Cảm biến công nghiệp : Cảm biến đo lực part 2

Chia sẻ: Shfjjka Jdfksajdkad | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

104
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Dưới tác động của từ trường, một số vật liệu sắt từ thay đổi tính chất hình học hoặc tính chất cơ học (hệ số Young). Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng từ giảo. Khi có tác dụng của lực cơ học gây ra ứng lực trong vật liệu sắt từ làm thay đổi đường cong từ hoá của chúng, khi đó dựa vào sự thay đổi của độ từ thẩm hoặc từ dư có thể xác định được độ lớn của lực tác dụng....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Cảm biến công nghiệp : Cảm biến đo lực part 2

S¬ ®å m¹ch ghÐp nèi c¶m biÕn víi bé chuyÓn ®æi ®iÖn ¸p - ®iÖn tÝch tr×nh bµy trªn h×nh 6.7b. Bé khuÕch ®¹i Bé ChuÈn ®é nh¹y vµ Bé chuyÓn ®æi ®Çu ra läc khuÕch ®¹i vi sai ®iÖn tÝch §Çu ra (®iÖn ¸p) §Çu vµo (®iÖn tÝch) a) Cr −Q +Q dQ RS CS Vε V0 dt b) H×nh 6.7 S¬ ®å khuÕch ®¹i ®iÖn tÝch a) S¬ ®å khèi b) S¬ ®å ghÐp nèi c¶m biÕn vµ bé chuyÓn ®æi ®iÖn tÝch - ®iÖn ¸p 6.3. C¶m biÕn tõ gi¶o 6.3.1. HiÖu øng tõ gi¶o D−íi t¸c ®éng cña tõ tr−êng, mét sè vËt liÖu s¾t tõ thay ®æi tÝnh chÊt h×nh häc hoÆc tÝnh chÊt c¬ häc (hÖ sè Young). HiÖn t−îng nµy ®−îc gäi lµ hiÖu øng tõ gi¶o. Khi cã t¸c dông cña lùc c¬ häc g©y ra øng lùc trong vËt liÖu s¾t tõ lµm thay ®æi ®−êng cong tõ ho¸ cña chóng, khi ®ã dùa vµo sù thay ®æi cña ®é tõ thÈm hoÆc tõ d− cã thÓ x¸c ®Þnh®−îc ®é lín cña lùc t¸c dông. §©y lµ hiÖu øng tõ gi¶o nghÞch. - C¬ chÕ tõ ho¸: Nh− chóng ta ®· biÕt trong vËt liÖu s¾t tõ, mçi nguyªn tö ®−îc ®Æc tr−ng bëi mét m«men tõ. §Ó gi¶m thiÓu n¨ng l−îng tæng céng, momen tõ cña c¸c nguyªn tö trong cïng mét miÒn tõ ho¸ tù nhiªn (domen) ph¶i h−íng theo mét h−íng chung. H−íng chung nµy ®Þnh h−íng theo mét sè h−íng −u tiªn cña m¹ng tinh thÓ gäi lµ h−íng dÔ tõ ho¸. H−íng cña c¸c m«men tõ trong c¸c domen c¹nh nhau kh«ng trïng nhau. Khi cã tõ tr−êng ngoµi H t¸c ®éng, sù ®Þnh h−íng cña m« men tõ trong mét domen theo mét h−íng chung t¨ng dÇn. Khi H nhá, c¸c v¸ch domen tõ dÞch chuyÓn - 104 -
vµ kÝch th−íc cña c¸c domen tõ cã h−íng tõ ho¸ thuËn lîi trïng víi h−íng cña tõ tr−êng bªn ngoµi t¨ng lªn. Khi tõ tr−êng ngoµi t¨ng lªn ®Õn møc nµo ®ã x¶y ra hiÖn t−îng ®¶o h−íng cña c¸c domen theo h−íng tõ tr−êng ngoµi. Khi tõ tr−êng ngoµi ®ñ m¹nh sÏ lµm quay h−íng dÔ tõ ho¸ cña c¸c domen tõ theo h−íng tõ tr−êng ngoµi dÉn ®Õn b¶o hoµ (hinhd 6.8a). - HiÖn t−îng tõ trÓ: Sau khi tõ ho¸ lÇn ®Çu ®Õn b¶o hoµ (H = Hm), nÕu vÉn gi÷ nguyªn ph−¬ng tõ tr−êng vµ thùc hiÖn mét chu tr×nh khÐp kÝn (Hm,0,- Hm,0) ta nhËn ®−îc ®−êng cong tõ ho¸ nh− h×nh 6.8b gäi lµ ®−êng cong tõ trÓ víi ®é tõ d− Br lµ kh¸ng tõ Hc. B B Br H Hc H b) a) H×nh 6.8 §−êng cong tõ ho¸ a) Tõ ho¸ lÇn ®Çu b) Chu tr×nh tõ trÔ σ=20N/mm2 B(Wb/m2) Khi trong vËt liÖu s¾t tõ cã øng lùc, kÝch th−íc m¹ng tinh σ=0 thÓ thay ®æi, c¸c h−íng dÔ tõ ho¸ thay ®æi dÉn ®Õn lµm thay H (A/m) ®æi ®Þnh h−íng cña c¸c domen. HiÖn t−îng nµy gäi lµ hiÖu øng tõ gi¶o nghÞch. Trªn h×nh 6.9 biÓu diÔn ¶nh h−ëng cña øng lùc ®Õn ®−êng cong tõ ho¸ cña H×nh 6.9 Sù biÕn d¹ng cña ®−êng cong tõ ho¸ d−íi t¸c dông cña lùc kÐo permalloy 68. 6.3.2. C¶m biÕn tõ thÈm biÕn thiªn CÊu t¹o cña c¶m biÕn gåm mét cuén d©y cã lâi tõ hîp víi mét khung s¾t tõ t¹o thµnh mét m¹ch tõ kÝn (h×nh 6.10). D−íi t¸c dông cña lùc F, lâi tõ bÞ biÕn d¹ng kÐo - 105 -
theo sù thay ®æi ®é tõ thÈm µ, lµm cho tõ trë m¹ch tõ thay ®æi do ®ã ®é tù c¶m cña cuén d©y còng thay ®æi. Sù thay ®æi t−¬ng ®èi cña L, R hoÆc µ tØ lÖ víi øng lùc σ, tøc lµ víi lùc cÇn ®o F: ∆µ ∆R ∆L = = = K.σ µ R L F F H×nh 6.10 C¶m biÕn tõ gi¶o cã tõ thÈm biÕn thiªn 6.3.3. C¶m biÕn tõ d− biÕn thiªn PhÇn tö c¬ b¶n cña c¶m biÕn tõ d− biÕn thiªn lµ mét lâi tõ lµm b»ng Ni tinh khiÕt cao, cã tõ d− Br. D−íi t¸c dông cña lùc cÇn ®o, thÝ dô lùc nÐn (dσ < 0), Br t¨ng lªn: Wb.m −2 dB r = −1,5.10 −9 N.m −2 dσ Sù thay ®æi cña tõ th«ng sÏ lµm xuÊt hiÖn trong cuén d©y mét suÊt ®iÖn ®éng tØ lÖ víi dBr/dt. BiÓu thøc cña ®iÖn ¸p hë m¹ch cã d¹ng: dB dσ dB r Vm = K =K r dσ dt dt Trong ®ã K lµ hÖ sè tØ lÖ víi sè vßng d©y vµ tiÕt diÖn vßng d©y. 6.4. C¶m biÕn ®o lùc dùa trªn phÐp ®o dÞch chuyÓn Trong c¶m biÕn lo¹i nµy, lùc cÇn ®o t¸c dông lªn vËt trung gian vµ g©y nªn sù thay ®æi kÝch th−íc ∆l cña nã. Sù thay ®æi kÝch th−íc ®−îc ®o b»ng mét c¶m biÕn dÞch chuyÓn. Khi ®ã tÝn hiÖu ra Vm vµ lùc t¸c dông ®−îc biÓu diÔn b»ng biÓu thøc: Vm Vm ∆l = ∆l F F Trong ®ã: - Vm/∆l gäi lµ tØ sè truyÒn ®¹t cña c¶m biÕn. - ∆l/F gäi lµ ®é mÒm cña vËt trung gian. - 106 -
VËt trung gian lµ vßng ®o lùc, c¸c dÇm d¹ng console hoÆc lß xo. Tuú theo ®iÒu kiÖn sö dông cã thÓ sö dông nhiÒu lo¹i c¶m biÕn dÞch chuyÓn kh¸c nhau nh−: - §iÖn thÕ kÕ ®iÖn trë. - C¶m biÕn tõ trë biÕn thiªn. - C¶m biÕn tô ®iÖn. 6.5. C¶m biÕn xóc gi¸c PhÇn chÝnh cña c¶m biÕn lµ mét ®Õ c¸ch ®iÖn trªn ®ã cã mét l−íi dÉn ®iÖn (h×nh 6.11a) ®−îc ®Æt d−íi ®iÖn ¸p V. L−íi ®iÖn gåm hai hÖ thèng d©y dÉn (X1, X2,...) vµ (Y1, Y2,...) vu«ng gãc víi nhau t¹o thµnh nh÷ng « vu«ng nhá, mçi « vu«ng nhá ®Òu cã mét ®iÖn cùc ®−îc c¸ch ®iÖn víi d©y dÉn cña l−íi bao quanh nã, c¸c ®iÖn cùc nµy nèi víi ®Êt th«ng qua m¹ch ®o dßng. MÆt trªn cña hÖ thèng ®−îc phñ cao su cã pha c¸c h¹t dÉn ®iÖn. Khi cã lùc nÐn t¸c dông lªn mét phÇn nµo ®ã cña tÊm cao su, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c h¹t dÉn ®iÖn ë phÇn ®ã ng¾n l¹i, ®iÖn trë gi¶m xuèng, dßng ®iÖn t¨ng lªn (h×nh 6.11b). To¹ ®é cña vïng cã dßng ®iÖn t¨ng lªn sÏ x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña lùc t¸c dông vµ gi¸ trÞ cña nã x¸c ®Þnh gi¸ trÞ cña lùc. F I0 I0 I0 I2 I1 a) b) H×nh 6.11 C¶m biÕn xóc t¸c a) HÖ thèng cùc ®o b) T¸c dông cña lùc lªn ®iÖn cùc - 107 -