|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы Температура влияет как на электрические, так и на магнитнше параметры преобразователей. Для температурной компенсации применяют добавочные сопротивления и магнитные шунты с соответствующим образом подобранными температурными коэффициентами. 9.4. ИНДУКЦИОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ Первую достаточно распространенную группу индукционных преобразователей составляют преобразователи, в которых изменение магнитного потока, сцепляющегося с витками катушки, осуществляется либо перемещением последней в магнитном поле постоянного магнита, либо перемещением постоянного магнита относительно неподвижной катушки. Эта группа преобразователей представляет собой по сути дела генераторы, ЭДС которых пропорциональна скорости линейных (рис. 9.12, а) или угловых (рис. 9.12, б) перемещений катушки в постоянном магнитном поле, либо скорости перемещения магнитного поля относительно витков катушки (рис. 9.12, в). Вторую группу образуют преобразователи, в которых изменение магнитного потока создается изменением магнитного сопротивления. Такой преобразователь можно получить, например, подавая на обмотку возбуждения трансформаторного преобразователя постоянный ток (обмотка подмагничивания), тогда ЭДС, наводимая во вторичной обмотке, будет пропорциональна скорости изменения магнитного сопротивления. В тех случаях, когда величина наводимой ЭДС не является параметром, несущим информацию, могут быть использованы полностью разомкнутые магнитные цепи. Примером может служить преобразователь (рис. 9.12, г), выходным параметром которого является частота наводимойЭДС. Величина ЭДС преобразователей с подвижной катушкой зависит от индукции В в воздушном зазоре, длины витка /, числа витков W и скорости перемещения v. е -= Blwv, а ЭДС преобразователей с переменным магнитным сопротивлением е = wFvq, где Vq - скорость изменения магнитной проводимости; F - МДС.  а) 6) В) г) Рис. 9.12. Разновидности индукционных преобразователей  Из этих выражений видно, что чувствительность преобразователей зависит от величин В к F, которые определяются параметрами постоянного магнита. Конструктивные и магнитные характеристики постоянных магнитов тесно связаны. Обычно стремятся спроектировать магнит так, чтобы энергия ВН, приходящаяся на единицу объема, была максимальной. Значения индук- р„с 9.13. Кривые размагничивания ции В„ и напряженности Я, соот- материалов постоянных магнитов; ВеТСТВуЮЩИе максимальной ЭНер- j - с большим значением N; 2 - с вы- ...... .....w™ , гл,, соким значением магнитной энергии; ГИИ, определяет коэффициент раз- З - с большим значением коэрцитивной магничивания «лы N = BJH, который характеризует форму магнита, обладающего для данного материала максимальной энергией. Расчет параметров постоянного магнита приведен ниже в п. 12.3. Из материалов с большим значением (кривая размагничивания /. рис. 9.13) магниты выполняют длинными, малого сечения. Для преобразователей с постоянным воздушным зазором применяют материалы, обладающие высоким значением магнитной энергии (кривая размагничивания 2). Материалы, имеющие большое значение коэрцитивной силы (кривая размагничивания 5), применяют в преобразователях с меняющимся сопротивлением, поскольку эти материалы обеспечивают высокие значения индукции при полностью разомкнутой цепи. При выбранной МДС чувствительность преобразователя можно повысить, увеличивая число витков катушки. Однако для преобразователей с подвижной катушкой увеличение числа витков ограничивается размерами воздушного зазора и параметрами нагрузки, а для преобразователей с разомкнутой магнитной цепью (характеризующихся малыми значениями индукции) - реакцией поля катушки. 9.5. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ Рассмотренные в предыдущих параграфах преобразователи находят применение в датчиках, используемых для измерения различных механических величин. Измергние линейных и угловых перемещений - весьма распространенная область применения индуктивных и трансформаторных преобразователей. Это различного рода электрические Микрометры, измерители степени шероховатости поверхности, профилографы, измерители размеров от десятых долей микрометров до сотен миллиметров, используемые в машиностроении. На рис. 9.14 изображен индуктивный датчик размеров [55 ] с меняющимся воздушным зазором.В корпусе 4, выполненном из отожженной стали в виде массивной конструкции (защита от внешних магнитных полей), на двух плоских пружинах 2 подвешен магнитопровод 3, который при помощи микровинта 1 можно смещать относительно корпуса датчика при выполнении установочных операций. При помощи второй пары плоскопараллельных пружин 5 на магнитопро-воде 3 установлен якорь 6, заканчивающийся в нижней части измерительным штоком 7, пропущенным сквозь установочную втулку 8. Датчик закреплен на измерительной позиции либо при помощи втулки 8, либо крепится непосредственно за корпус. На магнито-проводе 3 установлены две катушки 9, сопротивления которых изменяются при смещении якоря 6 от его среднего положения, при этом сопротивления катушек изменяются с разными знаками. Для увеличения линейного участка функции преобразования в дифференциальной магнитной системе «магнитопровод-якорь» рабочие поверхности полюсов магнитопровода 3 и якоря 6 выполнены под углом 45° к оси смещения якоря 6. В верхней части индуктивного датчика предусмотрен специальный зажим W со сквозным отверстием диаметром 8 мм, предназначаемый либо для закрепления пружинной пробки, обеспечивающей требуемое измерительное усилие, либо для установки шкальной измерительной головки. Пружины 5, на которых подвешен якорь 6, имеют возле мест закрепления узкие поперечные прорези, занимающие почти всю ширину пружины. Этим достигается сравнительно небольшая жесткость подвески якоря при сохранении высокой точности его перемещения. 232  Рис. 9.14. Индуктивный датчик размеров Рис. 9.15. Трансформаторный датчик с распределенными электромагнит-нитными параметрами 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 [ 75 ] 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 |