchlosti sa dodávajú v širokej škále tvarov, veľkostí a prevedení. Môžeme povedať, že všetky indukčné snímače pracujú na princípe transformátora a fyzikálny jav na základe premenných elektrické prúdy. Tento jav prvýkrát pozoroval Michael Faraday v 30. rokoch 19. storočia, keď zistil, že prvý vodič s prúdom môže „indukovať“ prúd v druhom vodiči. Faradayove objavy umožnili vytvoriť elektromotory, dynamometre a samozrejme indukčné snímače polohy a rýchlosti. Tieto snímače zahŕňajú jednoduché bezdotykové relé, snímače s premennou indukčnosťou a odporom, synchronizátory, rozkladače, snímače rotačného posunu a lineárne variabilné diferenciálne transformátory (RVDT a LVDT).

Rôzne typy indukčných snímačov

V jednoduchom bezdotykovom snímači (niekedy nazývanom bezdotykové relé), keď je zariadenie pripojené k zdroju energie, preteká jeho cievkou (obvodom, obvodom alebo vinutím) striedavý prúd. Keď sa k cievke priblíži vodivý alebo magneticky priepustný materiál, ako napríklad oceľový disk, zmení sa impedancia cievky. Prekročenie prahovej hodnoty slúži ako signál o prítomnosti objektu. Senzory priblíženia sa zvyčajne používajú na detekciu prítomnosti kovu a ich výstupný signál sa často používa na ovládanie spínača. Tieto snímače sú široko používané v mnohých priemyselných oblastiach, kde je ťažké ich použiť elektrické kontakty bežné vypínače, napríklad tam, kde je veľa nečistôt alebo vody. Dokonca aj typická autoumyváreň používa veľa indukčného bezkontaktné senzory.

Indukčné snímače s premenlivou indukčnosťou a odporom typicky generujú elektrický signál úmerný posunutiu vodivého alebo magneticky priepustného predmetu (zvyčajne oceľovej tyče) vzhľadom na cievku. Rovnako ako u senzorov priblíženia sa impedancia cievky mení úmerne k posunutiu objektu vzhľadom na cievku, v ktorej preteká striedavý prúd. Takéto zariadenia sa zvyčajne používajú na meranie posunu piestov vo valcoch, ako sú pneumatické alebo hydraulické systémy. Piest môžete nechať prejsť pozdĺž vonkajšieho priemeru cievky.

Selsyny merajú indukčnú väzbu medzi cievkami pri ich vzájomnom pohybe. Synchrónne zariadenia, ktoré sa zvyčajne otáčajú, musia byť priamo spojené s pohyblivými aj stacionárnymi časťami (zvyčajne nazývanými rotor a stator). Poskytujú mimoriadne vysoká presnosť merania a používajú sa v priemyselnej metrológii, radarových anténach a ďalekohľadoch. Selsyny, ako viete, sú dnes drahé a používajú sa čoraz menej, pretože ich nahrádzajú (bezkefkové) resolvery. Posledne menované sú ďalším typom indukčných snímačov, ale sú pripojené iba k vinutiu statora.

LVDT, RVDT a resolvery merajú zmenu v indukčnej väzbe medzi cievkami, ktoré sa zvyčajne nazývajú primárne a sekundárne vinutia. Primárne vinutie prenáša energiu do sekundárnych vinutí, ale množstvo energie v každom zo sekundárnych vinutí sa mení v pomere k relatívnemu posunutiu magneticky permeabilného materiálu. V LVDT zvyčajne prechádza otvorenie vinutia kovová tyč. Rotor alebo pólový nástavec sa typicky otáča v RVDT alebo rezolveri vzhľadom na vinutia umiestnené okolo rotora. Typicky sa LVDT a RVDT používajú v hydraulických servomotoroch krídiel v leteckom priemysle, ako aj v ovládaní motora a palivového systému. Resolvery zase slúžia na spínanie bezkomutátorových elektromotorov.

Významnou výhodou indukčných snímačov je, že pridružené obvody spracovania signálu nemusia byť umiestnené v tesnej blízkosti snímacích cievok. To umožňuje, aby boli snímacie cievky umiestnené v drsnom prostredí, kde nie sú možné iné metódy merania (napr. magnetické alebo optické), pretože vyžadujú umiestnenie relatívne citlivej kremíkovej elektroniky v bode merania.

Aplikácia

Indukčné snímače sú známe svojou spoľahlivosťou v náročných prostrediach. Preto sa často volia okamžite, keď je potrebné zaistiť bezpečnosť alebo vysokú spoľahlivosť prevádzky. Takéto požiadavky sú rozšírené vo vojenskom, leteckom, železničnom a ťažkom priemysle.

Dôvod solídnej povesti senzorov súvisí so základnými fyzikálnymi zákonmi a princípmi fungovania, ktoré spravidla nezávisia od:

• pohyblivé elektrické kontakty;
• teplota;
• vlhkosť, voda a kondenzácia;
• cudzie predmety ako špina, mastnota, pevné látky a piesok.

Výhody a nevýhody

Konštrukčné vlastnosti hlavných ovládacích prvkov (vinutia cievok a kovových častí) robia väčšinu indukčných snímačov mimoriadne spoľahlivými. Vzhľadom na ich dobrú povesť je zrejmá otázka: „Prečo sa indukčné senzory nepoužívajú častejšie? Dôvodom je, že ich fyzická sila je ich výhodou aj nevýhodou. Indukčné snímače sú presné, spoľahlivé a stabilné, no zároveň sú veľké, objemné a ťažké. Vysoká spotreba materiálu a nutnosť starostlivého navíjania cievok predražuje výrobu snímačov, najmä vysoko presných zariadení vyžadujúcich presné navíjanie. Okrem jednoduchých bezkontaktných snímačov sú zložitejšie indukčné snímače príliš drahé na to, aby sa dali použiť v rozsiahlych komerčných alebo priemyselných aplikáciách.

Ďalším dôvodom ich pomerne zriedkavého používania je náročnosť zostavenia konštruktérov Technické špecifikácie. Je to spôsobené tým, že generačné obvody striedavý prúd a spracovanie signálu pre každý snímač je potrebné vypočítať a zakúpiť samostatne. To zvyčajne vyžaduje hlboké zručnosti a znalosti analógovej elektroniky. Keďže sa mladí inžinieri snažia zamerať na digitálnu elektroniku, považujú štúdium takýchto odborov za zbytočnú kvalifikáciu, ktorej sa treba vyhnúť.

Indukčné snímače novej generácie

Avšak v posledné roky Na trh vstúpila nová generácia indukčných snímačov, ktoré sa tešia čoraz väčšej obľube nielen v tradičných aplikáciách, ale aj v priemyselnom, automobilovom, medicínskom, úžitkovom, vedeckom a ropnom a plynárenskom sektore. Tieto indukčné snímače novej generácie využívajú rovnaké základné fyzikálne zákony ako tradičné zariadenia, ale používajú dosky plošných spojov a moderná digitálna elektronika, skôr než objemné konštrukcie transformátorov a analógová elektronika. Tento elegantný prístup tiež umožňuje použitie týchto technológií v 2D a 3D senzoroch, lineárne zariadenia so skráteným (< 1 мм) шагом перемещения, устройствах измерения криволинейной геометрии и высокопрецизионных энкодерах угла поворота.

Indukčné senzory

Indukčné snímače sú navrhnuté tak, aby premieňali rýchlosť lineárnych a uhlových pohybov na EMF. Sú to snímače typu generátora. Princíp činnosti indukčných snímačov je založený na zákone elektromagnetickej indukcie. Výstupný signál indukčných snímačov je EMF, ktorý je úmerný rýchlosti zmeny magnetického toku prechádzajúceho závitmi cievky. Táto zmena nastáva v dôsledku pohybu cievky v konštantnom magnetickom poli alebo v dôsledku rotácie feromagnetického induktora vzhľadom na stacionárnu cievku.

Hlavný rozdiel medzi indukčnými a indukčnými snímačmi je v tom, že využívajú skôr konštantné magnetické pole než striedavé (indukčné snímače sú napájané zo siete striedavého prúdu). Konštantné magnetické pole v indukčné snímače sa vytvára dvoma spôsobmi: permanentnými magnetmi alebo cievkou vedenou jednosmerným prúdom.

Na obr. 6.19, A znázorňuje schému snímača s vinutím W 2 umiestneného vo vzduchovej medzere, v ktorej cievkou W 1 vytvára konštantný magnetický tok Ф, zahrnuté na konštantný tlak. Keď sa cievka pohybuje v magnetickom poli, indukuje sa v nej emf, úmerné rýchlosti pohybu:

Kde k - koeficient úmernosti v závislosti od počtu závitov W 2 a konštrukčné parametre snímača.

Na obr. 6.19, b znázorňuje snímač, v ktorom je pomocou permanentného magnetu s pólovými nástavcami generovaný konštantný magnetický tok. Emf indukovaný v rotujúcej cievke je úmerný rýchlosti otáčania Ω:

V oboch týchto snímačoch sú cievky pohyblivé, takže na odstránenie výstupného signálu (EMF) z nich sú potrebné flexibilné prúdové vodiče alebo zberné krúžky s kefami.

Indukčný snímač môže byť aj inej konštrukcie: so stacionárnou cievkou a rotujúcim permanentným magnetom (obr. 6.19, V). Spoľahlivosť je zvýšená vďaka absencii posuvného kontaktu. Existuje ďalší možný spôsob zvýšenia spoľahlivosti snímača podľa schémy na obr. 6.19, b: cievka aj permanentný magnet sú stacionárne a v medzere medzi nimi sa otáča feromagnetický krúžok s výrezmi (obr. 6.19, d) alebo iný prvok, ktorý má výrazne odlišnú magnetickú vodivosť pozdĺž vzájomne kolmých osí. Pri otáčaní sa mení tok prechádzajúci rovinou cievky.

V snímačoch (obr. 6.19, b, c, d) Frekvencia EMF môže byť použitá ako výstupný signál. Princíp ich činnosti je v podstate rovnaký ako pri synchrónnych generátoroch. Na meranie rýchlosti otáčania sa používajú aj špeciálne elektrické stroje s nízkym výkonom - tachogenerátory.

DC tachogenerátor má budiace vinutie, ktoré vytvára pri napájaní DC magnetický tok F. Keď sa kotva otáča, vytvára sa v nej emf, úmerné frekvencii otáčania p: E= kFp, Kde k - konštanta určená konštrukciou.

Frekvencia otáčania P zvyčajne sa vyjadruje v 1/min (otáčky za minútu) a súvisí s rýchlosťou otáčania výraz:

Pomocou komutátora a kief sa výstupný signál privádza do záťaže vo forme usmerneného napätia.

Tachogenerátor striedavého prúdu má na statore dve vinutia, posunuté voči sebe o 90 stupňov. Jedno vinutie je pripojené k AC sieti. Keď sa rotor, vyrobený vo forme tenkostenného elektricky vodivého valca, otáča, v ďalšom vinutí sa indukuje premenná EMF, ktorá je úmerná frekvencii otáčania. P. Na zlepšenie teplotnej stability sa ako materiál dutého rotora používa konštantán.

Tachogenerátory majú vysoká citlivosť a výkon výstupného signálu. Spoločnou nevýhodou všetkých snímačov generátora je závislosť výstupného signálu od odporu záťaže.

Indukčný snímač je veľmi bežné zariadenie nachádzajúce sa v nízkoúrovňových zariadeniach v automatizovaných výrobných riadiacich systémoch. Zariadenia sú široko používané v strojárstve, textilnom, potravinárskom a inom priemysle.

Zariadenia sa najefektívnejšie používajú v obrábacích strojoch ako koncové spínače, ako aj v automatických linkách.

V tomto prípade indukčné snímače reagujú iba na kovy a zostávajú necitlivé na iné materiály. Táto vlastnosť umožňuje zvýšiť ochranu zariadení pred rušením zavedením rôznych mazív, emulzií a iných látok do ich zóny citlivosti, ktoré nespôsobia falošné poplachy.

Predmety, ktoré sú ovplyvnené indukciou, sú rôzne kovové časti: vačky, posúvače, zuby ozubených kolies. V mnohých prípadoch sa môže použiť doska pripevnená k častiam zariadenia.

Podľa štatistík je zo všetkých používaných snímačov polohy viac ako 90 percent indukčných zariadení.

To možno vysvetliť ich vynikajúcimi výkonnostnými charakteristikami, nízkymi nákladmi a zároveň vysokou spoľahlivosťou, čo sa nedá povedať o iných zariadeniach.

Bezdotykový spínač (indukčný snímač) funguje na nasledujúcich princípoch. Zložka vytvára elektromagnetické pole, ktoré interaguje s objektom. Požadovanú dobu trvania riadiaceho signálu a hysterézu pri spínaní zabezpečuje spúšť. Zosilňovač umožňuje zvýšiť amplitúdu signálu na požadovanú hodnotu.

Svetelný indikátor umiestnený v senzore zaisťuje rýchle nastavenie, sledovanie výkonu a zobrazuje stav spínača. Na ochranu pred prenikaním vody a pevných častíc do zariadenia sa používa zmes. Telo produktu umožňuje indukčnú inštaláciu a chráni zariadenie pred mechanickými vplyvmi. Je vyrobený z polyamidu alebo mosadze, doplnený o hardvérové ​​komponenty.

Pri prevádzke zariadenia pri privedení napätia generátora vzniká striedavé magnetické pole, ktoré sa nachádza pred aktívnou plochou spínača. Keď objekt vplyvu vstúpi do zóny citlivosti, kvalita obrysu a amplitúda kmitov sa zníži. V dôsledku toho sa spustí spúšť a zmení sa stav spínacieho výstupu.

Indukčný snímač má niektoré aplikačné funkcie. Dokáže rozoznať rôzne skupiny kovov a vďaka absencii opotrebovania a mechanického namáhania je odolným zariadením. Zariadenia sú vybavené ochrannými mechanizmami proti skratu a preťaženiu.

Sú odolné voči vysokému tlaku, vpustia do rôzne možnosti pre použitie pri vysokých (do 150 C o) a nízkych (od - 60 C o) teplotách. Indukčný snímač je odolný voči aktívnym chemickým médiám a môže mať analógový alebo diskrétny výstup na určenie polohy predmetu vplyvu vzhľadom na zariadenie.

Indukčný snímač je konvertor parametrického typu, ktorého princíp činnosti je založený na zmene indukčnosti L alebo vzájomná indukčnosť vinutia s jadrom, v dôsledku zmien magnetického odporuR M magnetický obvod snímača, ktorého súčasťou je jadro.

Indukčné snímače sú široko používané v priemysle na meranie posunov a pokrývajú rozsah od 1 µm do 20 mm. Indukčný snímač môžete použiť aj na meranie tlakov, síl, prietokov plynov a kvapalín atď. V tomto prípade sa nameraný parameter pomocou rôznych snímacích prvkov prevedie na zmenu posunu a následne sa táto hodnota privedie do indukčného meracieho prevodníka. . V prípade merania tlaku môžu byť citlivé prvky vyrobené vo forme elastických membrán, vlnovcov a pod. Používajú sa aj ako senzory priblíženia, ktoré slúžia na bezkontaktnú detekciu rôznych kovových a nekovových predmetov na princíp „áno“ alebo „nie“.

Možné oblasti použitia senzorov sú mimoriadne rôznorodé;

priemyselná meracia a regulačná technika,

robotické,

automobilový priemysel,

spotrebiče,

Medicínske vybavenie.

Výhody:

Jednoduchosť a pevnosť dizajnu, žiadne posuvné kontakty;

Možnosť pripojenia k zdrojom napájacej frekvencie;

Relatívne vysoký výstupný výkon (až desiatky wattov);

Značná citlivosť.

Nedostatky:

- presnosť prevádzky závisí od stability napájacieho napätia vo frekvencii;

Prevádzka je možná len na striedavý prúd.

Typy meničov a ich konštrukčné vlastnosti

Podľa konštrukčnej schémy možno snímače rozdeliť na jednoduché a diferenciálne. Jeden snímač obsahuje jednu meraciu vetvu, diferenciálny snímač obsahuje dve.

Typ snímača		Variabilná vôľa	Variabilná oblasť medzery	Solenoid
Indukčné	Slobodný
	Diferenciál
Vzájomne induktívne	Slobodný
	Diferenciál

V diferenciálnom snímači sa pri zmene meraného parametra súčasne zmenia indukčnosti dvoch rovnakých cievok a zmena nastane o rovnakú hodnotu, ale s opačným znamienkom.

Ako je známe, indukčnosť cievky je:

,

Kde W– počet otáčok; F– magnetický tok, ktorý ním preniká; – prúd prechádzajúci cievkou. Prúd súvisí s MDS
pomer:

.

Odkiaľ to získame:

,

Kde
– magnetický odpor meniča.

Zoberme si napríklad jediný indukčný snímač. Jeho činnosť je založená na vlastnosti tlmivky so vzduchovou medzerou meniť svoju indukčnosť pri zmene veľkosti vzduchovej medzery.

Pozostáva z jarma 1, vinutia 2, kotvy 3 - držané pružinami.

Vinutie 2 je napájané striedavým napätím cez záťažový odpor Rn.

Prúd v záťažovom obvode je definovaný ako:

Kde r d - aktívny odpor škrtiacej klapky;

L - indukčnosť snímača.

Pretože aktívny odpor obvodu je konštantný, potom zmena prúdu I môže nastať iba v dôsledku zmeny indukčnej zložky

čo závisí od veľkosti vzduchovej medzery .

To. , každá hodnota  zodpovedá určitej hodnote I, čo vytvára pokles napätia na odpore R n:

U out = IR n -

predstavuje výstupný signál snímača.

Analytickú závislosť U out =f() je možné odvodiť za predpokladu, že medzera je dostatočne malá a únikové toky možno zanedbať a magnetický odpor železa možno zanedbať. R mf V porovnaní s magnetickou reluktanciou vzduchovej medzery R mv .

Tu je konečný výraz:

V skutočných zariadeniach je aktívny odpor obvodu oveľa menší ako indukčný, potom sa výraz zníži na tvar:

To. závislosť U von =f(  má lineárny charakter (k prvej aproximácii).

Skutočná charakteristika vyzerá takto:

Odchýlka od linearity na začiatku sa vysvetľuje prijatým predpokladomR mf  R mv .

Pri malom Magnetický odpor železa je porovnateľný s magnetickým odporom vzduchu.

Odchýlka vo všeobecnosti sa vysvetľujú tým, že na slobode R L sa stáva úmernou hodnote aktívneho odporu -R n +r d .

Vo všeobecnosti má uvažovaný snímač niekoľko významných nevýhod:

Fáza prúdu sa pri zmene smeru pohybu nemení;

Ak je potrebné merať posun v oboch smeroch, je potrebné nastaviť počiatočnú vzduchovú medzeru a tým aj prúd I 0, čo je nepohodlné;

Zaťažovací prúd závisí od amplitúdy a frekvencie napájacieho napätia;

Počas prevádzky snímača je kotva vystavená príťažlivej sile pre magnetický obvod, ktorý nie je ničím vyvážený, a preto vnáša do činnosti snímača chybu.

Diferenciálne (reverzibilné) indukčné snímače (DID)

DID je kombináciou dvoch ireverzibilných snímačov a je vyrobený vo forme systému pozostávajúceho z dvoch magnetických obvodov so spoločnou kotvou a dvoma cievkami. DID vyžaduje dva samostatné zdroje energie, pre ktoré sa zvyčajne používa izolačný transformátor 5.

Podľa tvaru magnetického jadra môžu byť FID s magnetickým jadrom v tvare W, zostavené z elektrických oceľových mostíkov (pri frekvenciách nad 1000 Hz sa používajú zliatiny železa a niklu - permol) a valcové - s pevným magnetickým jadro kruhového prierezu. Výber tvaru snímača závisí od jeho konštrukčnej kombinácie s ovládaným zariadením. Použitie magnetického jadra v tvare E je spôsobené jednoduchou montážou cievky a zmenšením rozmerov snímača.

Na napájanie DID sa používa transformátor 5 so stredovým výstupom na sekundárnom vinutí. Zariadenie 4 je zapnuté medzi ním a spoločným koncom oboch cievok. Vzduchová medzera je 0,2-0,5 mm.

Keď je kotva v strednej polohe, kedy sú vzduchové medzery na oboch stranách? sú rovnaké, indukčné odpory cievok 3 a 3 sú rovnaké, preto sú veľkosti prúdov v cievkach rovné I 1 = I 2 a výsledný prúd v zariadení je 0.

Pri miernej odchýlke kotvy v jednom alebo druhom smere, pod vplyvom regulovanej hodnoty X sa hodnoty medzier a indukčností menia, zariadenie registruje rozdielový prúd I 1 -I 2, je funkciou posunutie kotvy z priemernej polohy. Prúdový rozdiel sa zvyčajne zaznamenáva pomocou magnetoelektrického zariadenia 4 (mikroampérmeter) s usmerňovacím obvodom B na vstupe.

Charakteristika snímača má tvar:

Polarita výstupného prúdu zostáva nezmenená bez ohľadu na znamienko zmeny impedancie cievok (pre obvod na obr. 1). Pri zmene smeru odchýlky kotvy od priemernej polohy sa zmení fáza prúdu na výstupe snímača na opačnú (180°). Pri použití fázovo citlivých usmerňovacích obvodov je možné získať indikáciu smeru pohybu kotvy zo strednej polohy.

Charakteristika BID s FChV má tvar:

Chyba konverzie indukčný snímač

Informačná kapacita indukčného snímača je do značnej miery určená jeho chybou pri prevode meraného parametra. Celková chyba indukčného snímača je súčtom veľké číslo chybové komponenty. Je možné rozlíšiť nasledujúce chyby indukčného snímača:

1) Chyba v dôsledku nelinearity charakteristiky. Multiplikatívna zložka celkovej chyby. Vzhľadom na princíp indukčného prevodu meranej veličiny, ktorý je základom činnosti indukčných snímačov, je podstatný a vo väčšine prípadov určuje merací rozsah snímača. Musí sa posúdiť počas vývoja senzora.

2) Chyba teploty. Náhodný komponent. Kvôli veľkému počtu teplotne závislých parametrov komponentov snímača môže chyba komponentu dosiahnuť veľké množstvá a je významný. Hodnotí sa počas vývoja senzora.

3) Chyba vplyvom vonkajších elektromagnetických polí. Náhodná zložka celkovej chyby. Vyskytuje sa v dôsledku indukcie EMF vo vinutí snímača vonkajšími poľami a v dôsledku zmien magnetických charakteristík magnetického obvodu pod vplyvom vonkajších polí. V priemyselných priestoroch so silovou elektroinštaláciou sa nachádzajú magnetické polia s indukciou
T a frekvencia je hlavne 50 Hz. Keďže magnetické obvody indukčných snímačov pracujú pri indukciách 0,1–1 T, podiel vonkajších polí bude aj bez tienenia 0,05–0,005 %. Zavedenie clony a použitie diferenciálneho snímača znižuje tento zlomok približne o dva rády. Chyba z vplyvu vonkajších polí by sa teda mala brať do úvahy len pri návrhu snímačov s nízkou citlivosťou a nemožnosťou dostatočného tienenia. Vo väčšine prípadov táto zložka chyby nie je významná.

4) Chyba v dôsledku magnetoelastického efektu. Vzniká v dôsledku nestability deformácií magnetického obvodu pri montáži snímača (prídavná súčiastka) a v dôsledku zmien deformácií počas prevádzky snímača (náhodná súčiastka). Výpočty zohľadňujúce prítomnosť medzier v magnetickom jadre ukazujú, že vplyv nestability mechanických napätí v magnetickom jadre spôsobuje nestabilitu výstupného signálu snímača objednávky.
a vo väčšine prípadov sa táto zložka nemusí špecificky brať do úvahy.

5) Chyba spôsobená tenzometrickým účinkom vinutia. Náhodný komponent. Pri navíjaní cievky snímača vzniká v drôte mechanické napätie. Zmena týchto mechanických namáhaní pri prevádzke snímača vedie k zmene jednosmerného odporu cievky a následne k zmene výstupného signálu snímača. Typicky pre správne navrhnuté senzory, t.j. tento komponent by sa nemal brať do úvahy.

6) Chyba pripájacieho kábla. Vyskytuje sa v dôsledku nestability elektrického odporu kábla pod vplyvom teploty alebo deformácie a v dôsledku snímania EMF v kábli pod vplyvom vonkajších polí. Je to náhodná zložka chyby. Ak je vlastný odpor kábla nestabilný, chyba výstupného signálu snímača
. Dĺžka spojovacích káblov je 1–3 m a zriedka viac. Pri výrobe kábla z medený drôt prierez
odpor kábla menší ako 0,9 ohm, nestabilita odporu
. Pretože impedancia snímača je zvyčajne väčšia ako 100 ohmov, výstupná chyba snímača môže byť taká veľká
. Preto pre snímače, ktoré majú v prevádzkovom režime nízky odpor, by sa mala chyba odhadnúť. V iných prípadoch to nie je podstatné.

7) Chyby v dizajne. Vznikajú pod vplyvom nasledujúcich príčin: vplyv meracej sily na deformáciu častí snímača (aditívna), vplyv rozdielu meracej sily na nestabilitu deformácií (multiplikatívne), vplyv meracej sily. tyčové vedenia na prenose meracieho impulzu (multiplikatívne), nestabilita prenosu meracieho impulzu v dôsledku medzier a vôle pohyblivých častí (náhodné). Konštrukčné chyby sú primárne určené nedostatkami v konštrukcii mechanických prvkov snímača a nie sú špecifické pre indukčné snímače. Tieto chyby sa posudzujú pomocou známych metód hodnotenia chýb kinematických prenosov meracích zariadení.

8) Technologické chyby. Vznikajú v dôsledku technologických odchýlok vo vzájomnej polohe dielov snímača (aditívum), rozptylu v parametroch dielov a vinutí pri výrobe (aditívum) a vplyvom technologických medzier a interferencií v spojoch dielov a vo vedení (náhodné ).

Technologické chyby pri výrobe mechanických prvkov konštrukcie snímača tiež nie sú špecifické pre indukčný snímač, posudzujú sa metódami obvyklými pre mechanické meracie zariadenia. Chyby pri výrobe magnetického jadra a cievok snímača vedú k zmenám parametrov snímača a k ťažkostiam, ktoré vznikajú pri zabezpečovaní ich vzájomnej zameniteľnosti.

9) Chyba v dôsledku starnutia snímača. Táto chybová zložka je spôsobená jednak opotrebovaním pohyblivých prvkov konštrukcie snímača a jednak časovou zmenou elektromagnetických charakteristík magnetického obvodu snímača. Chybu treba považovať za náhodnú. Pri posudzovaní chyby z opotrebovania sa v každom konkrétnom prípade berie do úvahy kinematický výpočet mechanizmu snímača. Vo fáze návrhu snímača je v tomto prípade vhodné nastaviť životnosť snímača za normálnych prevádzkových podmienok, počas ktorých dodatočná chyba opotrebenia nepresiahne stanovenú hodnotu.

Elektromagnetické vlastnosti materiálov sa časom menia.

Vo väčšine prípadov výrazné procesy zmien elektromagnetických charakteristík končia počas prvých 200 hodín po tepelnom spracovaní a demagnetizácii magnetického obvodu. V budúcnosti zostávajú prakticky konštantné a nezohrávajú významnú úlohu v celkovej chybe snímača.

Vyššie uvedené zohľadnenie chybových zložiek indukčného snímača umožňuje posúdiť ich úlohu pri tvorbe celkovej chyby snímača. Vo väčšine prípadov sú určujúcimi faktormi chyba z nelinearity charakteristiky a teplotná chyba meniča.

Výpočet indukčných snímačov posunu

Účelom výpočtu indukčného meracieho prevodníka je určiť jeho konštrukčné parametre podľa daných metrologických charakteristík alebo vypočítať metrologické charakteristiky daného návrhu indukčného meracieho prevodníka.

Tieto výpočty súvisia s teóriou elektromagnetických obvodov. Hlavné metrologické charakteristiky indukčného meracieho prevodníka sú:

1) rozsah merania s povolenou chybou
;

2) citlivosť konverzie (relatívna)
;

3) chyba konverzie (relatívna) .

Ako konštrukčné parametre indukčného meniča, ktoré určujú jeho metrologické charakteristiky, je potrebné vziať do úvahy geometrické rozmery magnetického jadra a jeho materiál, geometrické rozmery a počet závitov cievky meniča.

Z výpočtového hľadiska možno indukčné meracie prevodníky rozdeliť do troch typov: prevodníky s premenlivou dĺžkou nemagnetických medzier v magnetickom jadre, prevodníky s premenlivou plochou nemagnetických medzier v magnetickom jadre a solenoidom. prevodníky.

Výstupná hodnota indukčného meracieho prevodníka je jeho impedancia, ktorej modul je určený závislosťou
, Kde
– faktor kvality meniča.

Indukčnosť meniča primárne závisí od konštrukčných parametrov meniča a elektromagnetických charakteristík jeho prvkov (v rozsahu prevádzkovej frekvencie). množstvá A tiež výrazne závisí od režimu prevádzky meniča a najmä od frekvencie . V tomto ohľade modul impedancie prevodníka bude určitá hodnota len pre pevný prevádzkový režim meniča.

Na druhej strane charakteristickým znakom faktora kvality je slabá závislosť tejto hodnoty (v pracovnom rozsahu režimov meniča) od režimu prevádzky meniča a vstupnej hodnoty.

Vyššie uvedené úvahy ukazujú vhodnosť použitia dvoch pomerne stabilných veličín na charakterizáciu indukčného meracieho prevodníka A .

Navyše, s malou chybou vo výsledku v praktických prípadoch sa dá akceptovať
a namiesto závislosti
zvážiť závislosť
, pričom posledne menované berieme ako konverznú funkciu indukčného meracieho prevodníka.

Použité metódy na výpočet indukčných meničov sú založené na teórii magnetických obvodov s medzerami. Počiatočné výpočty sú nasledovné: magnetický tok v magnetickom jadre
, Kde
- magnetizačná sila vinutia meniča, – magnetická komplexná odolnosť magnetických jadier a medzier;

indukčnosť meniča
, Kde
– počet závitov vinutia meniča.

Riešenie problému spočíva v určení magnetického odporu magnetického obvodu. Ten pozostáva z magnetického odporu feromagnetických a nemagnetických častí obvodu
, Kde ,
– celkový aktívny magnetický odpor a celkový reaktívny magnetický odpor.

Nájsť A
Navrhujú sa tieto pomery:

;
,

Kde
,
- špecifický aktívny a reaktívny magnetický odpor, ,- dĺžka a plocha prierezu homogénnych častí magnetického obvodu.

Špecifický aktívny odpor
zohľadňuje magnetické vlastnosti materiálu magnetického jadra a určuje sa zo vzťahu

.

Špecifický reaktívny magnetický odpor
zohľadňuje straty v magnetickom jadre, predovšetkým vírivými prúdmi, čo je do značnej miery dané nielen materiálom magnetického jadra, ale aj jeho konštrukciou. Ak je povrchový efekt slabo vyjadrený v magnetickom obvode meniča, je prípustné odobrať
. Berúc do úvahy vyššie uvedené, v praktických výpočtoch sa to často berie

, Kde ,- dĺžka a plocha prierezu nemagnetických medzier.

Schémy pripojenia indukčných snímačov

Obvod na zapnutie indukčného snímača výchylky ho koordinuje s elektrickým sekundárnym meracím prevodníkom a premieňa zmenu impedancie snímača na zmenu elektrického prúdu alebo napätia. Elektrické sekundárne prevodníky indukčných meracích zariadení sú spoločné pre širokú škálu elektrických zariadení určených na meranie rôznych neelektrických veličín.

Indukčný snímač veľkosti môže byť zahrnutý do akéhokoľvek spojovacieho obvodu buď priamo alebo ako súčasť paralelného alebo sériového rezonančného obvodu. Použitie pripojenia snímača k rezonančnému obvodu umožňuje v niektorých prípadoch zvýšiť citlivosť merania a zlepšiť linearitu charakteristík snímača. Z tohto hľadiska možno všetky spínacie obvody pre indukčné snímače rozdeliť na nerezonančné, v ktorých je indukčný snímač zapojený priamo do obvodu a na rezonančné, v ktorých je indukčný snímač zaradený do obvodu ako súčasť oscilačný obvod.

Bez ohľadu na predchádzajúce rozdelenie sa na pripojenie indukčných snímačov používajú tieto typy obvodov:

sériový (obvod generátora prúdu);

obvod deliča napätia;

chodník;

frekvencia;

transformátor

Typ použitého obvodu závisí od toho, či je použitý snímač - indukčný alebo vzájomne indukčný. Okrem toho sa vzhľad rovnakého typu obvodu zmení, keď je zahrnutý jednoduchý a diferenciálny snímač.

Sekvenčné obvody

IN

Obrázok 4.8.1.1

Možnosti pre sekvenčné obvody sú znázornené na obrázku 4.8.1.1. Indukčný snímač napájaný striedavým napätím . Množstvo prúdu v snímači pri konštantnom napájacom napätí bude závisieť od jeho odporu:
, Kde
- kruhová frekvencia napájania obvodu,
– faktor kvality snímača, - odolnosť voči strate snímača, – frekvencia prúdu napájajúceho snímač.

Citlivosť prevodu sériového obvodu

.

Zmena prúdu (výstupný signál) pri zmene impedancie snímača

,

Kde
– koeficient prevodu spínacieho obvodu.

Obvod je citlivý na zmeny napájacieho napätia a frekvencia napájacieho prúdu Pomocou jednoduchého sekvenčného obvodu na pripojenie indukčného snímača nie je možné dosiahnuť vysokú citlivosť a presnosť meraní.

Sériový obvod môže byť nerezonančný alebo rezonančný (pozri 4.8.1.1 c). V rezonančnom obvode bude prúd v obvode určený odporom rezonančného obvodu pozostávajúceho z indukčnosti snímača a kondenzátor . Keď sa to zmení tento odpor sa mení, čo spôsobuje zmenu prúdu.

Ak frekvencia napájacieho napätia sa zhoduje s vlastnou frekvenciou oscilačného obvodu
, potom je odpor sériového oscilačného obvodu minimálny a paralelný je maximálny. Keď sa zmení indukčnosť snímača bude narušená rovnosť frekvencií a odpor

sériový obvod sa zvýši a paralelný obvod sa zníži. Prúd v obvode sa zodpovedajúcim spôsobom zmení. Citlivosť rezonančného sériového obvodu je niekoľkonásobne vyššia ako citlivosť nerezonančného sériového obvodu.

IN Možnosť sekvenčného obvodu na zapnutie diferenciálneho snímača je znázornená na obrázku 4.8.1.2. Každá polovica snímača A napájaný striedavým prúdom s napätím . Pri zmene nameranej veľkosti sa jedna indukčnosť zníži a druhá zvýši o rovnakú hodnotu. Prúdy v obvodoch vinutia snímača sa zodpovedajúcim spôsobom menia. Tieto prúdy A usmernené diódami
A
a v opačnej polarite prúdi cez merač prúdu A. Prúdový merač ukáže rozdiel v prúdoch v obvodoch vinutia A
. S rovnakými impedanciami
prúdy v ich obvodoch budú rovnaké a ampérmeter bude ukazovať nulu. Keď sa zmení nameraná veľkosť, naruší sa rovnosť odporov a hodnoty ampérmetra sa budú líšiť od nuly.

Smer prúdu cez ampérmeter bude závisieť od toho, ktorá cievka je v obvode alebo prúd je momentálne väčší.

Takéto obvody na pripojenie diferenciálnych indukčných snímačov, ktoré reagujú nielen na veľkosť posunutia meracej tyče z nulovej polohy, ale aj na smer posunutia, sa nazývajú fázovo citlivé.

Obvody rozdeľovača napätia

Pri pripojení pomocou obvodu deliča napätia je snímač zapojený do obvodu v sérii s určitým konštantným odporom ktoré vo všeobecnosti môžu byť zložité. Dodatočný odpor môže byť napríklad rezistor, indukčnosť alebo kapacita (pozri obr. 4.8.2.1). Keď je obvod napájaný striedavým napätím, napätie na snímači, merané voltmetrom V jedného alebo druhého typu, bude závisieť od impedancie snímača. Ak je splnená podmienka
, To

,

z čoho vyplýva, že napätie na snímači je priamo úmerné hodnote jeho indukčnosti.

Citlivosť obvodového napätia

.

Výstupný signál spínacieho obvodu pri zmene impedancie snímača

Na druhej strane výstupné napätie obvodu deliča napätia závisí aj od veľkosti napájacieho napätia a frekvenciu napájacieho prúdu . Dá sa to ľahko overiť
A
; preto stabilita napájacieho zdroja vo frekvencii a napätí určuje chybu prevodu meracieho signálu obvodom deliča napätia.

Zahrnutie diferenciálneho snímača do obvodu deliča napätia je znázornené na obrázku 4.8.2.2. Vinutia snímača A tvoria delič napätia napájaný striedavým prúdom.

Pri zmene indukčnosti vinutí sa zmení ich celkový odpor a pokles napätia na vinutiach. Tento pokles napätia je korigovaný diódami
A
. Kondenzátory A slúžia na vyhladenie usmerneného zvlnenia napätia a odporov ,,sú záťažové odpory pre usmerňovače.

Indikačný voltmeter V je pripojený k rovnakým pólom usmerňovačov. V tomto prípade ukáže rozdiel napätia na vinutí snímača A . Keď sú indukčnosti vinutí rovnaké, ich impedancia a poklesy napätia na nich sú tiež rovnaké. Voltmeter ukáže nulu. Nastavenie nulových hodnôt voltmetra počas nastavovania je možné vykonať pomocou variabilného odporu .

Mostové okruhy

Pre spínanie indukčných snímačov našiel veľmi široké využitie mostíkový spínací obvod v rôznych verziách (pozri obr. 4.8.3.1). Všeobecná forma Mostové obvody na zapnutie nediferenciálneho indukčného snímača sú znázornené na obrázku. Ak je splnená podmienka

G de je fázový uhol zodpovedajúceho komplexného odporu, potom výstupné napätie sa rovná nule a mostík je v tomto prípade vyvážený alebo vyvážený. Rovnovážna podmienka mostného obvodu je formulovaná nasledovne: „pre rovnováhu mostíkového obvodu je potrebné, aby súčin modulov komplexných odporov naprieč ležiacimi ramenami mostíka, ako aj súčty ich fázového posunu, bol zistený ako nulový bod. uhly sú si navzájom rovné." Keď sa zmení indukčnosť snímača, naruší sa rovnovážny stav mostíka a výstupné napätie mostíka je úmerné zmene indukčnosti.

Ramená mostíkového obvodu sú vo všeobecnom prípade zložité odpory a v špecifických spínacích obvodoch môžu byť realizované pripojením odporov, indukčností alebo kondenzátorov. Príklad implementácie mostíkového obvodu je znázornený na obrázku 4.8.3.1 b). Jedno rameno mostíka je indukčnosť snímača , druhé rameno – kompenzačná indukčnosť , tretí a štvrtý sú tvorené odpormi ,A . Pre rezistory fázový uhol
. Pre induktory
. V tomto smere je možné zabezpečiť rovnovážny stav mostného okruhu. Vyváženie mostíkového okruhu pre konkrétnu hodnotu keď sa nastavenie vykonáva pomocou odporu alebo zmenou kompenzačnej indukčnosti .

M jadrové obvody s kompenzačnou indukčnosťou nie sú v praktickej realizácii vždy vhodné. V tomto smere sú obvody založené na odporovo-kapacitných prvkoch jednoduchšie (pozri obr. 4.8.3.1 c). Kondenzátor zavedený do obvodu, aby sa zabezpečila rovnosť súčtov fázových uhlov naprieč ležiacimi ramenami mostíka. Nastavenie odporu je nastavený požadovaný uhol fázového posunu ramena zloženého z rezistorov , , čiastočne a kondenzátor a ležať krížom k ramenu s . Nastavenie odporu dosiahnuť splnenie podmienky rovnosti produktov odporových modulov naprieč ležiacimi ramenami. Teda oba nastavovacie prvky A súčasne používané na vyváženie mostíkového okruhu.

Mostíkový obvod sa tiež používa na aktiváciu diferenciálnych snímačov. V obvode na obrázku 4.8.3.2 a) sú dve ramená mostíka tvorené indukčnosťami vinutia diferenciálneho snímača a ďalšie dve rezistormi ,A . Keďže cievky snímača majú rovnaký dizajn a rovnaké parametre, uhly fázového posunu sú pre ne blízke a druhý rovnovážny stav mostíkového obvodu je zabezpečený automaticky.

Na vyváženie mostíkového obvodu s nerovnakými hodnotami indukčnosti A počas procesu nastavenia sa používa odpor , čím sa dosiahne splnenie prvej podmienky rovnováhy mostného okruhu.

V mostíkovom obvode znázornenom na obrázku 4.8.3.2 b) sú ramená mostíka indukčnosti snímačov A , ako aj vinutia transformátora
a odpor . V tomto obvode je ukazovateľ pripojený k meracej uhlopriečke mostíka cez transformátor
. Toto zahrnutie umožňuje najlepšie zosúladiť výstupný odpor mostíkového obvodu a odpor merača, aby sa dosiahla najväčšia citlivosť.

Rezistor slúži na vyváženie obvodu mostíka počas nastavovania.

Obrázok 4.8.3.2 c), c zobrazuje diagram podobný tomu, ktorý je znázornený na obrázku 4.8.3.2 a), a), ale v tomto prípade bol účel uhlopriečok mosta zmenený.

Všetky uvažované mostíkové obvody pracujú v nesymetrickom mostíkovom režime, pri ktorom zmena indukčnosti snímača veľkosti vedie k úmernej zmene výstupného napätia na meracej uhlopriečke mostíka.

Nevyvážené výstupné napätie mostíka

,

Kde
– relatívna zmena celkového odporu jedného ramena (vinutia snímača) mostíkového obvodu; – koeficient prevodu mostného okruhu (koeficient ramena).

Rozsah je určená pomerom uhlov fázových posunov komplexných odporov susedných ramien.

Fázové vzťahy susedných ramien mosta:

a – súfázové, b – kvadratúrne, c – protifázové.

Z tohto hľadiska sa mostové obvody delia na

V praxi sa na spínanie snímačov indukčných rozmerov používajú iba súfázové a kvadratúrne mostíkové obvody, a preto
.

Výraz je napísaný pre modul výstupného napätia bez zohľadnenia fázového posunu. Z tohto výrazu je ľahké vidieť, že stabilita výstupného napätia
závisí od stability napájacieho napätia a frekvenciu napájania (v druhom prípade, keď sa frekvencia zmení, ). V čom

,
.

Pretože vo všeobecnosti možno zapísať prvú podmienku rovnováhy striedavého mostíkového obvodu

,

potom konverzná funkcia vyváženého mostíkového obvodu (s jedným vyvažovacím ramenom ) bude mať tvar

A
.

Ak je v obvode mostíka zahrnutý diferenciálny indukčný snímač, hodnota by sa mala nahradiť výrazmi a
, Kde
– relatívna zmena impedancie polovice vinutia diferenciálneho snímača počas vstupného meraného posunu
.

Frekvenčný spínací obvod

D Na premenu indukčnosti snímača na frekvenciu striedavého prúdu sa používajú obvody generátora (pozri obr. 4.8.4). Základom obvodu generátora je oscilačný obvod tvorený indukčnosťou snímača a konštantná kapacita .

Obvod je zahrnutý v obvode elektronického generátora G, ktorý generuje striedavé napätie s frekvenciou rovnajúcou sa vlastnej frekvencii oscilačného obvodu.

Keď sa zmení indukčnosť snímača, zmení sa frekvencia na výstupe generátora, meraná frekvenčným meračom. Frekvencia generátora závisí hlavne od indukčnosti snímača a nezávisí od jeho stratového odporu (toto platí len ako prvá aproximácia). Pretože stratový odpor snímača je zvyčajne veľmi závislý od rôznych vonkajšie faktory, potom zbavenie sa jeho vplyvu na výsledky merania zvyšuje presnosť meraní.

Obvod generátora je možné použiť na spínanie nediferenciálnych aj diferenciálnych snímačov. V druhom prípade existujú dva oscilačné obvody zložené z každého vinutia snímača a kondenzátorov A a dva generátory G1 a G2. Frekvencie z oboch generátorov A sa privádzajú do mixéra, ktorý volí rozdielovú frekvenciu. Táto rozdielová frekvencia je zase meraná frekvenčným meračom. Výber kontajnerov A generátory sú nastavené tak, aby v jednej z krajných polôh meracej tyče snímača bola podmienka splnená
A
. Potom budú údaje merača frekvencie úmerné veľkosti posunutia meracej tyče z jej krajnej polohy.

Citlivosť prevodu frekvenčného spínacieho obvodu

a relatívnej citlivosti

.

Porovnanie citlivosti obvodu frekvenčnej konverzie s citlivosťou ostatných opísaných obvodov ukazuje, že jeho relatívna citlivosť je 2x nižšia, ako vyplýva zo vzorca.

Obvod pripojenia transformátora

IN Vzájomne indukčné snímače sú zapojené pomocou transformátorového obvodu. Zapojenie transformátora na zapnutie nediferenciálneho vzájomne indukčného snímača je znázornené na obrázku 4.8.5. Jedno vinutie snímača je napájané konštantným striedavým napätím . V dôsledku magnetickej väzby medzi vinutiami sa v druhom vinutí indukuje emf, ktoré sa meria príslušným voltmetrom.

Zmena nameranej veľkosti vedie k zmene spojenia medzi vinutiami a k ​​zmene EMF na sekundárnom vinutí. EMF na výstupe sekundárneho vinutia teda bude závisieť od meranej veľkosti.

Napätie na sekundárnom vinutí
,

Kde
– vzájomná indukčnosť primárneho a sekundárneho vinutia; – indukčnosť primárneho vinutia.

Ak predpokladáme, že vzájomná indukčnosť M zostáva konštantná, potom výstupný signál spínacieho obvodu

,

Kde
;
.

Posledný výraz platí, keď v obvode sekundárneho vinutia nie je žiadna záťaž. Pre silový obvod je v tomto prípade záťažou hlavne impedancia primárneho vinutia.

Obvod diferenciálneho transformátora sa vyznačuje prítomnosťou dvoch sekundárnych vinutí snímača. Merací voltmeter v tomto prípade meria rozdiel napätia na vinutiach.

Transformátorový obvod na pripojenie indukčných snímačov je veľmi jednoduchý a prakticky nevyžaduje žiadne ďalšie prvky. Konštrukcia snímača sa však stáva zložitejšou, je tu potreba niekoľkých vinutí a zodpovedajúceho počtu spojovacích vodičov.

Návrat