|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы  Рис. 9.17. Датчик с зубчатым воздушным зазором  Рис. 9.18. Кодовые датчики этого типа изображен на рис. 9.17 [1]. Угол поворота вала / с зубчатыми венцами 2 и 4 преобразуется в изменение индуктивности катушек 3 и 5, помещенных на внешних неподвижных зубчатых венцах 6 а 7. Зубцы венца 2 сдвинуты относительно зубцов венца 4 на половину шага. Обмотки включены в мостовую цепь. Грубый отсчет угла поворота вьшолняется по числу периодов изменения выходного напряжения; точный отсчет - по углу поворота корпуса до момента баланса цепи. Для получения результата измерения в системах с датчиками, использующими зубчатый зазор, необходимо выполнять счет периодов выходного сигнала, а при знакопеременных перемещениях - реверсивный счет. В связи с этим устройства преобразования весьма усложняются. Для непосредственного получения результата измерения используют кодовые датчики (рис. 9.18). Принцип действия одной из разновидностей таких датчиков иллюстрируется рис. 9.18, а. Основными элементами датчика являются кодовый диск /, выполненный из диамагнитного материала, и трансформатор 2, представляющий собой пару одинаковых катушек, намотанных на П-образных сердечниках. На кодовом диске нанесен рисунок кода в виде чередования выступов и впадин. Сердечники трансформатора расположены в одной плоскости по обеим сторонам кодового диска напротив разрядной дорожки точно один против другого, образуя единый магнитопровод, разделенный воздушным зазором, приблизительно равным 0,5 мм. Выступы диска играют роль экрана, который, перемещаясь, изменяет магнитное сопротивление. На первичную обмотку 3 поступают однополярные импульсы опроса; при этом в зависимости от того, находится ли в воздушном зазоре между сердечниками выступ или впадина, во вторичной обмотке 4 (катушка считывания) будут наводиться импульсы различной амплитуды. Если в зазоре находится выступ диска, то возникающие в нем вихревые токи создают магнитный поток, направленный навстречу основному потоку. Магнитный поток в сердечнике вторичной обмотки будет весьма мал и на выходе обмотки будет сигнал помехи. Если в зазоре находится впадина, 2.36 то во вторичной обмотке будет наводиться импульс максимальной амплитуды. Максимальная амплитуда определяет единицу в данном разряде кода, помеха-ноль. Для получения многоразрядного кода кодовые диски с трансформаторами собирают в кассеты, закрепленные на валу. Если диапазон измеряемых угловых перемещений превышает один оборот, то используют несколько кассет, соединенных редукторами с соответствующими передаточными отношениями. Иногда вместо трансформаторов с воздушным зазором используют замкнутые ферритовые сердечники, помещаемые в магнитное поле, напряженность которого меняется в зависимости от положения кодового диска. Принцип действия таких датчиков поясняется рис. 9.18, б. Датчик состоит из ротора с кодовыми дисками /, статора 2, кольцевых ферритовых сердечников 3 с прямоугольной петлей гистерезиса и катушки подмагни-чивания 4. На каждом ферритовом сердечнике имеются обмотки: считывания, выходная и установки феррита в исходное положение. С помощью катушки подмагничивания, питаемой постоянным током, в зазоре между статором и дисками ротора создается магнитное поле. Кодовая маска нанесена на дисках ротора в виде зубцов и впадин. Число дисков определяется требуемой разрядностью кода. В зависимости от положения ротора ферриты находятся в сильном (когда расположены против зубца и зазор мал) или слабом (когда расположены против впадины и зазор велик) магнитном поле. При подаче импульса тока в обмотку считывания ферритового сердечника, находящегося в слабом магнитном поле, в его выходной обмотке наводится сигнал, соответствующий единице. Если феррит находится в сильном магнитном поле, то он насыщается, и импульс тока, поданный в обмотку считывания, создает в выходной обмотке сигнал помехи (т. е. ноль). Постоянное магнитное поле может быть создано и постоянным магнитом. В этом случае диски являются магнитами, а зубцы - полюсными наконечниками. Кроме того, магнитное поле можно использовать не для изменения коэффициента связи между обмотками считывания и выходной обмоткой, а для изменения индуктивности катушек, намотанных на феррит [А. с. 204190 (СССР) ]. Измерение сил, моментов и давлений - другая весьма широкая область применения электромагнитных преобразователей. В случае использования индуктивных и трансформаторных преобразователей измеряемый параметр, как правило, предварительно преобразуется в перемещение, а при использовании магнитоупругих преобразователей измерение выполняется непосредственно. На рис. 9.19, а приведена упрощенная конструкция дифференциального индуктивного датчика силы. Измеряемая сила преобразуется в деформацию упругого элемента /, образованного цилиндрическими стенками корпуса. Деформация упругого элемента передается якорю 2 индуктивного преобразователя, который подвешен на плоских пружинах 3. Перемещение якоря в воздуш-  Рис. 9.19. Датчики силы: а - дифференциальный индуктивный датчик силы; б - магнитоупругий датчик силы НОМ зазоре магнитопровода 4 вызывает изменение индуктивности обмоток 5. Обмотки включены в мостовую цепь. Примером непосредственного измерения силы может служить магнитоупругий датчик (рис. 9.19, б), разработанный фирмой «Siemens Halske» (ФРГ) [23 ]. Датчик дроссельного типа с цилиндрическим чувствительным элементом из пермаллоя. В чувствительном элементе / имеются кольцевые пазы, расположенные концентрично относительно оси датчика, в которые уложены коаксиальные обмотки 2. Кольца 4 (из ферромагнетика) замыкают магнитный контур. Верхняя плита 5 с помощью напрессованного на нее кольца 3 прижата к чувствительному элементу. Обмотка 6 предназначена для компенсации влияния температуры на выходные характеристики датчика. Датчики разработаны на пределы измерения от 7 до 1470 кН, температурная погрешность не превышает 0,2% на 10° С. Выбор конструкции датчика силы во многом определяется требуемым пределом измерения. Поскольку усилие перемещения якоря индуктивного преобразователя невелико, то индуктивные датчики силы с успехом можно строить на малые пределы измерения. Магнитоупругие датчики в основном проектируются для измерения сравнительно больших сил. Конструкции датчиков моментов вращения в значительной степени определяются характером объекта, на котором производят измерения. Учитывая то, что моменты, как правило, измеряют на вращающихся валах, весьма важно знать, допустим разрыв кинематической цепи или нет. Если контролируемый вал выполнен из материала, обладающего магнитоупругим эффектом, то вращающий момент можно измерить без разрыва кинематической цепи магнитоупругим датчиком (рис. 9.20), разработанным В. Б. Гинзбургом [23]. Датчик состоит из двух кольцевых магнитопроводов 1 я 2, выполненных 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 |