Непрерывные измерительные преобразователи перемещений

Наиболее распространенными непрекращающимися ИП механических перемещений являются реостатные, электромагнитные и фотоэлектрические. Реостатным ИП называют переменный резистор, подвижный контакт которого перемещается в соответствии с механическим перемещением детали или рабочего органа механизма. Натуральная входная величина реостатного ИП – перемещение, выходная – активное сопротивление.

Статическая характеристика преобразователя есть зависимость выходного сопротивления от перемещения контакта, т.е. . Реостаты могут работать на постоянном и переменного токе низкой частоты и включаются в электрический цепь последовательно с нагрузкой Rн, как реостат (рис. 3.3, а), или параллельно нагрузке, как делитель напряжения (рис. 3.3, б). Статическая характеристика для схемы рис. 3.3, а записывается в виде , для схем рис. 3.3, б, в – Если преобразование необходимо осуществлять с учетом направления перемещения, тогда используют схему рис. 3.3, в.

Электромагнитные ИП (ЭИП) реализуют следующие основные разновидности функций преобразования:

где L – индуктивность обмотки; W1, W2 – количество витков обмоток; M – взаимная индуктивность обмоток; Zм = Rс + Rз – магнитное сопротивление магнитной цепи преобразователя; Rс – магнитное сопротивление стального стержня ИП; Rз – сопротивление воздушного зазора; е – электродвижущая сила (ЭДС); dФ /dt – скорость изменения магнитного потока. Если менять Rз, перемещая на величину Х подвижный стержень – якорь 1 относительно неподвижного магнитопровода 2, то будет меняться значение L (рис. 3.4, а) или М (рис. 3.4, б). Первый преобразователь называется индуктивным, а второй - трансформаторным.

Если к магнитопроводу ИП приложить сжимающие или скручивающие усилия, то произойдет изменение магнитного сопротивления Zм стального стержня (рис. 3.4, в). Это вызывает изменение L или М обмоток. Такие ЭИП называют магнитоупругими. Если в ЭИП с двумя обмотки перемещать вдоль стержня одну обмотку W2 относительно другой W1, то в ней появится ЭДС из-за

изменения магнитного потока. Преобразователи называют индукционные (рис. 3.4, г).

В практике измерений перемещений наибольшее распространение получили дифференциально-трансформаторные преобразователи (ДТП) (рис. 3.5).

ДТП используется при измерении расхода, давления, уровня и других параметров, которые могут быть преобразованы в перемещение. Они применяются в системах дистанционной передачи показаний. На рис. 3.5 показан ДПТ и электрическая схема соединений его обмоток. На каркасе 1 расположены первичная обмотка 2, равномерно намотанная по его длине, с числом витков W1, а также две выходные обмотки 3 и 4 (W2 и W3), которые соединены между собой по дифференциальной схеме. На первичную обмотку подается напряжение питания переменного тока. В выходных обмотках W2 и W3 индуцируется ЭДС, величина которой определяется током первичной обмотки и величиной взаимоиндукции М2 и М3 между выходными W2 и W3 и первичной обмоткой. При среднем положении плунжера 5 относительно обмоток W2 и W3 М2 = М3. При помещении плунжера вверх от среднего положения величина М2 возрастает, а М3 - уменьшается, при помещении плунжера вниз - наоборот.

Магнитные потоки, которые индуцируются в обмотках W2 и W3, направлены встречно, поэтому полная взаимная индуктивность М при среднем положении плунжера При перемещении плунжера взаимная индуктивность меняется следующим образом:

где - значение модуля взаимной индуктивности, которое соответствует максимальному перемещению плунжера - величина хода плунжера аргумент вектора взаимоиндукции.

ЭДС на выходе преобразователя будет

где - частота тока обмотки W1; I - ток первичной обмотки.

В фотоэлектрических преобразователях (ФП) механическое перемещение преобразуется в электрические сигналы, содержащие информацию о величине и направлении перемещения (рис. 3.6).

ФП состоит из механической, оптической и электронной частей. Механическая часть обеспечивает жесткую связь объекта измерения с чувствительным элементом ФП. Оптическая система проводит световой поток от светодиода 1 через линзы 2, растровую индикаторную пластину 3 и растровые диск 4 на фотодиоды 5 и 6. На индикаторной пластине 3 растры расположены в двух секторах и смещены один относительно другого на 90 электрических градусов. Два фотодиода установлены под каждым сектором растровой пластины. При вращении растрового диска 4 меняется световой поток, и фотодиоды будут выдавать первичные сигналы ОСН (основной) и СМ (смещен) вида и соответственно, где - относительное смещение растров. Фотодиод в центре растрового диска выдает третий сигнал начала отсчета (нулевой сигнал) Н.

Первичные сигналы всех трех каналов поступают на усилители напряжения УН, а потом на формирователи ФП, которые преобразуют синусоидальные сигналы в прямоугольные импульсы. После формирователей сигналы передаются на усилитель мощности УМ и инверторы ИН. В результате на выходе образуется шесть сигналов - три основные (ОСН, СМ, Н) и три инверсные (ОСН, СМ, Н). С помощью этих сигналов определяется начальная точка отсчета передвижения, пройденный угол и направление вращения датчика.

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: