Индукционные датчики

Индукционный датчик относится к генераторным датчикам и

представляет собой устройство, состоящее из обмотки и магнитной

системы, осуществляющее преобразование контролируемой скорости

линейных или угловых перемещений в ЭДС. Принцип действия

основан на зависимости ЭДС, индуктируемой в обмотке при изме-

нении магнитного потока, пронизывающего ее витки, от скорости

его изменения в соответствии с законом электромагнитной индукции

Фарадея.

Эта ЭДС е определяется выражением

где W — число витков обмотки; Ф — магнитный поток.

Индукционные датчики подразделяются на две группы: в первом

случае обмотка перемещается относительно постоянного магнита,

совершая линейное Х или угловое φ перемещение, а во втором фер-

ромагнитная деталь (якорь или кольцо), механически связанная с

источником перемещений, перемещается относительно неподвижных

магнита и обмотки. У индукционного датчика скорости линейных

перемещений первого типа (рис. 2.2, а) обмотка, механически свя-

занная с подвижной частью устройства, перемещается относительно

магнитов; при этом ЭДС, индуктированная в обмотке, снимается

непосредственно с нее. У датчика угловых перемещений (рис. 2.2, б)

устройство аналогичное, но ЭДС снимается через коллектор. Маг-

нитный поток в обоих случаях постоянен и равен Ф. ЭДС Е на вы-

ходе датчика равна

где Кп — коэффициент пропорциональности, определяемый кон-

структивными параметрами датчика; х, φ — линейное и угловое пере-

мещение соответственно.

В индукционных датчиках второй группы (рис. 2.2, в, г) обмотка

и магнитопровод неподвижны, а кольцо или якорь, связанные меха-

нически с контролируемым устройством, являются подвижными.

В этих датчиках поток Ф не является постоянным, что обусловлено

изменением во времени магнитного сопротивления.

Наибольшее изменение магнитного потока

где F — намагничивающая сила; RM и RM+ ∆RM — крайние значения

магнитного сопротивления.

Чем больше скорость вращения, тем больше изменение магнит-

ного сопротивления и индуктированная ЭДС. Таким образом, вход-

ной величиной датчика является скорость вращения или перемеще-

ния, а выходной — индуктированная ЭДС (в случае углового пере-

мещения выходной величиной может быть частота электрического

сигнала в обмотке).

Индукционные датчики обеих групп имеют линейную статиче-

скую характеристику, представляющую собой зависимость ЭДС от

скорости перемещения. Достоинствами этих датчиков являются

сравнительно высокая точность и высокая чувствительность, что

позволяет использовать их непосредственно для измерения скоро-

сти без усилителей и других промежуточных элементов, а недо-

статками — влияние величины нагрузки на точность преобразо-

вания, а также наличие момента, действующего на вал, скорость

которого измеряется.