Cảm biến công nghiệp : Cảm biến đo vị trí và dịch chuyển part 2

Chia sẻ: Shfjjka Jdfksajdkad | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

260
lượt xem 84
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cảm biến tự cảm đơn gồm một cuộn dây quấn trên lõi thép cố định (phần tĩnh) và một lõi thép có thể di động dưới tác động của đại lượng đo (phần động), giữa phần tĩnh và phần động có khe hở không khí tạo nên một mạch từ hở. Sơ đồ hình 4.6a: dưới tác động của đại lượng đo XV, phần ứng của cảm biến di chuyển, khe hở không khí δ trong mạch từ thay đổi, làm cho từ trở của mạch từ biến thiên, do đó hệ số tự cảm và tổng trở của cuộn...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Cảm biến công nghiệp : Cảm biến đo vị trí và dịch chuyển part 2

C¶m biÕn tù c¶m ®¬n gåm mét cuén d©y quÊn trªn lâi thÐp cè ®Þnh (phÇn tÜnh) vµ mét lâi thÐp cã thÓ di ®éng d−íi t¸c ®éng cña ®¹i l−îng ®o (phÇn ®éng), gi÷a phÇn tÜnh vµ phÇn ®éng cã khe hë kh«ng khÝ t¹o nªn mét m¹ch tõ hë. S¬ ®å h×nh 4.6a: d−íi t¸c ®éng cña ®¹i l−îng ®o XV, phÇn øng cña c¶m biÕn di chuyÓn, khe hë kh«ng khÝ δ trong m¹ch tõ thay ®æi, lµm cho tõ trë cña m¹ch tõ biÕn thiªn, do ®ã hÖ sè tù c¶m vµ tæng trë cña cuén d©y thay ®æi theo. S¬ ®å h×nh 4.6b: khi phÇn øng quay, tiÕt diÖn khe hë kh«ng khÝ thay ®æi, lµm cho tõ trë cña m¹ch tõ biÕn thiªn, do ®ã hÖ sè tù c¶m vµ tæng trë cña cuén d©y thay ®æi theo. HÖ sè tù c¶m cña cuén d©y còng cã thÓ thay ®æi do thay ®æi tæn hao sinh ra bëi dßng ®iÖn xo¸y khi tÊm s¾t tõ dÞch chuyÓn d−íi t¸c ®éng cña ®¹i l−îng ®o Xv (h×nh 4.6c). NÕu bá qua ®iÖn trë cña cuén d©y vµ tõ trë cña lâi thÐp ta cã: W 2 W 2µ 0s L= = δ Rδ Trong ®ã: W- sè vßng d©y. δ Rδ = - tõ trë cña khe hë kh«ng khÝ. µ0s δ - chiÒu dµi khe hë kh«ng khÝ. s - tiÕt diÖn thùc cña khe hë kh«ng khÝ. Tr−êng hîp W = const ta cã: ∂L ∂L dL = ds + dδ ∂s ∂δ Víi l−îng thay ®æi h÷u h¹n ∆δ vµ ∆s ta cã: W 2µ0 W 2 µ 0s0 ∆L = ∆s − ∆δ (4.4) (δ 0 + ∆δ)2 δ0 §é nh¹y cña c¶m biÕn tù c¶m khi khe hë kh«ng khÝ thay ®æi (s=const): ∆L L0 Sδ = =− (4.5) ∆δ 2 ⎡ ⎛ ∆δ ⎞⎤ δ 0 ⎢1 + ⎜ ⎟⎥ ⎜⎟ ⎣ ⎝ δ 0 ⎠⎦ §é nh¹y cña c¶m biÕn tù c¶m khi thay ®æi tiÕt diÖn kh«ng khÝ (δ = const): - 76 -
∆L L 0 Ss = = (4.6) ∆s s 0 Tæng trë cña c¶m biÕn: ωW 2 µ 0 s Z = ωL = (4.7) δ Tõ c«ng thøc (4.7) ta thÊy tæng trë Z cña c¶m biÕn lµ hµm tuyÕn tÝnh víi tiÕt diÖn khe hë kh«ng khÝ s vµ phi tuyÕn víi chiÒu dµi khe hë kh«ng khÝ δ. Z, L L = f(∆δ) Z5000Hz = f(∆δ) Z500Hz = f(∆δ) ∆δ H×nh 4.7 Sù phô thuéc gi÷a L, Z víi chiÒu dµy khe hë kh«ng khÝ δ §Æc tÝnh cña c¶m biÕn tù c¶m ®¬n Z = f(∆δ) lµ hµm phi tuyÕn vµ phô thuéc tÇn sè nguån kÝch thÝch, tÇn sè nguån kÝch thÝch cµng cao th× ®é nh¹y cña c¶m biÕn cµng cao (h×nh 4.7). - C¶m biÕn tù c¶m kÐp l¾p theo kiÓu vi sai: §Ó t¨ng ®é nh¹y cña c¶m biÕn vµ t¨ng ®o¹n ®Æc tÝnh tuyÕn tÝnh ng−êi ta th−êng dïng c¶m biÕn tù c¶m kÐp m¾c theo kiÓu vi sai (h×nh 4.8). XV XV XV b) a) c) H×nh 4.8 C¶m biÕn tù c¶m kÐp m¾c theo kiÓu vi sai §Æc tÝnh cña c¶m biÕn tù c¶m kÐp vi sai cã d¹ng nh− h×nh 4.9. - 77 -
L L1 = f(δ) L1 - L2 = f(δ) δ L2 = f(δ) H×nh 4.9 §Æc tÝnh cña c¶m biÕn tù c¶m kÐp l¾p vi sai b) C¶m biÕn tù c¶m cã lâi tõ di ®éng C¶m biÕn gåm mét cuén d©y bªn trong cã lâi tõ di ®éng ®−îc (h×nh 4.10). 1 2 XV l0 lf l H×nh 4.10 S¬ ®å nguyªn lý c¶m biÕn tù c¶m cã lâi tõ 1) Cuén d©y 2) Lâi tõ D−íi t¸c ®éng cña ®¹i l−îng ®o XV, lâi tõ dÞch chuyÓn lµm cho ®é dµi lf cña lâi tõ n»m trong cuén d©y thay ®æi, kÐo theo sù thay ®æi hÖ sè tù c¶m L cña cuén d©y. Sù phô thuéc cña L vµo lf lµ hµm kh«ng tuyÕn tÝnh, tuy nhiªn cã thÓ c¶i thiÖn b»ng c¸ch ghÐp hai cuén d©y ®ång d¹ng vµo hai nh¸nh kÒ s¸t nhau cña mét cÇu ®iÖn trë cã chung mét lâi s¾t. 4.3.2. C¶m biÕn hç c¶m CÊu t¹o cña c¶m biÕn hç c¶m t−¬ng tù c¶m biÕn tù c¶m chØ kh¸c ë chç cã thªm mét cuén d©y ®o (h×nh 4.11). Trong c¸c c¶m biÕn ®¬n khi chiÒu dµi khe hë kh«ng khÝ (h×nh 4.11a) hoÆc tiÕt diÖn khe kh«ng khÝ thay ®æi (h×nh 4.11b) hoÆc tæn hao do dßng ®iÖn xo¸y thay ®æi (h×nh 4.11c) sÏ lµm cho tõ th«ng cña m¹ch tõ biÕn thiªn kÐo theo suÊt ®iÖn ®éng e trong cuén ®o thay ®æi. - C¶m biÕn ®¬n cã khe hë kh«ng khÝ: - 78 -
iW1 iW1µ 0 s Φt = = Tõ th«ng tøc thêi: δ Rδ i - gi¸ trÞ dßng ®iÖn tøc thêi trong cuén d©y kÝch thÝch W1. ~ 4 1 1 3 1 2 XV XV 3 3 4 2 4 ~ b) 4 a) c) ~ XV ~ XV XV φ1 φ2 ~ ~ ~ e) d) ®) H×nh 4.11 C¶m biÕn hç c¶m 1) Cuén s¬ cÊp 2) G«ng tõ 3) lâi tõ di ®éng 4) Cuén thø cÊp (cuén ®o) Søc ®iÖn ®éng c¶m øng trong cuén d©y ®o W2: dΦ t W W µ s di e = − W2 =− 2 1 0 . δ dt dt W2 - sè vßng d©y cña cuén d©y ®o. Khi lµm viÖc víi dßng xoay chiÒu i = I m sin ωt , ta cã: W2 W1µ 0 s e=− ωI m cos ωt δ vµ gi¸ trÞ hiÖu dông cña suÊt ®iÖn ®éng: W2 W1µ 0 s s E=− ωI = k δ δ I - gi¸ trÞ hiÖu dông cña dßng ®iÖn, k = W2 W1µ 0 ωI . Víi c¸c gi¸ trÞ W2, W1, µ0, ω vµ I lµ h»ng sè, ta cã: ∂E ∂E dE = ds + dδ ∂s ∂δ - 79 -
∆s ∆δ ∆E = k − ks Hay (4.8) (δ 0 + ∆δ)2 ∂0 §é nh¹y cña c¶m biÕn víi sù thay ®æi cña chiÒu dµi khe hë kh«ng khÝ δ (s = const): ∆E E0 ks Sδ = =− = (4.9) ∆δ 2 2 2⎛ ∆δ ⎞ ⎛ ∆δ ⎞ δ 0 ⎜1 + ⎟ δ 0 ⎜1 + ⎟ ⎜ δ0 ⎟ ⎜ δ0 ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ Cßn ®é nh¹y khi tiÕt diÖn khe hë kh«ng khÝ s thay ®æi (δ = const): ∆E k E 0 SS = = = (4.10) ∆s δ 0 s 0 ks 0 E0 = - søc ®iÖn ®éng hç c¶m ban ®Çu trong cuén ®o W2 khi XV = 0. δ0 Ta nhËn thÊy c«ng thøc x¸c ®Þnh ®é nh¹y cña c¶m biÕn hç c¶m cã d¹ng t−¬ng tù nh− c¶m biÕn tù c¶m chØ kh¸c nhau ë gi¸ trÞ cña E0 vµ L0. §é nh¹y cña c¶m biÕn hç c¶m Sδ vµ SS còng t¨ng khi tÇn sè nguån cung cÊp t¨ng. - C¶m biÕn vi sai: ®Ó t¨ng ®é nh¹y vµ ®é tuyÕn tÝnh cña ®Æc tÝnh c¶m biÕn ng−êi ta m¾c c¶m biÕn theo s¬ ®å vi sai (h×nh 4.11d,®,e). Khi m¾c vi sai ®é nh¹y cña c¶m biÕn t¨ng gÊp ®«i vµ ph¹m vi lµm viÖc tuyÕn tÝnh më réng ®¸ng kÓ. - BiÕn thÕ vi sai cã lâi tõ: gåm bèn cuén d©y ghÐp ®ång trôc t¹o thµnh hai c¶m biÕn ®¬n ®èi xøng, bªn trong cã lâi tõ di ®éng ®−îc (h×nh 4.12). C¸c cuén thø cÊp ®−îc nèi ng−îc víi nhau sao cho suÊt ®iÖn ®éng trong chóng triÖt tiªu lÉn nhau. 2 2 3 1 ~ ~ H×nh 4.12 C¶m biÕn hç c¶m vi sai 1) Cuén s¬ cÊp 2) Cuén thø cÊp 3) Lâi tõ VÒ nguyªn t¾c, khi lâi tõ ë vÞ trÝ trung gian, ®iÖn ¸p ®o Vm ë ®Çu ra hai cuén thø cÊp b»ng kh«ng. Khi lâi tõ dÞch chuyÓn, lµm thay ®æi mèi quan hÖ gi÷a cuén s¬ cÊp víi c¸c cuén thø cÊp, tøc lµ lµm thay ®æi hÖ sè hç c¶m gi÷a cuén s¬ cÊp víi c¸c - 80 -