Индуктивные датчики перемещения: Please Wait… | Cloudflare

Содержание

Датчики перемещения и положения

Jump to Navigation
  • Информация
  • Производители
  • Каталог
  • Назад
  • Насосное оборудование
    • Насосы центробежные
      • Apex Pumps
    • Насосы винтовые
      • Насосы высокого давления
        • BFT
        • GEA
      • Погружные насосы
        • Houttuin
      • Горизонтальные насосы
        • Apex Pumps
        • Houttuin
        • Inoxihp
        • Moyno
        • Vipom
      • Насосы герметичные
        • Hermetic Pumpen
        • Zenith
      • Насосное оборудование прочее
        • AX System
        • Sanco
        • Servi Group
    • Фильтровальное оборудование
      • Воздушные фильтры
        • AAF
        • Jonell
      • Масляные и гидравлические фильтры
        • Parker Hannifin Corporation
        • Servi Group
      • Коалесцирующие фильтры
        • ASCO Filtri
        • Buhler Technologies
        • EUROFILL
        • Hydac
        • Jonell
        • Petrogas
        • Scam Filltres
        • Vokes Air
      • Водоподготовка
        • Grunbeck
      • Фильтры КВОУ
        • AAF
      • Осушители
        • Компрессорное оборудование
          • Поршневые компрессоры
            • Винтовые компрессоры
              • GEA
              • Howden
              • Stewart & Stevenson
            • Центробежные компрессоры
              • Baker Hughes
              • Stewart & Stevenson
              • Thermodyn
          • Трубопроводная арматура
            • Запорная, регулирующая, запорно-регулирующая арматура
              • Предохранительная арматура
                • Schroedahl
                • Servi Group
              • Приводы трубопроводной арматуры
                • Biffi
                • Keystone
            • Гидравлика
              • Гидроцилиндры
                • Servi Group
              • Гидроклапаны
                • Meggitt
                • Servi Group
              • Гидронасосы
                • Riverhawk
                • Servi Group
              • Гидрораспределители
                • Servi Group
              • Пневмоцилиндры
                • Artec
                • Mec Fluid 2
            • Станочное оборудование
              • Станки шлифовальные
                • LOESER
              • Хонинговальные станки
                • CAR srl
              • Станки зубо- и резьбо- обрабатывающие
                • Nagel Maschinen
              • Карусельные станки
                • Star Micronics
              • Шпиндели и фрезерные головки
                • Cytec
            • Приводная техника
              • Электрические приводы
                • Гидравлические приводы
                  • Biffi
                • Пневматические приводы
                  • Вентиляторы
                    • Reitz
                  • Электромагнитные приводы
                    • Danfoss
                    • ECONTROL
                  • Редукторы
                    • Renk
                    • VAR-SPE
                  • Турборедукторы
                    • Flender-Graffenstaden
                    • Renk
                • КИП (измерительное оборудование)
                  • Анализаторы влажности
                    • Belimo
                    • Scantech
                  • Приборы измерения уровня
                    • Endress+Hauser
                  • Приборы контроля и регулирования технологических процессов
                    • Reuter-Stokes
                  • Приборы измерения уровня расхода (расходомеры)
                    • Belimo
                    • Itron
                    • Servi Group
                  • Системы измерения неразрушающего контроля
                    • HBM
                    • Kavlico
                    • Marposs
                  • Устройства измерения температуры
                    • Устройства измерения давления
                      • Autrol
                      • Servi Group
                    • Устройства измерения перемещения и положения
                      • Лабораторное оборудование
                        • Микроскопия и спектроскопия
                          • Keyence
                      • Электрооборудование
                        • Аккумуляторные батареи
                          • Hoppecke
                        • Противопожарное оборудование
                          • Reuter-Stokes
                          • Sanco
                          • Spectrex
                        • Выключатели
                          • Metrol
                        • Источники питания
                          • LAM Technologies
                        • Кабели и коннекторы
                          • Axon’ Cable
                          • HiRel Connectors
                          • Murrplastik
                        • Лазеры
                          • RIO
                        • Лампы
                          • Nic
                          • Parat
                        • Серийные преобразователи
                          • LAM Technologies
                        • Электродвигатели
                          • Gamak Motors
                          • LAM Technologies
                        • Электроника
                          • DUCATI Energia
                          • JOVYATLAS
                          • Luvata
                          • Murrplastik
                      • Прочее оборудование
                        • Абразивные изделия
                          • Abrasivos Manhattan
                          • Atto Abrasives
                        • Буровое оборудование
                          • BVM Corporation
                          • Den-Con Tool
                          • MI Swaco
                          • Top-co
                          • WestCo
                        • Валы
                          • GKN
                          • Jaure
                          • Rotar
                        • Вибротехника
                          • JOST
                        • Газовые турбины
                          • Alba Power
                          • Baker Hughes
                          • Meggitt
                          • Score Energy
                          • Siemens energy
                          • Solar turbines
                        • Горелки
                        • Зажимные устройства
                          • Restech Norway
                          • SPIETH
                        • Защита от износа, налипания, коррозии
                          • Rema Tip Top
                        • Инструмент
                          • Deprag
                          • Knipex
                        • Клапаны
                          • Baker Hughes
                          • Mec Fluid 2
                          • Top-co
                          • W.T.A.
                          • Zimmermann & Jansen (Z&J)
                        • Крановое оборудование
                          • Facco
                        • Маркировочное оборудование
                          • Couth
                          • Espera
                        • Мельницы
                          • Eirich
                        • Металлообработка
                          • Agrati
                        • Муфты
                          • Coremo Ocmea
                          • Esco Couplings
                          • Jaure
                          • John Crane
                          • Kendrion Linnig
                          • Top-co
                          • ZERO-MAX
                        • Оси
                          • Jaure
                        • Подшипники
                          • John Crane
                          • NTN-SNR
                          • SPIETH
                        • Производственные линии
                          • Espera
                          • FIBRO
                          • Masa Henke
                        • Робототехника
                          • Motoman Robotics
                        • Системы обогрева
                          • Helios
                          • TYCO Thermal Controls
                        • Системы охлаждения
                          • Gohl
                        • Системы смазки
                          • Lincoln
                        • Строительные леса
                          • HAKI
                        • Сушильные печи
                          • Eirich
                        • Такелажное оборудование
                          • Casar
                          • Easy Mover
                          • Fetra
                        • Тормоза и сцепления
                          • Coremo Ocmea
                        • Упаковочное оборудование
                          • Espera
                          • Thimonnier
                        • Уплотнения
                          • Flexitallic
                          • John Crane
                        • Форсунки и эжекторы
                          • Exair
                        • Центраторы
                          • Top-co
                        • Электрографитовые щетки
                          • Morgan Advanced Materials
                      • AX System
                      • A.O. Smith – Century Electric
                      • A.S.T.
                      • AAF
                      • Abrasivos Manhattan
                      • Advanced Energy
                      • Agilent Technologies
                      • Agrati
                      • Alba Power
                      • Algi
                      • Allweiler
                      • Alphatron Marine
                      • Amot
                      • Anderson Greenwood
                      • Apex Pumps
                      • Apollo Valves
                      • Ariana Industrie
                      • Ariel
                      • Artec
                      • ASCO Filtri
                      • Ashcroft
                      • ATAS elektromotory
                      • Atos
                      • Atto Abrasives
                      • Autrol
                      • Autronica
                      • Axis
                      • Axon’ Cable
                      • Baker Hughes
                      • Baker Hughes
                      • Bando
                      • Baruffaldi
                      • BAUER Kompressoren
                      • Belimo
                      • Bently Nevada
                      • Berarma
                      • BFT
                      • BHDT
                      • Biffi
                      • Bifold Group
                      • Brinkmann pumps
                      • Buhler Technologies
                      • BVM Corporation
                      • Camfil FARR
                      • Campen Machinery
                      • CanaWest Technologies
                      • CAR srl
                      • Carif
                      • Casar
                      • CAT
                      • Celduc Relais
                      • Center Line
                      • Clif Mock
                      • Comagrav
                      • Compressor Controls Corporation
                      • CoorsTek
                      • Coral engineering
                      • Coremo Ocmea
                      • Couth
                      • CRANE
                      • Crosby
                      • Cytec
                      • Danaher Motion
                      • Danfoss
                      • Danobat Group
                      • David Brown Hydraulics
                      • Den-Con Tool
                      • DenimoTECH
                      • Deprag
                      • Destaco
                      • Dixon Valve
                      • Donaldson
                      • Donaldson осушители, адсорбенты
                      • DUCATI Energia
                      • Duplomatic
                      • Duplomatic Oleodinamica
                      • Dustcontrol
                      • Dynasonics
                      • E-tech Machinery
                      • Easy Mover
                      • Ebro Armaturen
                      • ECONTROL
                      • Eirich
                      • EMIT
                      • Endress+Hauser
                      • Esco Couplings
                      • Espera
                      • Estarta
                      • Euchner
                      • EUROFILL
                      • EuroSMC
                      • Exair
                      • Facco
                      • FANUC
                      • Farris
                      • Fema
                      • Ferjovi
                      • Fetra
                      • FIBRO
                      • Fisher
                      • Flender-Graffenstaden
                      • Flexitallic
                      • Flowserve
                      • Fluenta
                      • Flux
                      • FPZ
                      • Freudenberg
                      • Fritz STUDER
                      • Gali
                      • Gamak Motors
                      • GEA
                      • GEORGIN
                      • GKN
                      • Gohl
                      • Goulds Pumps
                      • GPM Titan International
                      • Graco
                      • Grunbeck
                      • Grundfos
                      • Gustav Gockel
                      • HAKI
                      • Harting technology
                      • HAWE Hydraulik SE
                      • HBM
                      • Heimbach
                      • Helios
                      • Hermetic Pumpen
                      • Herose
                      • HiRel Connectors
                      • Hohner
                      • Holland-Controls
                      • Honsberg Instruments
                      • Hoppecke
                      • Horton
                      • Houttuin
                      • Howden
                      • Howden CKD Compressors s.r.o.
                      • HTI-Gesab
                      • Hydac
                      • Hydrotechnik
                      • IMO
                      • Inoxihp
                      • iNPIPE Products
                      • ISOG
                      • Italmagneti
                      • Itron
                      • ITW Dynatec
                      • Jaure
                      • JDSU
                      • Jenoptik
                      • John Crane
                      • Jonell
                      • JOST
                      • JOVYATLAS
                      • K-TEK
                      • Kadia
                      • Kavlico
                      • Kellenberger
                      • Kendrion
                      • Kendrion Linnig
                      • Keyence
                      • Keystone
                      • Kitagawa
                      • Knipex
                      • Knoll
                      • Kordt
                      • Krombach Armaturen
                      • KSB
                      • Kumera
                      • Labor Security System
                      • LAM Technologies
                      • Lapmaster Wolters
                      • Lincoln
                      • LOESER
                      • Lufkin Industries
                      • Luvata
                      • Mahle
                      • Marposs
                      • Masa Henke
                      • Masoneilan
                      • Mec Fluid 2
                      • MEDIT Inc.
                      • Meggitt
                      • Mercotac
                      • Metrol
                      • MI Swaco
                      • Minco
                      • MMC International Corporation
                      • MOOG
                      • Moore Industries
                      • Morgan Advanced Materials
                      • Motoman Robotics
                      • Moyno
                      • Mud King
                      • MULTISERW-Morek
                      • Munters
                      • Murr elektronik
                      • Murrplastik
                      • Nagel Maschinen
                      • National Oilwell Varco
                      • Netzsch
                      • Nexoil srl
                      • Nic
                      • NOV Mono
                      • NTN-SNR
                      • Ntron
                      • Nuovo Pignone
                      • O’Drill/MCM
                      • Oerlikon
                      • Oilgear
                      • Omal Automation
                      • Omni Flow Computers
                      • OMT
                      • Opcon
                      • Orange Research
                      • Orwat filtertechnik
                      • OTECO
                      • Pacific valves
                      • Pageris AG
                      • Paktech
                      • PALL
                      • Panametrics
                      • Parat
                      • Parker Hannifin Corporation
                      • PENTAIR
                      • Peter Wolters
                      • Petrogas
                      • ProMinent
                      • Quick Soldering
                      • Reitz
                      • Rema Tip Top
                      • Renk
                      • Renold
                      • Repar2
                      • Resatron
                      • Resistoflex
                      • Restech Norway
                      • Reuter-Stokes
                      • Revo
                      • Rexnord
                      • Rheonik
                      • Rineer Hydraulics
                      • RIO
                      • Riverhawk
                      • RMG Honeywell
                      • Ro-Flo Compressors
                      • Robbi
                      • ROS
                      • Rota Engineering
                      • Rotar
                      • Rotoflow
                      • Rotork
                      • Ruhrpumpen
                      • S. Himmelstein
                      • Sanco
                      • Sapag Industrial valves
                      • Saunders
                      • Scam Filltres
                      • Scantech
                      • Schroedahl
                      • Score Energy
                      • Sermas Industrie
                      • Servi Group
                      • Settima
                      • Siekmann Econosto
                      • Siemens
                      • Siemens energy
                      • Simaco
                      • Solar turbines
                      • Solberg
                      • SOR
                      • Spectrex
                      • SPIETH
                      • SPX
                      • Stamford | AvK
                      • Star Micronics
                      • Stewart & Stevenson
                      • Stockham
                      • Sumitomo
                      • Supertec Machinery
                      • Tamagawa Seiki
                      • Tartarini
                      • TEAT
                      • TEKA
                      • Thermodyn
                      • Thimonnier
                      • Top-co
                      • Truflo
                      • Turbotecnica
                      • Tuthill
                      • TYCO Thermal Controls
                      • Vanessa
                      • VAR-SPE
                      • VDO
                      • Velan
                      • Versa
                      • Vibra Schultheis
                      • Vipom
                      • Vokes Air
                      • Voumard
                      • W.T.A.
                      • Warren
                      • Waukesha
                      • Weatherford
                      • Weiss GmbH
                      • Wenglor
                      • WestCo
                      • Woodward
                      • Xomox
                      • Yarway
                      • Zenith
                      • ZERO-MAX
                      • Zimmermann & Jansen (Z&J)

                      Индуктивные датчики перемещения (LVDT) 8739

                      Индуктивные датчики перемещения (LVDT) с возвратной пружиной и линейным усилителем

                      Модель 8739

                      Технические данные

                      Аксессуары для модели

                           

                       

                       

                       

                       

                       

                      • Диапазоны от 0 … 1 мм до 0 … 25 мм
                      • Нелинейность 0.25 % п.ш.
                      • Диаметр датчика 8 мм
                      • Выход 0 … 10 В
                      • Опциональный выход 0 … 5 В, ± 5 В, 4 … 20 mA, USB
                      • Датчик с/без линейного усилителя
                      • Стойкий к вибрации и износу

                       

                      Применение

                      Индуктивные датчики перемещения этого ряда измеряют линейные перемещения и, косвенно, все механические величины, конвертируемые в перемещения дополнительным оборудованием (то есть силы сжатия и растяжения, расширение, вращающий момент, вибрация).
                      Корпус индуктивного датчика перемещения, оборудованный разъемом, имеет внешний диаметр всего 8 мм и поэтому особенно хорошо подходит для интеграции в структуры с ограниченным пространством.

                      Типичная область применения индуктивных датчиков перемещения — измерение перемещений:

                      • машины
                      • сервоприводы
                      • двигатели
                      • испытательные стенды
                      • производственные линии

                      Примеры измерений:

                      • расширение резервуаров
                      • толщина материалов
                      • двигатели
                      • контроль качества продукции
                      • весовые системы
                      • структурные испытания

                      Описание

                      В цилиндрический корпус индуктивного датчика перемещения, изготовленный из нержавеющей стали, помещен линейный дифференциальный трансформатор (LVDT). Он состоит из первичной и двух вторичных катушек с осевым подвижным сердечником.
                      Перемещение этого сердечника из ферромагнитных материалов изменяет магнитную индукцию катушек. Линейный усилитель на несущей частоте преобразует перемещение в прямо-пропорциональное стандартное электрическое напряжение постоянного тока.
                      Индуктивный датчик перемещения сконструирован как пробник, в котором, в пределах измерительного диапазона, пружина прижимает наконечник щупа к контактной площадке объекта измерений. Резиновый сильфон защищает направляющий механизм щупа от загрязнения. Линейный усилитель интегрирован в соединительный кабель датчика. Оба компонента формируют единое измерительное устройство, в то же время, они могут быть разделены для подключения индуктивного датчика перемещения к стороннему измерительному усилителю (через миниатюрный разъем в датчике) или замены компонентов. Корпус датчика гальванически развязан от питания и выходного сигнала.

                      *

                      Индуктивные датчики (вихретоковые) перемещения, расстояния и положения


                      Индуктивные вихретоковые датчики  перемещения, расстояния и положения

                      Индуктивные датчики Micro-Epsilon основаны на принципе вихревых токов и предназначены для бесконтактного измерения перемещения, расстояния, положения, колебаний и вибрации. Они особенно подходят, когда требуется высокая точность в суровых промышленных условиях (давление, грязь, температура). Индуктивные датчики Micro-Epsilon обеспечивают чрезвычайно точные измерения там, где требуется субмикронная точность.

                      Характеристики

                      • Бесконтактное измерение перемещения, расстояния и положения на ферромагнитных и неферромагнитных материалах
                      • Для сложных промышленных сред: грязь, давление, температура
                      • Высокое разрешение и температурная стабильность
                      • Высокочастотный отклик для быстрых измерений
                      • Индивидуальные датчики и контроллеры
                      • Прочные и промышленные датчики
                      • Разнообразные возможности применения благодаря обширному ассортименту продукции

                      FSO = of full scale output


                      Индуктивные датчики перемещения

                      на основе вихревых токов используются

                      для точных измерений перемещений.

                       

                      Непревзойденная точность — даже для динамических измерений

                      Индуктивные датчики (вихретоковые) от Micro-Epsilon часто используются в приложениях, где присутствуют суровые условия окружающей среды и где требуется максимальная точность. Отличительными особенностями являются устойчивость к грязи, давлению и экстремальным температурам. Датчики работают даже в высокоскоростных процессах, обнаруживая колебания и вибрации, используя максимальную частотную характеристику 100 кГц (-3 дБ).

                      Датчики нечувствительны к высокому

                      атмосферному давлению.

                      Самый большой выбор датчиков в мире — идеально подходит для суровых промышленных условий


                      Индуктивные датчики не распознают непроводящие материалы. По этой причине пыль, грязь и масло не влияют на измерения. Этот факт в сочетании с прочной конструкцией датчика с температурной компенсацией позволяет проводить измерения в суровых промышленных условиях.

                      • Прочные и надежные датчики IP67
                      • Устойчивые к давлению модели до 2000 бар
                      • Устойчив к маслам, пыли и грязи

                      Датчики перемещения eddyNCDT обеспечивают

                      точные значения измерения даже

                      при колебаниях температур.

                       

                       

                      Идеально подходит для температурных колебаний

                      На результаты высокоточных измерений, обеспечиваемых датчиками, могут влиять колебания температуры. Тем не менее, каждая индуктивная измерительная система eddyNCDT от Micro-Epsilon оснащена функцией активной температурной компенсации, которая компенсирует любые тепловые воздействия.

                      • Активная температурная компенсация датчика, кабеля и контроллера
                      • Диапазон температур от -40 ° C до + 200 ° C и выше

                      Индуктивность может быть адаптирована

                      к индивидуальным измерениям заказчика.

                       

                       

                       

                      Индивидуальные датчики для автоматизации и OEM-производителей

                      Часто встречаются примеры применения, когда стандартные версии датчиков и контроллера работают на пределе своих возможностей. Для этих специальных задач измерительные системы могут быть модифицированы в соответствии с конкретными индивидуальными требованиями заказчика. Запрошенные изменения включают, например, модифицированные конструкции, калибровку цели, варианты монтажа, отдельные длины кабелей, измененные диапазоны измерения или датчики со встроенным контроллером.

                      Применение

                      Измерение биения шпинделя                  Измерение износа подшипника            Расположение линзовой системы         Позиционироваании пластины

                                                                                                                                                                         в литографических машинах 

                       

                       

                       

                      Каталог датчиков:

                      Датчики линейного перемещения: виды, устройство, принцип действия

                       О чем эта статья

                      Конструкция датчиков перемещения может быть очень разнообразном. Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки, в этой статье вы узнаете принцип действия всех существующих на сегодняшний день датчиков перемещения.
                      Вы также можете посмотреть другие статьи. Например, «Виды деформации твердых тел» или «Датчики деформации (экстензометры)».

                      Датчик перемещения — это прибор, предназначенный для определения величины линейного или углового механического перемещения какого-либо объекта. Разумеется, подобные приборы имеют колоссальное количество практических применений в самых разнообразных областях, поэтому существует множество классов датчиков перемещения, которые различаются по принципу действия, точности, цене и прочим параметрам. Следует сразу отметить, что все датчики перемещения можно разделить на две основных категории — датчики линейного перемещения и датчики углового перемещения (энкодеры). В рамках данного обзора основное внимание будет уделено именно датчикам линейного перемещения.

                      По принципу действия датчики перемещения могут быть:

                      • Емкостными
                      • Оптическими
                      • Индуктивными
                      • Вихретоковыми
                      • Ультразвуковыми
                      • Магниторезистивными
                      • Потенциометрическими
                      • Магнитострикционными
                      • На основе эффекта Холла

                      Емкостные датчики перемещения

                      В основе работы датчиков данного типа лежит взаимосвязь ёмкости конденсатора с его геометрической конфигурацией. В простейшем случае речь идёт об изменении расстояния между пластинами вследствие внешнего физического воздействия (Рисунок 1). Поскольку ёмкость конденсатора изменяется обратно пропорционально величине зазора между пластинами, определение ёмкости при прочих известных параметрах позволяет судить о расстоянии между пластинами. Изменение ёмкости можно зафиксировать различными способами (например, измеряя его импеданс), однако в любом случае конденсатор необходимо включить в электрическую цепь.


                      Рисунок 1. Емкостной датчик линейного перемещения с изменяющейся величиной зазора.

                      Другой схемой, где выходным параметром является электрическая ёмкость, является схема, содержащая конденсатор с подвижным диэлектриком (Рисунок 2). Перемещение диэлектрической пластины между обкладками конденсатора также приводит к изменению его ёмкости. Пластина может быть механически связана с интересующим объектом, и в этом случае изменение ёмкости свидетельствует о перемещении объекта. Кроме того, если сам объект обладает свойствами диэлектрика и имеет подходящие габариты — он может быть использован непосредственно в качестве диэлектрической среды в конденсаторе.


                      Рисунок 2. Емкостной датчик линейного перемещения с подвижным диэлектриком.

                      Оптические датчики перемещения

                      Существует множество вариаций схем датчиков перемещения, основанных на различных оптических эффектах. Пожалуй, наиболее популярной является схема оптической триангуляции — датчик положения является, по сути, дальномером, который определяет расстояние до интересующего объекта, фиксируя рассеянное поверхностью объекта излучение и определяя угол отражения, что даёт возможность определить длину d — расстояние до объекта (Рисунок 3). Важным достоинством большинства оптических датчиков является возможность производить бесконтактные измерения, кроме того такие датчики обычно довольно точны и имеют высокое быстродействие.


                      Рисунок 3. Оптический датчик перемещения на основе схему оптической триангуляции.

                      В другой реализации оптического датчика, предназначенной для регистрации и определения параметров малых перемещений и вибраций, используется двойная решётчатая конструкция, а также источник света и фотодетектор (Рисунок 4). Одна решётка неподвижна, вторая подвижна и может быть механически закреплена на интересующем объекте или каким-либо способом передавать датчику его движение. Малое смещение подвижной решётки приводит к изменению интенсивности света, регистрируемой фотодетектором, причём с уменьшением периода решётки точность датчика возрастает, однако сужается его динамический диапазон.


                      Рисунок 4. Оптический датчик перемещения на основе дифракционных решеток.

                      Дополнительными возможностями применения обладают оптические датчики, учитывающие поляризацию света. В таких датчиках может быть реализован алгоритм селекции объектов по отражательным свойствам поверхности, т.е. датчик может «обращать внимание» только на объекты с хорошей отражающей способностью, прочие объекты игнорируются. Разумеется, чувствительность к поляризации негативно сказывается на стоимости подобных устройств.

                      Индуктивные датчики перемещения

                      В одной из конфигураций датчика данного типа чувствительным элементом является трансформатор с подвижным сердечником. Перемещение внешнего объекта приводит к перемещению сердечника, что вызывает изменение потокосцепления между первичной и вторичной обмотками трансформатора (Рисунок 5). Поскольку амплитуда сигнала во вторичной обмотке зависит от потокосцепления, по величине амплитуды вторичной обмотки можно судить о положении сердечника, а значит и о положении внешнего объекта.


                      Рисунок 5. Индуктивный датчик перемещения на трансформаторе.

                      Другая конфигурация имеет более простую схему, однако она пригодна лишь для небольшого количества приложений, где требуется определять незначительные перемещения или вибрации объектов, состоящих из ферромагнитного материала. В данной схеме интересующий ферромагнитный объект играет роль магнитопровода, положение которого влияет на индуктивность измерительной катушки (Рисунок 6).


                      Рисунок 6. Индуктивный датчик перемещения для объектов из ферромагнитных материалов.

                      Вихретоковые датчики перемещения

                      Датчики данного типа содержат генератор магнитного поля и регистратор, с помощью которого определяется величина индукции вторичных магнитных полей. Вблизи интересующего объекта генератор создаёт магнитное поле, которое, пронизывая материал объекта, порождает в его объёме вихревые токи (токи Фуко), которые, в свою очередь, создают вторичное магнитное поле (Рисунок 7). Параметры вторичного поля определяются регистратором, и на их основании вычисляется расстояние до объекта, так как чем объект ближе, тем больший магнитный поток будет пронизывать его объём, что усилит вихревые токи и индукцию вторичного магнитного поля. Подобный принцип используется и в вихретоковых дефектоскопах, однако там на параметры вторичного магнитного поля влияет не расстояние до объекта, а наличие в его внутренней структуре скрытых несовершенств. Метод является бесконтактным, однако может применяться только для металлических тел.


                      Рисунок 7. Вихретоковый датчик перемещения.

                      Ультразвуковые датчики перемещения

                      В ультразвуковых датчиках реализован принцип радара – фиксируются отражённые от объекта ультразвуковые волны, поэтому структурная схема обычно представлена источником ультразвуковых волн и регистратором (Рисунок 8), которые обычно заключены в компактный корпус. Определение временной задержки между моментами отправки и приёма ультразвукового импульса позволяет измерять расстояние до объекта с точностью, доходящей до десятых долей миллиметра. Наряду с оптическими, ультразвуковые датчики на сегодняшний день являются, пожалуй, наиболее универсальным и технологичным бесконтактным средством измерения. Использование этого принципа измерений опять же можно найти в детекторах обнаружения дефектов, только на этот раз уже в ультрозвуковых дефектоскопах.


                      Рисунок 8. Ультразвуковой датчик перемещения.

                      Магниторезистивные датчики перемещения

                      В магниторезистивных датчиках перемещения используется зависимость электрического сопротивления магниторезистивных пластинок от направления и величины индукции внешнего магнитного поля. Датчик, как правило, состоит из постоянного магнита и электрической схемы, содержащей включённые по мостовой схеме магниторезистивные пластинки и источник постоянного напряжения (Рисунок 9). Интересующий объект, состоящий из ферромагнитного материала, перемещаясь в магнитном поле, изменяет его конфигурацию, вследствие чего изменяется сопротивление пластинок, и мостовая схема регистрирует рассогласование, по величине которого можно судить о положении объекта.


                      Рисунок 9. Магниторезистивный датчики перемещения.

                      Датчики на основе эффекта Холла

                      Датчики этого типа имеют конструкцию подобную конструкции магниторезистивных датчиков, однако в основу их работы положен эффект Холла — прохождение тока через проводник, на который воздействует внешнее магнитное поле, приводит к возникновению разности потенциалов в поперечном сечении проводника.

                      Магнитострикционные датчики перемещения

                      Как правило, магнитострикционный датчик представляет собой протяжённый канал — волновод, вдоль которого может свободно перемещаться постоянный кольцевой магнит. Внутри волновода содержится проводник, способный при подаче на него электрических импульсов создавать магнитное поле вдоль всей своей длины (Рисунок 10). Полученное магнитное поле складывается с полем постоянного магнита, и результирующее поле создаёт момент вращения канала, содержащего волновод (эффект Вайдемана). Импульсы вращения распространяются по каналу в обе стороны со скоростью звука материала канала. Регистрация временной задержки между отправкой электрического импульса и приёма импульса вращения позволяет определить расстояние до постоянного магнита, т.е. определить его положение. Канал может иметь довольно большую длину (до нескольких метров), а положение магнита может быть определено с точностью до нескольких микрометров. Магнитострикционные датчики обладают отличной повторяемостью, разрешением, устойчивостью к неблагоприятным условиям и низкой чувствительностью к температурным изменениям.

                       


                      Рисунок 10. Магнитострикционный датчик перемещения.

                       

                      Потенциометрические датчики перемещения

                      Датчик данного типа в своей основе имеет электрический контур, содержащий потенциометр (Рисунок 11). Линейное перемещение объекта приводит к изменению сопротивления потенциометра (переменного резистора). Если через потенциометр пропускать постоянный ток, то падение напряжения на нём будет пропорционально величине сопротивления, и, следовательно, величине линейного перемещения интересующего объекта.

                       


                      Рисунок 11. Потенциометрический датчик перемещения.

                       

                      Наряду с механическими датчиками перемещения, потенциометрические датчики получили наиболее широкое распространение в силу своей простоты и низкой стоимости, однако для универсальных, прецизионных и бесконтактных измерений в последнее время всё чаще используются датчики на основе оптических эффектов.

                      Опубликована 31-03-12.


                      Если вам понравилась статья нажмите на одну из кнопок ниже

                      21125-13: WA Датчики перемещения индуктивные

                      Назначение

                      Датчики перемещений индуктивные WA (далее — датчики) предназначены для измерений перемещений механизмов, узлов и деталей в испытательном и обрабатывающем оборудовании.

                      Описание

                      Датчик состоит из корпуса, внутри которого расположены измерительные обмотки, сердечник и измерительный щуп, выступающий наружу. В соответствующем исполнении вместо щупа применен плунжер, который служит для соединения с перемещающимся объектом. Электрическое подключение датчика производится через электронный блок WA-Electronic, входящий в комплект поставки.

                      Датчики выпускаются в двух модификациях: WAх/L (со свободно перемещающимся плунжером) и WAх/T (с подпружиненным щупом), где х — обозначает диапазон измерения.

                      В зависимости от диапазонов измерений применяется следующее обозначение: датчики с плунжером — WA2/L, WA10/L, WA20/L, WA50/L, WA100/L, WA200/L, WA300/L, WA500/L; датчики с подпружиненным щупом — WA2/T, WA10/T, WA20/T, WA50/T, WA100/T.

                      Принцип действия всех датчиков одинаковый и основан на изменении индуктивности датчика при перемещении сердечника относительно неподвижных измерительных обмоток и последующем преобразовании линейных перемещений в пропорциональный электрический сигнал.

                      Показание датчика считывается вольтметром. Питание датчика осуществляется от источника питания, подключенного по мостовой схеме. Входное сопротивление датчика 350±35 Ом, выходное сопротивление 680±68 Ом.

                      В датчиках с подпружиненным щупом WA2/T, WA10/T, WA20/T и WA50/T измерительное усилие в начальном положении составляет приблизительно 2,4Н при постоянной пружины 0,116 Н/мм, а в датчике WA100/T — приблизительно 2 Н при постоянной пружины 0,063 Н/мм.

                      На рисунке 1 показан внешний вид датчика перемещений индуктивного WAх/L с плунжером, а на рисунке 2 — внешний вид датчика перемещений индуктивного WA с измерительным щупом

                      Технические характеристики

                      Название характеристики

                      Датчики WAx/L с плунжером

                      Датчики WAx/T со щупом

                      Диапазоны измерений перемещений, мм

                      0-2; 0-10; 0-20; 0-50; 0-100; 0-200; 0-300; 0-500

                      0-2; 0-10; 0-20; 0-50; 0-100

                      Пределы допускаемой основной приведенной к верхнему пределу измерений погрешности, %

                      ± 0,1

                      Пределы допускаемой дополнительной погрешности измерений перемещений, вызванной изменением температуры окружающего воздуха на 10 °С в диапазоне рабочих температур, % от текущего значения

                      ± 0,1

                      Номинальное напряжение питания, В

                      2,5

                      Несущая частота тока питания, кГц

                      4,8

                      Габаритные размеры не более (диаметр х длина*), мм

                      — корпус датчика

                      12 х (69 — 581,8)

                      12 х(130 -372,6)

                      — плунжер (щуп)

                      (1,2 — 3,7) х (40 -534)

                      5,5 х (14 — 104)

                      Масса не более, г

                      — корпус датчика**

                      55 — 276

                      55 — 104

                      — плунжер**

                      4 — 42

                      Диапазон рабочих температур, °С

                      от минус 20 до 80

                      х — обозначение диапазона измерения * в нулевом положении в зависимости от исполнения ** в зависимости от исполнения

                      Знак утверждения типа

                      Знак утверждения типа наносится на корпус датчика методом наклейки и на титульный лист руководства по эксплуатации типографским способом.

                      Комплектность

                      Наименование

                      Количество

                      Датчик*

                      1 *

                      Электронный блок WA-Electronic

                      1

                      ЗИП

                      1 комплект

                      Наименование

                      Количество

                      Эксплуатационная документация

                      1 экз.

                      Методика поверки

                      1 экз.

                      * типы датчиков и количество определяются при заказе потребителем.

                      Поверка

                      осуществляется по документу МП 21125-13 «Датчики перемещений индуктивные WA. Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМС» в феврале 2013 г.

                      Основные средства поверки: прибор универсальный для измерений длины DMS 1000: д. и. от 0 до 100 мм, ПГ ± (0,2+L/1000) мкм, меры длины концевые плоскопараллельные, набор № 1, ГОСТ 9038-73, размеры (1,0^100) мм, 2-ой класс точности, меры длины концевые плоскопараллельные, набор № 8, ГОСТ 9038-73, размеры (125^500) мм, 2-ой класс точности, измерительный усилитель MVD2555, класс точности

                      0,1, д. и. при UB=2,5 В: от 0,2 до 400 мВ/В.

                      Сведения о методах измерений

                      Методы измерений изложены в технической документации изготовителя.

                      Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к датчикам перемещений индуктивным WA

                      ГОСТ Р 8.763-2011 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений длины в диапазоне 1х10-9 .50 м и длин волн в диапазоне 0,2 … 50 мкм», техническая документация изготовителя.

                      Рекомендации к применению

                      Выполнение работ по оценке соответствия промышленной продукции и продукции других видов, а также иных объектов установленным законодательством Российской Федерации обязательным требованиям.

                      Индуктивный датчик — перемещение — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

                      Индуктивный датчик — перемещение

                      Cтраница 3


                      Гистерезис незначительный ( менее 0 01 % всей шкалы), так как главной восстанавливающей силой, действующей на маятник, является сила тяжести. Якорь, представляющий часть системы, действует в магнитном поле двух катушек, и служит индуктивным датчиком перемещений маятника. Прибор спроектирован для совместного действия со специальной системой амплитудной модуляции, в которой часть выходной величины прибора дифференцируется в электромагнитной цепи акселерометра.  [32]

                      Недостаток их заключается в том, что изменение частоты питающего тока влияет на величину сопротивления. Индуктивные датчики перемещения работают только на переменном токе.  [33]

                      Такой уровнемер включает в себя щуп, синхронный электродвигатель, поднимающий щуп и прерыватель, периодически выключающий двигатель. При выключении двигателя щуп под действием собственного веса опускается до уровня контролируемой среды. Положение щупа передается индуктивному датчику перемещения.  [34]

                      Эрдей, Паулик и Пау-лик [64, 65] применили в своих весах для термогравиметрического анализа другой тип индуктивного датчика перемещения, приспособив его к обычным аналитическим весам. На одно из плеч коромысла они подвесили постоянный магнит, находящийся в центре неподвижно закрепленной катушки.  [36]

                      Магнитный регулятор возбуждения, разработанный в БИИЖТе, обеспечивает полное использование мощности энергетической установки на 16 — й позиции контроллера, а на частичных нагрузках — работу дизеля по экономической характеристике. Кроме того, схема этого регулятора ограничивает ток и напряжение главного генератора. Магнитный регулятор БИИЖТа ( рис. 33) состоит из следующих основных узлов: магнитного усилителя МУ, индуктивного датчика перемещения штока сервомотора регулятора дизеля ЯД и задающего устройства ЗУ.  [37]

                      Сервоактюаторная группа представляет собой силовой цилиндр с сервоклапаном. Силовой цилиндр применяют двустороннего действия. Для улучшения динамических свойств системы шток выполнен полым. В его полости установлен индуктивный датчик перемещения.  [39]

                      При двухпрофильном методе измеряется суммарное воздействие всех отдельных погрешностей; при этом методе осуществляется беззазорное зацепление двух зубчатых колес; погрешности определяются в виде изменения межосевого расстояния. Преимущество метода заключается в простоте средств измерения. Недостатком является то, что одновременно регистрируются погрешности левой и правой сторон зуба, что затрудняет анализ измерений. Измеряемая величина может регистрироваться индуктивным датчиком перемещений или индикатором.  [40]

                      Чувствительный элемент плотномера может быть выполнен также в виде пластины, располагаемой внутри контролируемого потока так, что ее плоскости параллельны направлению потока. Пластина насажена на подпружиненную тягу, перпендикулярную к, оси трубопровода. С помощью магнита, помещенного на конце тяги, и катушки, питаемой переменным током, тяге сообщаются продольные колебания. На другом конце тяги находится индуктивный датчик перемещений для съема сигнала.  [41]

                      В системах связи уменьшение цены энергии наблюдения достигается оптимальным кодированием сигнала с тем, чтобы все виды помех оказывали на сигнал наименьшее влияние. Радиотехнические методы измерения, связанные с преобразованием измеряемой нерадиотехнической величины, представляют собой не что иное, как своеобразное оптимальное кодирование сигнала, которое должно делаться с целью уменьшения цены энергии наблюдения. При выборе типа датчика всегда имеется возможность рассчитать цену энергии наблюдения. Так, например, расчеты показывают, что цена энергии наблюдения индуктивного датчика перемещений почти в 2 раза меньше, чем при измерении того же размера измерительной линейкой, что соответствует увеличению точности в 10 раз.  [42]

                      К расходомерам обтекания относится ротаметр ( рис. ( 10 б), который состоит из вертикальной продольной трубы, расширяющейся кверху, внутри которой помещается поплавок, свободно плавающий в потоке измеряемого вещества. При соответствующем выборе материала трубы и поплавка возможно измерение расхода агрессивных жидкостей. Конструктивные формы ротаметров отличаются большим разнообразием. Трубы ротаметров для промышленных систем регулирования выполняются из металла: поплавки соединены с сердечником индуктивных датчиков перемещения, чем обеспечивается преобразование и передача сигнала расхода.  [43]

                      В современных системах автоматического регулирования и управления широко применяют электрогидравлические и электропневматические следящие приводы с дроссельным регулированием. Управляющая часть таких приводов состоит из электрических устройств, которые воспринимают задающие воздействия от чувствительных элементен или вычислительных устройств, сравнивают их с сигналами обратной связи и вырабатывают сигналы управления силовой частью. В силовую часть входят исполнительный двигатель и регулирующее устройство. Исполнительным двигателем служит один из указанных в параграфе 12.1 гидродвигателей, если привод электрогидравлический, или один из упомянутых в параграфе 12.7 пневмодвигателей, если привод электропневматический. Для уменьшения мощности, потребляемой управляющей частью, в регулирующее устройство, кроме распределителя потока жидкости или газа, обычно включают промежуточные гидро — или пневмоусилители. Сигналы обратной связи от выходного звена исполнительного двигателя создаются с помощью датчиков обратной связи, в качестве которых используют электрические потенциометры, индуктивные датчики перемещения, сельсины, тахогенераторы, кодовые датчики. Известны также гидро — и пневмоприводы с электрическим управлением, имеющие механические, гидромеханические и пневмомеханические обратные связи.  [44]

                      Страницы:      1    2    3

                      3. Дифференциальные (реверсивные) индуктивные датчики

                      Дифференциальные индуктивные датчики представляют собой совокупность двух одинарных (нереверсивных) датчиков с общим якорем. Предназначены дифференциальные индуктивные датчики для получения реверсивной статической характеристики и для компенсации электромагнитной силы притяжения якоря.

                      Рассмотрим работу дифференциального индуктивного датчика (рис. 3, а), состоящего из двух одинаковых сердечников 1 и 2 с обмотками и расположенного между сердечниками якоря 3, способного перемещаться влево и вправо относительно среднего симметричного положения. Питание дифференциального датчика осуществляется от трансформатора с выводом от средней точки вторичной обмотки. Сопротивление нагрузки RH включается между этой средней точкой и общей точкой обмоток сердечников 1 и 2. Ток в сопротивлении нагрузки можно представить как алгебраическую сумму двух токов: в левом и правом контурах. Каждый контур состоит из половины вторичной обмотки трансформатора, одинарного индуктивного датчика и сопротивления нагрузки RH, общего для обоих контуров. Рассмотрим направления контурных токов в момент времени, когда во вторичной обмотке трансформатора индуцируется условно положительный полупериод напряжения: плюс — у левого зажима; минус — у правого. Полярность средней точки относительно левого зажима будет минусовая, а относительно правого — плюсовая. Принимая за положительное направление тока во внешней цепи от плюса к минусу, определяем, что ток левого контура I1 направлен сверху вниз, а ток правого контура I2 — снизу вверх. Следовательно, эти токи вычитаются, а через нагрузку пойдет разностный ток. В следующий полупериод полярность изменится на противоположную (на рис. 3 показана в скобках). Соответственно изменится направление токов в нагрузке, но опять ток в нагрузке будет равен разности токов I1 и I2 (направление их показано пунктиром). Очевидно, что каждый из этих контурных токов можно определить по формулам (11) или (13). При среднем (симметричном) положении якоря 3 индуктивности обмоток 1 и 2 одинаковы. Следовательно, токи I1 и I2 равны, разность их равна нулю, выходной сигнал (ток в сопротивлении нагрузки) равен нулю: .

                      Рис. 3. Дифференциальный индуктивный датчик

                      При перемещении якоря вправо (примем его за положительный входной сигнал) индуктивность L2 возрастает, поскольку воздушный зазор в одинарном индуктивном датчике 2 уменьшается, а индуктивность L1 убывает, поскольку зазор в датчике 1 увеличивается. Следовательно, I1> I2 и появляется выходной сигнал в виде тока нагрузки определенной полярности. При перемещении якоря влево (отрицательный входной сигнал) соответственно уменьшается L2 и увеличивается L1 соотношение токов I1< I2 и полярность тока нагрузки изменяется. Поскольку речь идет о переменном синусоидальном токе, это означает, что фаза тока изменяется на 180°. Таким образом, статическая характеристика дифференциального датчика (рис. 3, б) будет реверсивной, зависящей от знака входного сигнала. А дифференциальным датчик называется потому, что выходной сигнал формируется как разность сигналов двух одинаковых датчиков.

                      Силы притяжения якоря к сердечникам возникают и в этом случае, но направлены они в противоположные стороны и поэтому почти полностью взаимно компенсируются. Поэтому для перемещения якоря требуется незначительное усилие. Очень важной особенностью дифференциального датчика является равенство нулю выходного сигнала при нулевом входном сигнале. Напомним, что в одинарном датчике выходной сигнал (ток через обмотку) был не равен нулю даже при нулевом воздушном зазоре.

                      Для получения реверсивной статической характеристики используют и мостовую схему включения индуктивных датчиков (рис. 4, а, б). Плечи моста образованы обмотками двух сердечников 1 и 2 с индуктивностями соответственно L1 и L2 и двумя постоянными резисторами с сопротивлением R. К одной диагонали моста подводится напряжение питания U0 переменного тока, со второй диагонали снимается выходное напряжение Uвых. Если якорь 3 занимает среднее положение, то индуктивности L1 и L2 одинаковы и мост сбалансирован. Выходное напряжение Uвых при этом равно нулю. При отклонении якоря от среднего положения баланс моста нарушается, так как индуктивность одной обмотки увеличивается, а другой — уменьшается. Изменение направления перемещения якоря вызывает изменение фазы выходного напряжения на 180°, т. е. характеристика мостовой схемы индуктивных датчиков является реверсивной (см. рис. 3, б).

                      Рис. 4. Мостовая схема реверсивного индуктивного датчика

                      Оценим чувствительность датчика в мостовой схеме. Сначала преобразуем уравнение (12) для индуктивности:

                      где — относительное перемещение якоря,— индуктивность датчика при среднем положении якоря, когда якорь3 находится на одинаковом расстоянии от сердечников 1 и 2, равном δ0. Уравнение для помножим и поделим на (1 — σ):

                      Уравнение для L2 помножим и поделим на (1 + σ):

                      Чувствительность оценивается при малых входных сигналах, когда х < δ0 и σ < 1. Поэтому и в знаменателе можно пренебречь. В первом приближении для малых входных сигналов принимаем

                      ; (21)

                      Полагая, что мост не нагружен, для установившегося режима можно записать выражение для выходного напряжения схемы:

                      (22)

                      Формулу (22) можно упростить в предположении, что активные сопротивления обмоток (R1, R2) значительно меньше их индуктивных сопротивлений (ω L1, ω L2).

                      Подставляя в (22) значения индуктивностей L1 и L2, определяемых выражением (21), получим для малых отклонений

                      (23)

                      Модуль выражения (23) определяет амплитуду выходного напряжения, а аргумент — фазу.

                      Амплитуда выходного напряжения

                      Чувствительность (или коэффициент преобразования) датчика определяется как производная выходного напряжения по перемещению при х = 0:

                      (24)

                      Повысить чувствительность можно увеличением напряжения питания и снижением величины начального воздушного зазора, т. е. сближением сердечников 1 и 2.

                      Питание индуктивных датчиков всегда осуществляется переменным током, но с помощью выпрямительных схем выходной ток может быть и постоянным. Для того чтобы иметь реверсивную характеристику, используют фазочувствительный выпрямитель. Схема реверсивного индуктивного датчика с выходным постоянным током показана на рис. 5. Сердечники на схеме показаны Ш-образной формы. Такие сердечники используются чаще, чем П-образные, показанные на предыдущих рисунках, хотя принцип действия одинаков для датчиков с сердечниками разной формы. Выходной сигнал датчика снимается с помощью измерительного трансформатора 1 и подается на одну диагональ выпрямительного моста 3. Опорное напряжение снимается с трансформатора 2 и подается на другую диагональ моста 3. Нагрузка Rн включается между средними точками вторичных обмоток трансформаторов 1 и 2. При фазочувствительном выпрямлении изменение фазы сигнала на 180° приводит к изменению полярности выпрямленного напряжения.

                      Рис. 5. Схема включения реверсивного индуктивного датчика с выходным постоянным током

                      Следует отметить, что при неидентичности одинарных индуктивных датчиков, используемых в дифференциальной или мостовой схемах, возникает остаточное напряжение даже в среднем положении якоря. Это остаточное напряжение сдвинуто по фазе относительно напряжения питания, определяющего фазу полезного сигнала. Следовательно, остаточное напряжение может быть разложено на две составляющие. Одна составляющая, совпадающая по фазе с полезным сигналом, называется синфазной. Другая составляющая, сдвинутая по фазе на 90° относительно полезного сигнала, называется квадратурной. Остаточное напряжение является напряжением погрешности, и поэтому желательно его скомпенсировать. Синфазную составляющую остаточного напряжения можно скомпенсировать соответствующим перемещением якоря от среднего положения. Одновременно скомпенсировать и синфазное и квадратурное напряжения погрешности таким способом нельзя. Для подавления квадратурной составляющей могут быть использованы фазочувствительные выпрямители, обладающие свойством не пропускать сигналы, сдвинутые по фазе на 90° относительно опорного напряжения.

                      Реверсивные индуктивные датчики с сердечниками Ш- и П-образной формы используются для измерения довольно малых перемещений; они имеют начальный зазор порядка 0,3—1 мм.

                      Для измерения больших перемещений применяют индуктивные датчики в виде катушки с подвижным внутренним сердечником. Если сердечник полностью введен внутри катушки, на которую намотана обмотка, то ее индуктивное сопротивление максимально, а ток в обмотке имеет минимальное значение. При выводе сердечника из катушки индуктивное сопротивление уменьшается, а ток соответственно увеличивается. Индуктивные датчики в виде катушки с перемещающимся внутри нее сердечником получили название плунжерных датчиков. Их также называют индуктивными датчиками с разомкнутым магнитопроводом, поскольку даже при максимальной индуктивности обмотки основной путь магнитного потока проходит по воздуху. С этой точки зрения рассмотренные выше датчики с обмоткой на неподвижном сердечнике и с перемещающимся якорем называют индуктивными датчиками с замкнутым магнитопроводом.

                      Рис. 6. Индуктивный датчик плунжерного типа

                      У плунжерных датчиков есть одна очень важная особенность: они позволяют получить информацию о перемещении из замкнутого, изолированного пространства. Пусть, например, надо измерить уровень какой-либо очень вредной жидкости, пары которой ядовиты, да еще находятся под большим давлением. Тогда катушку 1 плунжерного датчика (рис. 6) надевают на разделительную трубку 3 из нержавеющей немагнитной стали, внутри которой и перемещается сердечник 2 из ферромагнитного материала. Перемещение сердечника изменяет индуктивность катушки, а разделительная трубка не экранирует магнитное поле, поскольку материал трубки имеет очень малую магнитную проницаемость. Таким образом, обмотка датчика, все другие электрические элементы измерительной схемы размещены в обычных, нормальных условиях. В связи с этим про плунжерные датчики говорят, что они позволяют вывести перемещение из замкнутого объема. В этом основное преимущество плунжерных датчиков перед датчиками с замкнутым магнитопроводом. А вот по чувствительности, мощности выходного сигнала плунжерные датчики уступают индуктивным датчикам с замкнутым магнитопроводом.

                      Рис. 7. Индуктивный мост для дистанционной передачи линейных перемещений

                      С помощью плунжерных датчиков могут быть реализованы такие же дифференциальные и мостовые схемы, какие были рассмотрены выше (см. рис. 3, 4).

                      Рассмотрим в качестве примера использование плунжерных датчиков в схеме индуктивного моста (рис. 7). Обмотка каждого из двух датчиков А и Б имеет вывод от средней точки. Обмотки датчиков соединены друг с другом проводами линии связи. Напряжение питания приложено между средними точками обмоток. Каждая из половин обмоток образует плечо моста переменного тока. Датчик А установлен в передающем приборе, датчик Б — в приемном приборе. При перемещении сердечника датчика А изменяется индуктивное сопротивление каждой из половин его обмотки. Например, при перемещении сердечника вверх возрастает индуктивность LA1 и уменьшается индуктивность LA2. Баланс моста нарушается, и по проводам линии связи протекают токи разбаланса I1 и I2. Эти токи, протекая по обмотке датчика Б, вызывают электромагнитную силу, перемещающую сердечник датчика Б. Под действием этой силы сердечник датчика Б устанавливается в такое же положение, что и сердечник датчика А. При этом, естественно, происходит соответствующее изменение индуктивностей LБ1 и LБ2. Условием баланса моста является, как известно, равенство произведений сопротивлений противолежащих плеч моста или соответствующих индуктивностей: .

                      Схема индуктивного моста позволяет осуществить дистанционную передачу линейных перемещений. Однако усилие на приемной стороне весьма невелико. Например, выпускались приборы с катушками диаметром 65 мм, высотой 135 мм и массой 2,5 кг. При полном ходе в 30 мм обеспечивалось усилие в несколько сантиньютон на 1 % полного хода сердечника. Такого усилия достаточно лишь для перемещения стрелки в приемном приборе.

                      Для получения значительно больших усилий схема индуктивного моста используется совместно с усилителем и электродвигателем. Напряжение разбаланса моста ΔU снимается с измерительной диагонали моста и подается на вход усилителя, который питает электродвигатель, перемещающий (через редуктор) сердечник датчика Б до тех пор, пока не наступит баланс моста, т. е. ΔU = 0.

                      Датчик смещения

                      — обзор

                      5.1 Емкость и диэлектрическая проницаемость

                      Емкость (или емкость) изолированного проводящего тела определяется как Q = Кл · В , где Q — это заряд на проводнике, а V — это потенциал (относительно «бесконечности», где потенциал равен нулю по определению). Иными словами, когда заряд Q с бесконечного расстояния передается на проводник, его потенциал становится равным В, = Q / C .

                      На практике у нас есть набор проводников вместо одного проводника. Когда заряд Q передается от одного проводника к другому, в результате разность напряжений В равна Q / C ; проводники заряжены противоположно Q и — Q соответственно (рис. 5.1). Опять же, для этой пары проводов Q = К · В , где В — это разница напряжений между этими проводниками.

                      Рисунок 5.1. Связь между напряжением и зарядом.

                      Обычно емкость определяется «между» двумя проводниками: эта емкость определяется исключительно геометрией всего набора проводников и диэлектрическими свойствами (непроводящего) вещества между проводниками, а не потенциалом проводников. . Набор проводников называется конденсатором. Хорошо известная конфигурация представляет собой набор из двух параллельных пластин, плоского конденсатора, емкостью

                      (5.1) C = ε · Ad

                      , где A — площадь поверхности пластин, а d — расстояние между пластинами. Это только приближение: на краях пластины электрическое поле распространяется за пределы пространства между пластинами, что приводит к неоднородному полю около края (поле рассеяния или поле полосы ).

                      Параметр ε называется диэлектрической проницаемостью и описывает диэлектрические свойства вещества между проводниками.Он записывается как произведение ε 0 , диэлектрической проницаемости свободного пространства или вакуума (около 8,8 × 10 −12 Ф / м) и ε r , относительной диэлектрической проницаемости. Последнее также называют диэлектрической проницаемостью среды между проводниками. Для вакуума ε r = 1, для воздуха и других газов диэлектрическая проницаемость несколько выше, жидкости и твердые тела имеют большие значения (таблица 5.1).

                      Таблица 5.1. Диэлектрическая проницаемость различных экологических и строительных материалов [1,2]

                      Материал ε r Материал ε r
                      Вакуум 1 Al 2 O 3 10
                      Сухой воздух (0 ° C, 1 атм) 1.000576 SiO 2 3,8
                      Вода (0 ° C) 87,74 Слюда 5–8
                      Вода (20 ° C, ω 06 9010 0) 901 Тефлон 2,1
                      Вода (20 ° C, ω → ∞) 4,5–6 ПВХ 3–5
                      Лед (0 ° C, ω → 0 ) 260 Кремний (20 ° C) 11,7
                      Лед (0 ° C, ω → ∞) 3.2 Glass, Pyrex 7740 5.00

                      Для всех типов конфигураций можно рассчитать емкость [3]. Два прямых параллельных проводника (рис. 5.2A) с радиусом a и центрами на расстоянии d имеют емкость на единицу длины:

                      Рисунок 5.2. Различные конфигурации: (A) параллельные проводники; (B) коаксиальные проводники; (C) параллельные пластины.

                      (5.2) C ′ = πε0εrln {(d + d2−4a2) / 2a} или, ford≫a, C ′ = πε0εrln (d / a) [F / m]

                      Коаксиальный кабель (два концентрических цилиндра, Инжир.5.2B) с внешним диаметром центрального проводника a и внутренним диаметром экрана b имеет емкость на единицу длины, равную

                      (5,3) C ‘= 2πε0εrlnb / a [Ф / м]

                      Емкость другие, менее симметричные конфигурации могут быть рассчитаны аналитически, но приводят к довольно сложным выражениям [3]. Например, рассмотрим конденсатор с плоской пластиной (рис. 5.2C) с прямоугольным верхним электродом (ширина w 2 и длина l ), противоположный длинному ленточному электроду (ширина w 1 ) на расстоянии д .Емкость этой структуры (часто встречающаяся в емкостных датчиках смещения) выражается следующим образом [4]: ​​

                      (5.4) C = ε0εrlπln [ch (π (w1 + w2) / 4d) ch (−π (w1 + w2) ) / 4d) ch (−π (w1 − w2) / 4d) ch (π (w1 − w2) / 4d)]

                      В любом случае, для однородного диэлектрика емкость всегда можно записать в виде

                      (5.5 ) C = ε · G

                      , где G — геометрический коэффициент. Для конденсатора с параллельными пластинами с расстоянием между пластинами d и бесконечными размерами пластин G = A / d .Когда пластины имеют конечные размеры, как, например, для структуры, описываемой формулой. (5.4), G все еще может быть приблизительно A / d ; мы обсудим условия этого приближения позже.

                      Большинство емкостных датчиков для мехатронных приложений основаны на изменениях геометрического фактора G , что предполагает постоянное значение ε . В качестве справедливого приближения значение диэлектрической проницаемости ε r воздуха можно установить равным 1.При небольших изменениях A или d , однако, отклонения от этого значения должны быть приняты во внимание, поскольку емкость C изменяется, используя уравнение. (5.1) как:

                      (5.6) dCC = ∂εε + ∂AA − ∂dd

                      На самом деле ε в некоторой степени зависит от состава воздуха (см., Например, [5]):

                      (5.7 ) εr − 1 = Ad · pdT + Ac · pcT + pwT · (Aw + BwT)

                      , где p d , p c и p w — парциальное давление пара соответственно, сухой воздух CO 2 и водяной пар в мбар. A d , A c , A w и B w — эмпирические параметры, а T — абсолютная температура.

                      Кроме того, из-за эффектов релаксации ε , по-видимому, зависит от частоты. Диэлектрическая проницаемость выражается в комплексных обозначениях: ε = ε ′ — ″, где как действительная, так и мнимая части зависят от частоты. Для воды частотная зависимость выражается как [2]:

                      (5.8) εw (ω) = εw (∞) + εw (0) −εw (∞) 1+ (ωτr) 2

                      , где τ r — время релаксации. Для жидкой воды при 0 ° C τ r составляет 17,8 × 10 −12 с, ε w (∞) ≈5 и ε w (0) ≈88. В мехатронике мы будем рассматривать только статическую диэлектрическую проницаемость, то есть значение на частотах намного ниже частоты релаксации.

                      Большинство емкостных датчиков перемещения работают на воздухе. Влияние атмосферных изменений на диэлектрическую проницаемость можно резюмировать следующим образом [5]: начиная со стандартного воздуха ( T = 293.15 K, p d = 100 кПа, p w = 117,5 Па и p c = 30 Па) диэлектрическая проницаемость изменяется на:

                      −2,3 × 10 −6 на К по температуре,

                      5,3 × 10 −6 на кПа абсолютное давление,

                      90 × 10 −6 на кПа давление водяного пара и

                      9 × 10 −6 на кПа Давление CO 2 .

                      Температурные эффекты можно минимизировать с помощью методов балансировки (Раздел 3.2) и подходящие электродные материалы. В высокоточных емкостных датчиках перемещения нельзя игнорировать влажность; либо температуру следует поддерживать значительно выше температуры точки росы, либо следует избегать воздействия влажности за счет использования специальных конструкций [6].

                      Многие емкостные датчики перемещения основаны на плоских конденсаторах (рис. 5.3). В качестве параметра, зависящего от положения, используется либо расстояние между пластинами d , либо эффективная площадь пластины A .Другие формы также используются в качестве датчика смещения, например цилиндрический датчик на рис. 5.3C. При использовании приближенного выражения (5.1) ошибка возникает из-за полей рассеяния (полос) на краях пластин. Практическое значение этой ошибки — нелинейная зависимость между смещением и емкостью.

                      Рисунок 5.3. Емкостные датчики перемещения: (А) и (В) плоская пластина; (C) цилиндрический.

                      Влияние паразитных полей может быть уменьшено применением защиты .Один электрод заземлен; другой, активный электрод конденсатора, полностью окружен дополнительным проводящим электродом в той же плоскости и изолирован от активного электрода (рис. 5.4). Потенциал защитного электрода выравнивается с потенциалом активного электрода ( активная защита ) с помощью буферного усилителя (Приложение C3). В результате электрическое поле является однородным по всей площади активного электрода, предполагая бесконечное число защитных электродов и нулевую ширину зазора между двумя электродами.

                      Рисунок 5.4. (A) Бахромчатые поля и (B) активная охрана уменьшает краевые поля.

                      Однако, поскольку защитный электрод имеет конечные размеры и ширина зазора не равна нулю, возникает остаточная ошибка. Эта погрешность зависит от размеров защитного электрода и ширины зазора [3]:

                      (5.9) ΔCC≤e − πx / dΔCC≤e − πd / s

                      с d — расстояние между пластинами, x — ширина защитного электрода, а с — ширина зазора между защитным и активным электродами.Как показывает опыт, для x / d и d / s , равных 5, эти ошибки составляют менее 1 ppm.

                      Наконец, когда пластины не совсем параллельны, уравнение. (5.1) больше не выполняется. Относительная погрешность при угле перекоса α составляет порядка α 2 /3 [7]. Только для 1 градуса (или 0,017 рад) это соответствует ошибке около 10 −4 .

                      Датчик перемещения — датчик перемещения

                      Как работает индуктивный датчик перемещения?

                      Индуктивный датчик перемещения работает по принципу индуктивности.Однако еще предстоит ответить на следующие вопросы: что это такое? Что за этим стоит? Как это технически реализовано? В чем его преимущества?

                      Индуктивный принцип работы

                      Возвращаясь к основам принципа действия, можно сказать следующее:

                      Металлический сердечник перемещается рядом с катушкой, через которую протекают переменные токи, тем самым вызывая изменение сопротивление и сопротивление переменному току катушки внутри этой катушки.Это изменение можно измерить и усилить с помощью умелого подключения (см. Краткое объяснение схемы моста Уитстона). Таким образом, изменение смещения можно представить в виде электрического сигнала.

                      Существуют разные подходы к технической реализации. Большинство преобразователей смещения в HBM спроектированы как активные четверть-мосты или полумосты, которые затем дополняются изнутри, образуя половинные или полные мосты. Строго говоря, это означает, что только одна или две части мостовой схемы представляют собой катушки, а остальные части представлены резисторами.

                      Для оптимизации линейности и температурных характеристик используются специальные методы для наматывания катушки и создания магнитного сердечника.

                      Преимущества технологии индуктивного измерения смещения

                      Поскольку нет контакта между сердечником и катушкой из-за принципа, индуктивный принцип измерения следует рассматривать как свободный от износа. Это, конечно, идеально для срока службы и затрат на техническое обслуживание. В зависимости от исполнения, только линейная направляющая касается стержня зонда с направляющей.Однако руководство может быть составлено очень хорошо и, следовательно, может использоваться в течение многих лет без каких-либо проблем.

                      Кроме того, особенностью индуктивного принципа измерения является квазибесконечное разрешение, поскольку, в отличие от других принципов, он имеет связь только через магнитный поток. Ограничение заключается в технологии используемого усилителя. Однако с помощью современной измерительной техники и высококачественной продукции можно достичь разрешения в диапазоне микрометров.

                      Кроме того, третьим и часто существенным преимуществом этого принципа является особая четверть- или полумостовая конструкция.В отличие от линейно-регулируемых дифференциальных трансформаторов (LVDT), датчики смещения HBM имеют меньше катушек и, следовательно, требуют меньше места для установки.

                      Датчик смещения Ассортимент продукции от HBM

                      После объяснения функций и преимуществ HBM остается вопрос о том, как их реализовать. В компании HBM индуктивные датчики перемещения можно разделить на три серии:

                      • WA-L и WA-T: «универсальные»; универсальный; со свободным поршнем (-L) или как зонд (-T)
                      • WI: оптимизированная цена; компактный; зонд
                      • W1ELA / 0: Вариант установки, состоящий из формирователя катушки и плунжера; без корпуса

                      Индуктивный датчик (LVDT): принцип действия и конструкция

                      Как специалист в области технологий измерения расстояния и положения, eddylab GmbH хотела бы использовать этот веб-сайт, чтобы предоставить вам информацию для лучшего понимания индуктивных датчиков (LVDT) и рассказать вам о возможностях и преимуществах, предлагаемых нашими датчиками положения.Это поможет вам, как клиенту, найти датчик, идеально подходящий для данной задачи. Мы также стремимся дать вам лучшее понимание основных принципов и характерных особенностей этого типа датчика.

                      Принцип действия

                      LVDT (линейно-регулируемый дифференциальный трансформатор) — аналоговый датчик для измерения смещения. Внутри датчика находится система катушек, состоящая из первичной обмотки и двух вторичных обмоток, которая преобразует линейное смещение в электронный сигнал.

                      Электроника или «усилитель для измерения несущей частоты» питает первичную катушку переменным током. Ферромагнитный сердечник, расположенный внутри цилиндрических катушек и обычно соединенный с измеряемым объектом, индуцирует напряжение во вторичных катушках (Usec).

                      Когда сердечник расположен посередине, напряжения вторичной обмотки 1 и вторичной обмотки 2 равны. Если сердечник перемещается из центра, напряжение в одной катушке возрастает и уменьшается в другой катушке (см. Диаграмму).



                      Отношение этих напряжений дифференциально анализируется электроникой и обычно преобразуется в стандартный выходной сигнал (0 … 10 В, 4 … 20 мА и т. Д.). Датчики LVDT обладают отличной линейностью в указанном диапазоне измерения. Часто можно увеличить диапазон измерения, если допустимо большее отклонение от линейности.

                      Состав ЛВДЦ

                      Ферромагнитный сердечник имеет внутреннюю резьбу, к которой прикреплен так называемый «удлинитель сердечника» из антимагнитного материала.Обычно толкатель прикреплен к движущемуся объекту и работает, не касаясь датчика. В качестве альтернативы LVDT также может быть оснащен толкателем, управляемым подшипниками скольжения.

                      Самая популярная конструкция представляет собой подпружиненный механизм типа щупового индикатора. Этот тип датчика особенно подходит для измерительных задач, которые не допускают модификации целевого объекта (например, нитей). Внешний корпус, сделанный из высококачественной нержавеющей стали или хромированной стали, также действует как магнитный экран, защищающий от внешних помех.Кроме того, систему катушек можно обернуть специальной экранирующей фольгой.

                      Различные конструкции первичной и вторичной обмоток могут быть спроектированы в соответствии с потребностями клиентов. На рисунке ниже показана длинная катушка со слоистой намоткой, которая гарантирует отличную линейность. Другие методы намотки иногда приводят к более простой конструкции, что дает преимущества при производстве или может предложить лучшее соотношение между длиной катушки и диапазоном измерения. Все индуктивные датчики eddylab имеют полностью мостовую конструкцию.Это дает большие преимущества в зависимости от температурных характеристик (низкий температурный коэффициент) и делает измерительную систему устойчивой к внешним помехам (ЭМС).


                      Рис .: Схематическое изображение LVDT

                      Режимы работы LVDT

                      В идеале, LDVT eddylab должны работать с электроникой eddylab, также известной как усилители измерения несущей частоты. Это обеспечивает отличную производительность и сводит к минимуму затраты на установку. Конечно, наши LVDT также могут управляться сторонними электронными системами.

                      Наши датчики очень прочные, что делает их пригодными для работы при высоких температурах и экстремальных вибрациях.

                      • Многие LVDT постоянного тока со встроенной электроникой имеют максимальную рабочую температуру
                        +85 ° C и значительный температурный коэффициент (изменение выходного сигнала из-за колебаний температуры). Напротив, наши стандартные LVDT могут непрерывно работать при температурах до 120 ° C. Опционально доступны устройства, способные работать при температурах до 200 ° C или даже до
                        230 ° C.

                      Измерительный усилитель расположен снаружи, либо защищен в распределительном шкафу, либо встроен в соединительный кабель датчика как часть кабельной электроники. Внешняя электроника также имеет другие важные преимущества:

                      • последующая регулировка нулевой точки и усиления в соответствии с приложением, например, для компенсации допусков при установке.
                      • более короткая конструкция датчика, так как не требуется места для печатной платы.
                      • более широкий набор функций: регулируемые настройки несущей частоты, компенсация фазового сдвига, изменение структуры фильтра и выходного сигнала (4…20 мА, 0 … 20 мА, 0 … 10 В, 0 … 5 В, 0,5 … 4,5 В, ± 5 В, ± 10 В), обнаружение обрыва кабеля и т. Д.

                      Измерительные усилители, встроенные в корпус сенсора, имеют более простую конструкцию. Они предлагают преимущество «все-в-одном» и предлагают аналоговый сигнал напрямую.

                      Области применения

                      Благодаря большому разнообразию доступных конструкций LVDT, эти устройства можно использовать практически для любого приложения. Они хорошо подходят для контроля качества в лабораторных условиях. В различном оборудовании они используются для мониторинга производства в реальном времени.

                      Датчик этого типа демонстрирует все свои возможности при использовании в более сложных условиях. Это приложения, требующие исключительной надежности и длительного срока службы (военная промышленность, авиакосмическая промышленность, турбины, электростанции, автоматизация производства и т. Д.).

                      Их способность противостоять электрическим помехам, экстремальным температурам, тепловым ударам и вибрациям делает их пригодными для любых требовательных промышленных применений.Высокие степени защиты IP и высококачественные материалы корпуса, такие как нержавеющая сталь и титан, гарантируют долгую работу под водой. Эти датчики положения также выдерживают агрессивные химические среды, например чистящие химикаты или дезинфицирующие средства, используемые в машинах для производства пищевых продуктов или в упаковочных машинах. Герметичные версии устанавливаются в гидроцилиндры, сервоклапаны и пневматические цилиндры, где они используются для управления и контроля технологического процесса.

                      Чтобы увидеть больше примеров применения, нажмите здесь

                      Недвижимость

                      Технические характеристики индуктивных датчиков могут значительно варьироваться за счет адаптации конструкции к задаче и выбора подходящего материала.Независимо от конструкции основные характеристики принципа измерения LVDT всегда остаются неизменными:

                      • Принцип дифференциального измерения «отфильтровывает» неисправности (дифференциальный индуктор).
                      • Абсолютный принцип измерения, используемый этими датчиками, дает им преимущество перед инкрементальными датчиками положения. Положение датчика всегда определяется, даже если пропадает ток. Нет необходимости устанавливать референтную метку для определения абсолютного положения.
                      • Бесконтактный принцип измерения, который означает отсутствие контакта между катушкой и сердечником, является «неизнашиваемым». В результате конструкция со свободно перемещающимся толкателем имеет теоретически неограниченный механический срок службы. Контактные измерительные датчики, такие как линейные потенциометры, не удовлетворяют этому условию. Постоянный контакт грязесъемника с токопроводящей дорожкой значительно сокращает срок службы.
                      • LVDT
                      • имеют низкое отклонение от линейности. Обычно 0,2 … 0,3% от диапазона измерения.Конечно, при желании эти значения можно уменьшить еще больше.
                      • При использовании неуправляемого толкателя внутри датчика не возникает механического трения. Здесь разрешение теоретически бесконечно хорошее. Он ограничен только шумовыми характеристиками измерительной схемы (в первую очередь электроники).
                      • Индуктивные датчики реагируют только на осевое смещение сердечника. Радиальное смещение штока толкателя, которое может произойти, если он установлен не по центру, не влияет на выходной сигнал.

                      Наши проекты LVDT

                      Стандартная серия SM с корпусом из нержавеющей стали и диаметром корпуса 12 мм доступна в исполнениях с неуправляемым толкателем, управляемым толкателем или пружинным толкателем. Открытые конструкции со сплошным отверстием для датчика подходят для очень грязных условий. Каждое из устройств может быть оснащено кабельным выводом или клеммой M12 в радиальном или осевом направлении. Кроме того, подпружиненный механизм имеет зажимной диаметр 8 мм. Сильфоны можно использовать для защиты от влаги и грязи.Также доступна версия с комбинированным грязесъемником и уплотнительным кольцом. Примеры серии SM:



                      Несокрушимая серия SL без повреждений выдерживает самые суровые условия благодаря своей конструкции, полностью изготовленной из нержавеющей стали, и чрезвычайно прочному толкателю диаметром 8 мм. В дополнение к конструкции со свободно движущимся сердечником eddylab предлагает конструкцию с толкателем, управляемым толкателем, а также версию с подшипниками на конце штока.Последняя версия проста в установке и компенсирует монтажные допуски (например, радиальное смещение), а также делает возможным другое использование, например в задачах, предполагающих круговое движение. Примеры серии SL:



                      Новые датчики SL-T предлагают прочную подпружиненную версию: оснащенные прецизионным подшипником и возвратной пружиной, SL-T подходит для задач измерения, которые не допускают изменений на целевом объекте. Комбинация жестко хромированного толкателя диаметром 6 мм и прецизионного подшипника в корпусе из нержавеющей стали диаметром 20 мм гарантирует высочайшее сопротивление боковым действующим силам.

                      Предлагая большой диапазон измерений в сочетании с тремя вариантами функций, серия SL-T позволяет использовать в самых разных областях: для вариантов с подпружиненным механизмом шток выдвигается за счет встроенной тянущей пружины. Для автоматизированных измерений eddylab разработала две версии с пневматическим приводом. Под действием давления воздуха шток толкателя перемещается внутрь или наружу, в зависимости от потребностей клиента и области применения.



                      Гидравлическая серия разработана для установки в цилиндры.Корпус датчика выступает в гидроцилиндре и выдерживает давление до 400 бар. Компактные фланцы расположены вне зоны повышенного давления. Датчик определяет положение поршней и дает возможность регулировать цилиндр. Примеры серии SM-HYD:



                      Серия F18 может использоваться для определения положения в гидравлических или пневматических цилиндрах, а также сервоклапанах при давлении до 150 бар.Кроме того, датчики имеют фланец с резьбой для установки. В отличие от серии HYD, корпус датчика расположен вне баллона / клапана. Серия F18 также доступна в подпружиненном исполнении. В этом случае необходимо только обработать монтажное отверстие для фланца. Примеры серии SM-HYD-F18:



                      Цифровой контроллер LVDT от eddylab, к которому можно подключить один или два датчика, теперь значительно улучшает линейность индуктивных датчиков перемещения.Цифровой контроллер обрабатывает, оцифровывает и линеаризует сигнал датчика и выводит его как сигнал напряжения или тока, а также через шину CAN или интерфейс USB. Показания цифрового контроллера LVDT можно визуализировать и настроить с помощью программного обеспечения для анализа, специально разработанного eddylab.

                      Преимущества наших датчиков

                      С любым датчиком eddylab вы можете рассчитывать на точность вплоть до субмикронного диапазона. При разработке этих индуктивных датчиков положения большое внимание было уделено следующим свойствам:

                      • высокая точность и отличная линейность

                      • повторяемость до 0.1 мкм

                      • подходит для требовательных приложений благодаря размещенной снаружи электронике

                      • компактных конструкций с хорошим соотношением длины корпуса и диапазона измерения

                      • огромный выбор вариантов конфигурации, так что устройство оптимально адаптировано под задачу

                      • очень хороший температурный коэффициент

                      • различные сигнальные выходы, обнаружение обрыва кабеля и широкий диапазон настроек для внешней электроники

                      • полностью откалиброванная измерительная цепь, включая прослеживаемый сертификат калибровки

                      Инструкции по установке и предупреждение об ошибках

                      Датчик, кабель и электрическая система вместе составляют измерительный прибор с прослеживаемой калибровкой.Обратите внимание, что любые модификации кабеля или электроники делают эту калибровку недействительной. Пожалуйста, обратитесь к сертификату калибровки для правильного сочетания датчика и электроники. Присвоение дается с серийными номерами и документируется в каждом сертификате калибровки. Поменять местами электронику и датчики. Если вы хотите укоротить или удлинить кабель между датчиком и электроникой, вам необходимо перенастроить электронику. Как правило, можно использовать только экранированные кабели, длина кабеля должна быть как можно короче, чтобы минимизировать внешний шум.

                      • При установке кабеля убедитесь, что он механически защищен. Избегайте наезда кабеля на предметы с острыми краями. Демпфированные образцы вызывают зашумленные сигналы и могут поглощать жидкости.

                      • Избегайте воздействия на кабель напряжения растяжения или скручивания.

                      • Удлинители сердечника (тип: свободный сердечник) не должны изготавливаться из ферромагнитного материала. Также нельзя использовать алюминий и латунь. Мы рекомендуем использовать аустенитную нержавеющую сталь (1.4301, 1.4571) или титана. Обратите внимание, что механическая обработка может вызвать образование остаточного магнетизма в некоторых металлах, например 1.4305, что может повлиять на результат измерения. Пластмассы теоретически подходят, но часто недостаточно прочны или имеют высокий коэффициент теплового расширения.

                      • Защищайте электронику от влаги.

                      • Не пытайтесь разбирать датчик. Это аннулирует гарантию — ваш датчик будет поврежден.

                      • Датчики не пригодны для использования в средах с высоким уровнем радиации (атомные электростанции).Пожалуйста, свяжитесь с нами для получения радиационно-стойких датчиков.

                      • Датчики серии

                        SM закреплены на внешнем корпусе. При использовании фланцевого зажима (см. Аксессуары серии SM) датчик может смещаться в осевом направлении. Это облегчает установку датчиков. Прочный корпус допускает установку практически любого другого типа. Пружинные LVDT типа SM также могут зажиматься на датчиках диаметром 8 мм на передней панели. При установке толкателя с наружной резьбой используйте фиксатор резьбы (например.г. Loctite 243) или контргайку из комплекта поставки.

                      • Инструкции по установке серии SM также применимы к датчикам серии SL. Мы рекомендуем использовать болты с допуском ø8 g7 в качестве аналога устройствам с подшипниками на конце штока. Подшипники на конце штока не нуждаются в смазке или обслуживании.

                      • Для устройств серий HYD и F18 резьбовой фланец ответной части должен быть спроектирован в соответствии с DIN ISO 6149 для обеспечения герметичности.


                      Рис .: Пример установки в гидроцилиндр

                      Инструкция по установке электроники

                      • Внешняя электроника IMCA предназначена для установки на DIN-рейку в распределительном шкафу. Поэтому выбирайте сухое место, желательно с постоянной температурой для электромонтажа.

                      • Убедитесь, что напряжение питания правильно подключено к устройству.Случайное подключение питающего напряжения к сигнальному выходу приведет к повреждению устройства.

                      • Подключите все кабели перед включением. Как правило, всегда старайтесь разделять пути питания от путей прохождения сигналов. Не согласовывайте питание преобразователей, драйверов или генераторов с сигналами LVDT.

                      • Используйте экранированные кабели и подключайте экран только с одной стороны, чтобы избежать контуров заземления.

                      Обнаружение обрыва кабеля

                      LVDT генерирует сигнал переменного напряжения (Usec) на своих вторичных обмотках.Амплитуда этого сигнала зависит от положения сердечника. Этот сигнал падает почти до нуля в центре диапазона измерения и увеличивается, если толкатель перемещается из центрального положения. Электроника преобразует этот сигнал в линейный аналоговый выходной сигнал. В случае обрыва кабеля между датчиком и электроникой сигнал на входе электроники отсутствует. . В обычных устройствах это состояние сигнала вызовет неопределенный выходной сигнал. Этот неопределенный сингал не может быть обработан в системе управления на вашей машине.

                      IMCA

                      eddylab имеет встроенное обнаружение обрыва кабеля. Это достигается путем измерения импеданса вторичной катушки LVDT. Если кабель датчика оборван или отсоединен, сопротивление в электрической системе изменится независимо от положения жилы. Этот эффект запускает обнаружение обрыва кабеля. В зависимости от того, используется ли IMCA или KAB, обнаружение обрыва кабеля активирует различные функции:

                      Функции активного обнаружения обрыва кабеля

                      IMCA

                      1. Сигнальный выход отключен.Нет сигнала тока или напряжения.
                      2. Мигает красный светодиод ERROR.
                      3. Внутренний переключатель вызывает низкое сопротивление между контактами 4 и 10 разъема датчика. Это аварийное состояние может быть передано на PLC
                      4. .

                      КАБ

                      1. Горит красный светодиод ERROR.

                      Рис .: Функция сигнализации IMCA

                      Регулировка электроники

                      eddylab GmbH гарантирует максимальную точность.Тем не менее, нулевая точка может отличаться из-за небольших допусков на катушках. Следуйте указаниям на схемах, чтобы найти начало диапазона измерения датчика.

                      Обратите внимание, что нулевая точка и усиление должны быть отрегулированы, если длина кабеля между датчиком и электроникой меняется.

                      Для переналадки — используйте калибры. Вот как это делается:


                      1. переместите толкатель в начало диапазона измерения:



                      2.Отрегулируйте смещение с помощью потенциометра ZERO, установите выходной сигнал на 4.000 мА (для 4… 20 мА) или 0,000 В (для 0… 10 В).

                      3. Переместите толкатель до конца диапазона измерения: например, SM25-T: расстояние между датчиком и щупом = 30 мм (5 + 25 мм), например SL100-G: Расстояние между датчиком и гайкой M8 = 115 мм (15 + 100 мм)

                      4. Отрегулируйте усиление с помощью потенциометра GAIN, установите выходной сигнал на 20,000 мА или 10,000 В.

                      5. Проверьте выходной сигнал в начале и в конце диапазона измерения.Если есть еще Обратите внимание:

                      Выходной сигнал 0 … 20 мА: настройка эквивалентна 4 … 20 мА

                      Выходной сигнал 0 … 5 В: настройка эквивалентна 0 … 10 В

                      Выходной сигнал ± 5 В, ± 10 В: Переместите толкатель в центр диапазона измерения (SM25-T: 17,5 мм, SL100-G: 65 мм). Установите смещение на 0,000 В. Переместите шток толкателя в оба конечных положения и проверьте сигналы (например, -10,035 В и +10,035 В). Если это не так, скорректируйте значения с помощью потенциометра ZERO.Наконец, установите усиление на 5.000 В (-5.000 В) или 10.000 В (-10.000 В).

                      Инверсия направления сигнала: Если требуется инвертированный выходной сигнал (20 … 4 мА / 10 … 0 В / 5 … 0 В), поменяйте местами зажимы 6 и 8 (вторичная катушка) на внешней электронике.

                      Принадлежности

                      eddylab предлагает широкий спектр аксессуаров для индуктивных датчиков, таких как кабели, монтажные аксессуары, устанавливаемые на месте разъемы, дисплеи и т. Д. Мы подчеркиваем различный выбор щупов для манометров серии SM.Доступны различные типы, формы и материалы, позволяющие адаптировать датчик к применению.

                      Материалы:

                      Сталь, хромированная: Стандартное исполнение, подходит для большинства применений

                      Твердосплавный: Щупы с твердосплавными наконечниками для явного уменьшения износа

                      Рубин: намного тверже и износостойче, чем сталь, не токопроводит, подходит для всех применений, кроме измерения на алюминии и чугуне

                      Керамика: Свойства аналогичны рубину, но идеально подходят для алюминия и чугуна


                      Индуктивные датчики

                      | LVDT | eddylab GmbH

                      Нечувствительный и надежный.Преобразователи смещения LVDT от eddylab GmbH представляют собой индукционные полные мосты, которые работают практически без износа. Принцип дифференциального измерения наших LVDT обеспечивает минимальное влияние температуры на результаты измерений. Следовательно, система невосприимчива к электромагнитным внешним помехам.

                      Отличается исключительной прочностью . LVDT отличаются исключительной прочностью и надежностью в суровых условиях, несмотря на их высокое разрешение и повторяемость.
                      Даже сложные условия эксплуатации, такие как зоны с высокой температурой (до 200 ° C), высокое давление (до 400 бар) или высокие вибрационные нагрузки, не представляют проблемы для датчиков LVDT.

                      Высокие классы защиты и высококачественный корпус из нержавеющей стали и титана обеспечивают работу под водой. LVDT также сконструированы так, чтобы выдерживать контакт с агрессивными химическими продуктами, которые используются для очистки и дезинфекции в фармацевтической, медицинской и пищевой промышленности.Гидравлические версии под давлением предназначены для установки в гидравлические и пневматические цилиндры или сервоклапаны.

                      Идеальное решение для любых требований. eddylab GmbH предлагает датчики LVDT с диапазоном измерения от ± 1 мм (2 мм) до ± 300 мм (600 мм). Ассортимент продукции eddylab включает шесть различных серий. Это гарантирует наличие подходящей измерительной системы для любого применения.

                      Основные характеристики:

                      • высокая точность и линейность
                      • повторяемость до 0.1 мкм
                      • прочная конструкция для сложных задач во всех промышленных зонах
                      • отличное соотношение диапазона измерения и длины корпуса
                      • подходит для использования в диапазоне высоких температур
                      • очень хорошо температурный коэффициент
                      • многочисленные сигнальные выходы

                      преимущества для клиентов

                      • различные конфигурации варианты для оптимальной адаптации к применению
                      • a l жизненный цикл и высокая надежность
                      • вся измерительная цепочка (датчик-кабель-электроника) готова к работе plug & play , включая сертификат калибровки

                      IMCA — внешняя электроника LVDT

                      для установки в электрошкаф

                      Выход

                      0… 10 В, 0… 5 В, ± 5 В, ± 10 В, 4… 20 мА, 0… 20 мА

                      Функция

                      Обрыв кабеля, тревожный выход

                      Регулируемая настройка

                      смещение, усиление, частота, амплитуда, фазовый сдвиг

                      Макс.частота

                      300 Гц / опционально 1 кГц

                      Монтажный

                      DIN-рейка EN

                      Скачать

                      KAB — LVDT кабель для электроники

                      Встроен в кабель датчика

                      Выход

                      0… 10 В, 0… 5 В, ± 5 В, ± 10 В, 4… 20 мА, 0… 20 мА

                      Функция

                      Обнаружение обрыва кабеля

                      Регулируемая настройка

                      Смещение, усиление, частота, амплитуда, фазовый сдвиг

                      Макс.частота

                      300 Гц

                      Монтажный

                      Отверстие ø5,5

                      Скачать

                      Исследование импеданса катушки самоиндуктивного датчика смещения с учетом вихревого тока в сердечнике

                      Abstract

                      Индуктивный датчик смещения широко используется в системах с активными магнитными подшипниками (AMB) для определения смещения ротора в режиме реального времени и производительности датчика напрямую влияет на производительность AMB.В настоящее время большинство теоретических исследований принципа работы индуктивного датчика перемещения основано на традиционной математической модели, игнорируя влияние магнитного сопротивления сердечника и вихревого тока сердечника, что приведет к определенной ошибке между теоретическим анализом выходного сигнала датчика. характеристики и реальная ситуация. В связи с этим, на основе теории электромагнитного поля и цепи, в этой статье была создана улучшенная теоретическая модель индуктивного датчика путем введения комплексной проницаемости, с помощью которой можно учесть влияние вихревого тока сердечника на магнитное поле.Для проверки усовершенствованной модели был разработан восьмиполюсный радиальный самоиндуктивный датчик перемещения с воздушным зазором 1 мм. Затем электромагнитное поле разработанного датчика моделировалось с помощью программного обеспечения конечных элементов и с помощью измерительного прибора GW LCR-6100 измерялись изменения индуктивности и сопротивления разработанных катушек сердечника датчика при смещении ротора на 20–100 кГц. Результаты показали, что существует хорошая линейная зависимость между изменением импеданса сенсорных катушек и смещением ротора в диапазоне измерения -0.4 ~ +0,4 мм. В то же время, по сравнению с традиционной моделью, чувствительность улучшенной теоретической модели ближе к результатам МКЭ и эксперимента, а точность чувствительности улучшенной теоретической модели может быть увеличена примерно вдвое, несмотря на наличие определенных отличий от экспериментальная ситуация. Следовательно, улучшенная теоретическая модель, учитывающая комплексную проницаемость, имеет большое значение для изучения влияния вихревого тока сердечника на импеданс катушки датчика.

                      Ключевые слова: самоиндуктивный датчик смещения, вихревой ток сердечника, комплексная проницаемость, улучшенная теоретическая модель, чувствительность

                      1. Введение

                      Активный магнитный подшипник (AMB) имеет такие преимущества, как отсутствие контакта, отсутствие трения, отсутствие износа, отсутствие необходимости в смазке, высокая скорость ротора, низкое энергопотребление, простота обслуживания и долгий срок службы. Он имеет очень широкую перспективу применения в аэрокосмической отрасли, машиностроении и науках о жизни [1,2,3,4,5].

                      Датчик перемещения является важной частью замкнутой системы управления AMB. Он контролирует стабильную подвеску ротора, обнаруживая смещение ротора магнитной подвески в режиме реального времени, и его производительность напрямую влияет на производительность AMB. В настоящее время широко используемые в AMB датчики смещения включают в себя вихретоковый датчик смещения, лазерный датчик смещения и индуктивный датчик смещения. Датчик вихретокового смещения имеет преимущества простой конструкции, низкой стоимости, высокой чувствительности и быстрой скорости отклика [6], но он очень чувствителен к материалу и размеру измеряемого объекта, а также к помехам от внешних магнитных полей. поле.Лазерный датчик смещения имеет преимущества высокой точности измерения, небольших размеров и гибкой конструкции [7], но при этом его стоимость относительно высока. Индуктивный датчик смещения обладает такими преимуществами, как сильная защита от помех, высокая чувствительность, большой линейный диапазон измерения и большая дальность передачи сигнала. Причем механическая конструкция индуктивного датчика перемещения близка к конструкции AMB. Поэтому индуктивный датчик перемещения все более широко используется в системах AMB [8,9,10,11,12].

                      В настоящее время моделирование и анализ электромагнитного поля являются важным содержанием исследований в области магнитных подшипников [13,14,15]. Создание точной теоретической модели является основой для проектирования, оптимизации конструкции и выбора частоты возбуждения индуктивного датчика смещения. Это также имеет большое значение для теоретических исследований выходных характеристик датчика.

                      В процессе теоретических исследований индуктивного датчика смещения обычно считается, что сопротивление воздушного зазора намного больше, чем сопротивление сердечников статора и ротора, а влияние сопротивления сердечника часто игнорируется, поэтому что зависимость между выходным напряжением и смещением ротора может быть приблизительно получена теоретически.В практических приложениях, чтобы улучшить скорость отклика, частота возбуждения индуктивного датчика смещения обычно должна достигать десятков кГц. В настоящее время нельзя игнорировать влияние вихревого тока сердечника. Однако традиционная теоретическая модель не может интуитивно отразить влияние вихревого тока в сердечнике, поэтому теоретическую модель необходимо улучшить.

                      Исследование вихревых токов с сердечником всегда привлекало внимание ученых в стране и за рубежом, но текущие исследования в основном основываются на двух идеях.Один основан на физическом поле, путем анализа влияния вихревого тока на магнитное поле для изучения потерь на вихревые токи [16,17,18,19,20]. Другой основан на математическом описании поведения материала, приписывая влияние вихревых токов изменениям свойств материала и изучая влияние вихревых токов путем анализа изменений проницаемости и проводимости материалов [21,22,23,24 , 25,26].

                      В настоящее время исследования потерь на вихревые токи в сердечнике достаточно развиты, и в принципе возможно точно проанализировать потери на вихревые токи при высоких частотах.В 2002 году Sun et al. изучили потери на вихревые токи в пластинчатом роторе с магнитным подшипником, определили магнитное поле в соответствии с распределением магнитного потока на поверхности магнитного полюса и разработали модель магнитной цепи с учетом вихревых токов [16]. Потери вращения, вызванные наведенным вихревым током в пластине ротора, приблизительно анализируются этим методом, что в основном согласуется с экспериментальными потерями. В 2021 году Тонг и др. изучили потери на вихревые токи высокочастотных двигателей с осевым потоком с постоянными магнитами, объединили метод точных субдоменов с моделью резистивной сети и разработали трехмерную аналитическую модель потерь на вихревые токи постоянного магнита [20].Этот метод изучает реакцию вихревого тока на магнитное поле на основе трехмерной плотности распределения вихревых токов, а затем оценивает потери на вихревые токи. По сравнению с двумерной аналитической моделью потерь на вихревые токи, она имеет более высокую точность расчета. Вышеупомянутые документы представляют собой исследования с точки зрения влияния вихревых токов на магнитное поле. Теоретический метод может помочь в анализе потерь индуктивного датчика смещения, но он может только количественно изучить выходные характеристики датчика и не может качественно проанализировать влияние вихревых токов на изменение индуктивности катушки индуктивного датчика смещения.

                      Следовательно, чтобы качественно изучить влияние вихревого тока на индуктивность катушки индуктивного датчика смещения, влияние вихревого тока на магнитное поле можно преобразовать во влияние на магнитную проницаемость материала сердечника, а влияние вихревого тока на индуктивность катушки можно отразить, изучив изменение магнитной проницаемости материала сердечника датчика.

                      Анализ магнитного поля путем объяснения влияния вихревых токов на изменение свойств материала — новый метод.Многие ученые изучили этот метод и выдвинули концепцию комплексной проницаемости. В 2010 году Mitchell et al. использовали магнитную проницаемость сердечника для изучения влияния вихревых токов на частотную характеристику трансформаторов. Согласно уравнению Максвелла они построили теоретическую модель комплексной проницаемости, которая учитывала влияние вихревых токов [22]. В ходе экспериментов было обнаружено, что на высоких частотах модель трансформатора, представленная со сложной проницаемостью, имеет более высокую точность моделирования, что полезно для анализа частотной характеристики трансформатора.В 2015 году Hamzehbahmani et al. проанализировали потери на вихревые токи в листе электротехнической стали, разработали модель потерь мощности на вихревые токи в магнитных пластинах и изучили влияние магнитной проницаемости материала на магнитные свойства электротехнической стали [24]. Было обнаружено, что для анализа явления комплексного намагничивания в магнитопроводе относительная проницаемость материала рассматривается как комплексная проницаемость, что позволяет более эффективно анализировать влияние вихревых токов под воздействием высокочастотного магнитного поля и существенно повысить точность анализа модели.В 2017 году Ян и др. изучили характеристики импеданса бесконтактных магнитных датчиков положения с использованием метода моделирования конечных элементов, который учитывал комплексную проницаемость [25]. Было обнаружено, что на высоких частотах этот метод может эффективно отражать влияние вихревых токов и оказывает определенное руководящее влияние на исследования.

                      Таким образом, на основе существующих исследований в данной статье была создана модель импеданса катушки самоиндуктивного датчика смещения, учитывающая комплексную проницаемость.В то же время в лаборатории был разработан самоиндуктивный датчик смещения, а усовершенствованная теоретическая модель подверглась экспериментальному анализу. Усовершенствованная теоретическая модель использовалась для изучения изменения взаимосвязи импеданса катушки с частотой и смещением ротора и сравнивалась с традиционной теоретической моделью, чтобы убедиться, что она может лучше отражать взаимосвязь между чувствительностью датчика и вихревым током.

                      2. Теоретический анализ

                      2.1. Теоретическая модель самоиндуктивного датчика перемещения

                      Индуктивный датчик перемещения делится на два типа: самоиндуктивный и взаимоиндуктивный.В данной статье в основном исследуется самоиндуктивный датчик смещения. Базовая конструкция самоиндуктивного датчика перемещения показана на рис. Механическая часть в основном состоит из трех частей: катушек, сердечника статора и подвижного сердечника ротора.

                      Принципиальная схема структуры дифференциального индуктивного датчика.

                      Поскольку воздушный зазор между статором и ротором меньше, чем размер полюсов статора, можно приблизительно определить, что магнитное поле в воздушном зазоре является однородным.В случае игнорирования рассеяния магнитного потока, когда ротор находится в среднем положении, полное магнитное сопротивление односторонней магнитной цепи составляет:

                      Rm = l1μstatorμ0A1 + l2μrotorμ0A2 + 2δ0μ0A3

                      (1)

                      где мкм 0 — проницаемость вакуума. μ статора и μ ротора — относительная проницаемость сердечника статора и сердечника ротора соответственно. л 1 и л 2 — средняя длина магнитной цепи в одном статоре и роторе соответственно. δ 0 — длина одного бокового воздушного зазора. A 1 , A 2 и A 3 — это площади поперечного сечения сердечника статора, сердечника ротора и воздушного зазора соответственно.

                      Обычно считается, что площади поперечного сечения магнитопровода сердечников статора и ротора равны, а сердечники статора и ротора изготовлены из одного материала. Площадь поперечного сечения воздушного зазора в раз больше, чем у магнитной цепи сердечников статора и ротора.Итак, возьмем A 3 = bA 1 = bA 1 = bA 0 , μ * = μ статора = μ ротор , л = л 1 + л 2 .

                      Согласно закону Ома для магнитной цепи самоиндуктивность катушки сердечника составляет:

                      где ψ — магнитное звено в магнитопроводе. Φ — магнитный поток в магнитной цепи. I — ток катушки. N — количество витков катушки.

                      Следовательно, индуктивность сердечника катушки может быть выражена как:

                      L = N2lμ0μ * A0 + 2δ0μ0⋅bA0 = L01b + l2δ0⋅1μ *

                      (3)

                      где L 0 — индуктивность катушки при площади поперечного сечения A 0 , ротор находится в среднем положении и сопротивление сердечника не учитывается, а именно:

                      Take k 1 = 1/ b , k 2 = l /2 δ 0 .Поскольку сопротивление медного провода катушки невелико и им можно пренебречь, полное сопротивление катушки с сердечником можно упростить следующим образом:

                      Z = R0 + jωL≈jωL = jωL0⋅1k1 + k2⋅1μ *

                      (5 )

                      где R 0 — сопротивление медного провода катушки, а ω — частота возбуждения внешнего источника питания.

                      2.2. Влияние вихревого тока сердечника на проницаемость сердечника

                      Чтобы интуитивно отразить влияние вихревого тока сердечника, влияние вихревого тока на магнитное поле можно преобразовать в влияние на магнитную проницаемость железного сердечника для исследования.

                      Поскольку толщина многослойного листа кремнистой стали намного меньше его длины и ширины, можно приблизительно рассчитать, что вихревой ток Дж x протекает только вблизи поверхности проводника.

                      Таким образом, вихревые токи в пластине сердечника датчика могут быть исследованы способом, показанным на рис.

                      Схема вихретоковой модели при ламинировании сердечника. На рисунке: L s — это ширина ламинирования сердечника, а d — толщина ламинирования сердечника.

                      В условиях синусоидального переменного магнитного поля, согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, игнорируя влияние тока смещения и межслоевого тока, уравнение диффузии можно записать как:

                      ∂2Hz∂y2 = jωσμ0μrHz = k2Hz

                      (6)

                      где k — постоянная распространения. σ — проводимость сердечника. μ r — относительная проницаемость материала сердечника.

                      Для ламината сердечника датчика напряженность магнитного поля в основном не ослабляется на поверхности ламината.Согласно теории электромагнитного поля [22], средняя напряженность магнитного поля ламинирования сердечника составляет:

                      H¯z = kΦcosh (k⋅d2) 2μ0μrLssinh (k⋅d2)

                      (7)

                      В z В направлении средняя плотность магнитного потока через площадь поперечного сечения ламината составляет:

                      В сочетании с формулами (6) — (8) можно получить относительную комплексную проницаемость с учетом влияния вихревого тока сердечника:

                      μ * = B¯μ0H¯z = μrtanh (k⋅d2) k⋅d2 = μ1 − jμ2

                      (9)

                      где μ 1 — действительная часть относительной комплексной проницаемости, которая отражает способность материала сердечника накапливать магнитную энергию. μ 2 — мнимая часть относительной комплексной проницаемости, которая отражает способность материала сердечника к потерям магнитной энергии.

                      2.3. Влияние вихревого тока сердечника на импеданс катушки

                      Чтобы отразить влияние вихревого тока сердечника через индуктивность катушки, подставьте в формулу μ * = μ 1 2 (3), а индуктивность катушки с учетом комплексной проницаемости может быть получена как:

                      L = L0k1 + k2⋅1μ1 − jμ2 = L0⋅ [k1 (μ12 + μ22) + k2μ1 (k1μ1 + k2) 2+ (k1μ2) 2 − jk2μ2 (k1μ1 + k2) 2+ (k1μ2) 2]

                      (10)

                      Следовательно, полное сопротивление катушки с сердечником составляет:

                      Z = jωL = ωL0⋅k2μ2 (k1μ1 + k2) 2+ (k1μ2) ) 2 + jωL0⋅k1 (μ12 + μ22) + k2μ1 (k1μ1 + k2) 2+ (k1μ2) 2 = Req + jωLeq

                      (11)

                      где R eq — эквивалентное сопротивление катушки переменному току. L eq — эквивалентная индуктивность катушки переменного тока.

                      Соотношение между эквивалентной индуктивностью и эквивалентным сопротивлением катушки с сердечником составляет:

                      ωLeqReq = k1k2⋅μ12 + μ22μ2 + μ1μ2

                      (12)

                      к 1 и к 2 в основном определяются структурой датчика и воздушным зазором, которые в основном являются фиксированными значениями. Следовательно, на отношение индуктивности к сопротивлению влияет изменение комплексной проницаемости.

                      2.4. Радиальное смещение ротора

                      При радиальном смещении сердечника ротора изменяется воздушный зазор между статором и сердечниками ротора. Если взять в качестве примера движение ротора вверх, воздушный зазор над ротором становится равным δ 1 = δ 0 — Δ δ , а воздушный зазор под ротором становится δ 2 = δ 0 + Δ δ . В это время полное сопротивление в магнитной цепи изменяется, вызывая изменение индуктивности катушки сердечника.

                      В традиционной теоретической модели обычно считается, что магнитное сопротивление сердечников статора и ротора намного больше, чем магнитное сопротивление воздушного зазора, поэтому магнитное сопротивление сердечника игнорируется, то есть формула (3) имеет вид приблизительно:

                      L≈N22δ0μ0⋅bA0 = L0k1

                      (13)

                      Тогда индуктивности верхней и нижней катушек сердечника становятся:

                      {L1 = L0k1 (1 − Δδδ0) L2 = L0k1 (1 + Δδδ0)

                      (14)

                      Эквивалентная схема дифференциального индуктивного датчика показана на рис.

                      Эквивалентная схема дифференциального индуктивного датчика.

                      Таким образом, с помощью традиционной модели соотношение между амплитудой выходного напряжения и смещением ротора может быть примерно получено следующим образом:

                      ΔU = U1 − U2 = Z1 − Z2Z1 + Z2U0 = L1 − L2L1 + L2U0 = Δδδ0U0

                      ( 15)

                      где

                      {Z1 = R0 + jωL1Z2 = R0 + jωL2

                      (16)

                      Однако для теоретической модели, учитывающей вихревой ток сердечника, индуктивности верхней и нижней катушек сердечника становятся:

                      {L1 = L0k1 (1 −Δδδ0) + k2⋅1μ ′ * L2 = L0k1 (1 + Δδδ0) + k2⋅1μ ″ *

                      (17)

                      где μ ′ * — относительная комплексная проницаемость верхнего керна, μ ″ * — относительная комплексная проницаемость нижнего керна.

                      В это время амплитуда выходного напряжения составляет:

                      ΔU = | Z1 − Z2Z1 + Z2 | U0 = | L1 − L2L1 + L2 | U0 = mU0

                      (18)

                      Согласно формулам (17 ) и (18), м связано с изменением воздушного зазора и комплексной проницаемости.

                      Видно, что в традиционной теоретической модели выходное напряжение связано только с входным напряжением и воздушным зазором и не имеет ничего общего с частотой возбуждения.

                      Однако для самоиндуктивного датчика смещения частота возбуждения может достигать десятков кГц, что приведет к заметному эффекту вихревых токов сердечника.Следовательно, очень важно улучшить традиционную модель для изучения взаимосвязи между выходным напряжением и входным напряжением на разных частотах. Усовершенствованная теоретическая модель может отражать влияние вихревого тока сердечника на выходное напряжение через комплексную проницаемость.

                      3. Создание усовершенствованной теоретической модели

                      3.1. Оценка постоянных параметров усовершенствованной теоретической модели

                      В лаборатории разработан 8-полюсный самоиндуктивный датчик перемещения с воздушным зазором 1 мм.Его структурные параметры показаны на, а структура показана на.

                      Структурная схема самоиндуктивного датчика перемещения. На рисунке: D — диаметр ротора; D 0 — внутренний диаметр статора; D 1 — внутренний диаметр ярма статора; D 2 — наружный диаметр статора; A 0 — область магнитного полюса; P — ширина полюсного башмака; N 1 — количество витков катушки; d 0 — диаметр провода катушки.

                      Таблица 1

                      Конструктивные параметры самоиндуктивного датчика перемещения.

                      D 2
                      (мм)
                      δ 0
                      (мм)
                      D
                      (мм)
                      D 0
                      (мм)
                      D 1
                      (мм)
                      A 0
                      (мм 2 )
                      P
                      (мм)
                      N 1 d 0
                      (мм)
                      1.0 44,2 46,2 72 88 32 8 100 0,25

                      Статор и сердечники ротора разработанного датчика изготовлены из стали WG35WW250. Сердечник изготовлен из 10 листов кремнистой стали той же структуры и размера, общей толщиной 4 мм. Согласно спроектированной конструкции датчика, предполагается, что средний путь магнитной цепи статора и ротора примерно в 25 раз превышает общую длину магнитной цепи в воздушном зазоре, то есть k 2 = 25.

                      В то же время между статором и ротором будет определенный краевой эффект. На примере воздушного зазора над ротором распределение магнитного потока в воздушном зазоре показано на рис.

                      Распределение магнитного потока в воздушном зазоре.

                      Согласно дифракционному эффекту, средняя площадь поперечного сечения магнитной цепи с воздушным зазором примерно в 1,1–1,3 раза больше площади поперечного сечения магнитной цепи статора и ротора. Следовательно, k 1 = 0.85 можно взять.

                      3.2. Оценка соотношения между действительной и мнимой частями относительной комплексной проницаемости

                      Для самоиндуктивного датчика смещения, разработанного в лаборатории, в последующем эксперименте будет использоваться источник синусоидального напряжения 2 В для возбуждения. Его напряженность магнитного поля мала, а плотность магнитного потока B не превышает 0,2 Т. Согласно соотношению BH листа кремнистой стали WG35WW250, используемого в сердечнике датчика, как показано на, относительная проницаемость мкм r материала сердцевины оценивается не более 3000.Электропроводность листа кремнистой стали составляет около 1,85 × 10 6 См / м. Предполагается, что μ r является константой 3000. Далее, в соответствии со структурой сердечника датчика и в сочетании с формулой (9), тенденция изменения μ 1 и μ 2 с частотой возбуждения, которая учитывает основной вихревой ток, получается с помощью MATLAB, как показано на.

                      B H Кривая кремнистой стали.

                      Изменение относительной комплексной проницаемости с частотой.

                      Частота возбуждения датчика обычно составляет 20–100 кГц. Видно, что относительная комплексная проницаемость в этом случае мала, а совпадение действительной и мнимой частей велико. Принимая μ = μ 2 = 1 , соотношение между a и частотой может быть получено, как показано на.

                      Вариация и с частотой.

                      На практике относительная проницаемость материала сердечника датчика μ r будет зависеть от изменения магнитного поля, поэтому μ r будет колебаться около 3000. Следовательно, для дальнейшего изучения влияния различных μ r относительно корреляции между a и частотой, исходя из вышеизложенного, выберите μ r между 2000 и 5000 для исследования, и соотношение между a и частотой показано в.

                      Вариация a с частотой ниже μ r .

                      В соответствии с теоретической моделью, учитывающей вихревые токи сердечника, для разработанного датчика можно приблизительно определить, что действительная и мнимая части комплексной проницаемости сердечника датчика одинаковы, то есть a = 1.

                      3.3. Оценка импеданса сердечника катушки

                      Согласно расчетным постоянным параметрам и соотношению между действительной и мнимой частями относительной комплексной проницаемости, когда ротор находится в среднем положении, полное сопротивление сердечника катушки датчика может быть примерно таким, как следует:

                      Z = ωL0⋅25μ (0.85μ + 25) 2+ (0.85μ) 2 + jωL0⋅1.7μ2 + 25μ (0.85μ + 25) 2+ (0.85μ) 2 = ωL0⋅25μ1,445μ2 + 42,5μ + 625 + jωL0⋅1.7μ2 + 25μ1. 445μ2 + 42,5μ + 625

                      (19)

                      Когда ротор движется вверх, магнитное поле в верхнем сердечнике увеличивается, а магнитное поле в нижнем сердечнике уменьшается. В соответствии с соотношением B-H листа кремнистой стали относительная проницаемость верхнего и нижнего сердечников в определенной степени изменится. Согласно формуле (9), когда относительная проницаемость изменяется, это также влияет на относительную комплексную проницаемость, таким образом влияя на μ .Следовательно, можно сказать, что μ верхней жилы становится μ ′, а μ нижней жилы становится μ ″. В это время верхний и нижний импедансы катушки соответственно становятся:

                      {Z1 = ωL0⋅25μ′1,445 (1 — Δδδ0) 2μ′2 + 42,5 (1 — Δδδ0) μ ′ + 625 + jωL0⋅1,7 (1 — Δδδ0). ) μ′2 + 25μ′1,445 (1 − Δδδ0) 2μ′2 + 42,5 (1 − Δδδ0) μ ′ + 625Z2 = ωL0⋅25μ ″ 1,445 (1 + Δδδ0) 2μ ″ 2 + 42,5 (1 + Δδδ0) μ ″ + 625 + jωL0⋅1,7 (1 + Δδδ0) μ ″ 2 + 25μ ″ 1,445 (1 + Δδδ0) 2μ ″ 2 + 42,5 (1 + Δδδ0) μ ″ +625

                      (20)

                      В это время для верхней и нижней катушек отношение эквивалентной индуктивности к эквивалентному сопротивлению составляет:

                      {ωLeq1Req1 = 0.068 (1 − Δδδ0) μ ′ + 1ωLeq2Req2 = 0,068 (1 + Δδδ0) μ ″ +1

                      (21)

                      Согласно формуле (21) на соотношение между индуктивностью и сопротивлением сердечника в основном влияет смещение ротора и комплексная проницаемость.

                      6. Выводы

                      Для решения проблемы, заключающейся в том, что влияние вихревых токов на импеданс катушки не может быть учтено в традиционной теоретической модели самоиндуктивного датчика смещения, предлагается улучшенная теоретическая модель, учитывающая вихревые токи в сердечнике, и На основе моделирования и статических экспериментальных исследований датчика были сделаны следующие основные выводы:

                      (1) Влияние вихревого тока на магнитное поле может быть преобразовано во влияние на проницаемость сердечника, поэтому комплексная проницаемость материала сердечника может использоваться для изучения влияния вихревых токов на импеданс катушки.

                      (2) Усовершенствованная теоретическая модель, учитывающая вихревой ток в сердечнике, может лучше отражать взаимосвязь между отношением выходного напряжения датчика к входному напряжению и частотой возбуждения.

                      (3) По сравнению с теоретической моделью, игнорирующей сопротивление сердечника, точность чувствительности улучшенной теоретической модели может быть увеличена примерно вдвое.

                      На основе комплексной проницаемости улучшенная теоретическая модель может более интуитивно отражать влияние вихревого тока сердечника на импеданс катушки датчика, что имеет большое значение для исследования выходных характеристик датчика.

                      TURCK — Ваш глобальный партнер по автоматизации

                      Индуктивные датчики линейных перемещений новой серии LI-Q17 помещаются в самый маленький угол и нечувствительны к электромагнитным помехам из-за осциллятора в генераторе положения

                      01/11 — Turck представляет первый индуктивный миниатюрный датчик линейного перемещения для диапазона измерения от 50 до 200 мм, в котором используется принцип измерения резонансного контура

                      Специально для очень коротких диапазонов измерения от 50 до 200 мм компания Turck разработала первый миниатюрный датчик линейных перемещений LI-Q17, который объединяет все положительные качества обычных измерительных систем в одном решении, не имея недостатков.LI-Q17 работает не с магнитным локатором, а с принципом измерения резонансного контура, когда положение объекта определяется с помощью индуктивной колебательной системы, состоящей из конденсатора и катушки. LI-Q17 — единственный в своем роде датчик, способный надежно работать там, где на функциональность устройства магнитного позиционирования сильно влияют электромагнитные поля, создаваемые большими двигателями или сварочными установками.

                      Прочный LI-Q17 в корпусе со степенью защиты IP67 доступен в четырех различных размерах с диапазонами измерения 50, 100, 150 и 200 мм для диапазона температур от -40 до +70 ° C.Первые модели имеют аналоговый выход (0… 10 В, 4… 20 мА, 0,5… 4,5 В), последует модель SSI с высоким разрешением. Несмотря на компактную конструкцию, новое семейство датчиков Turck имеет чрезвычайно короткие слепые зоны: 10 мм на соединительном конце и 22 мм на головном конце. Для подключения необходим пигтейл с кабелем 30 см и коннектором M12 или открытая соединительная линия длиной 2 м. Благодаря продуманной концепции сборки пользователь может быстро и легко установить и использовать датчик LI-Q17 и входящие в комплект стандартные аксессуары.Прочные металлические зажимы могут быть защелкнуты в корпусе датчика и позволяют устанавливать его как в вертикальном, так и в горизонтальном положении. Электронный модуль генератора положения поворачивается и обеспечивает точное позиционирование в соответствии с монтажной ситуацией. Если приложению требуется особый диапазон измерения, пользователь может запрограммировать его на месте.

                      Вихретоковые датчики смещения для промышленности

                      Вихретоковые датчики смещения относятся к группе индуктивных датчиков смещения и хорошо адаптированы для промышленного применения.В отличие от обычных индуктивных датчиков принцип измерения вихретоковых датчиков позволяет проводить измерения на неферромагнитных материалах (например, алюминии), а также на ферромагнитных материалах (например, стали). Они разработаны для бесконтактного и неизнашиваемого измерения смещения, расстояния, положения, колебаний, вибрации и толщины. Таким образом, они идеально подходят для мониторинга машин и систем — они могут выполнять измерения в суровых промышленных условиях, даже при колебаниях давления, грязи или температуры.

                      Обычно вихретоковые датчики смещения используются там, где требуется высокая точность измерения, а другие датчики не могут справиться с преобладающими условиями окружающей среды. Например, на оптические датчики влияют грязь или пыль в измерительном зазоре, а также высокие температуры. В обычных индуктивных датчиках перемещения используются ферритовые сердечники, которые имеют сравнительно высокую погрешность линейности и более низкую частотную характеристику. Кроме того, их точность измерения снижается при колебаниях температуры окружающей среды.

                      С помощью вихретоковых датчиков смещения можно измерять только токопроводящие металлические объекты, ферромагнитные или неферромагнитные. Непроводящие материалы невидимы для вихретоковой измерительной системы и, следовательно, не влияют на результаты измерения. По этой причине эти датчики могут выполнять измерения сквозь такие материалы, как пластик и масло, на металлические предметы. Это позволяет выполнять такие задачи, как измерение масляных зазоров и измерение расстояний до роликов, направляющих пластиковую пленку.

                      Ограничения обычных индуктивных датчиков смещения

                      В классическом индуктивном датчике смещения используется катушка, намотанная на ферромагнитный сердечник. Из-за этого ядра выходной сигнал является нелинейным, поэтому он должен быть либо линеаризован в электронике датчика, либо пользователь должен учитывать эту нелинейность в своей системе управления установкой.

                      Помимо нелинейности, к другим ограничениям относятся потери в стали, вызванные тем фактом, что сам сердечник поглощает магнитное поле.Эти потери увеличиваются с увеличением частоты до такой степени, что индуктивный датчик смещения достигает пределов своей производительности со скоростью около 100 измерений в секунду.

                      Еще одна проблема с индуктивными датчиками перемещения — их чувствительность к экстремальным колебаниям температуры из-за высокого теплового коэффициента расширения ферритового сердечника. Это затрудняет температурную компенсацию, что обычно приводит к значительному тепловому дрейфу.

                      Рис. 2. Зазор в гидростатических подшипниках требует постоянного контроля.Датчик измеряет через масляную пленку на противоположной опорной поверхности. (Любезно предоставлено Micro-Epsilon)
                      Вихретоковые датчики в сравнении с емкостными датчиками смещения

                      Вихретоковые и емкостные датчики определяют расстояние до электропроводящего объекта измерения на основе изменений электрического поля. Вихретоковые датчики измеряют расстояние по изменению импеданса катушки датчика. При емкостном измерении датчик и объект измерения образуют пластины конденсатора.

                      Оба типа могут выполнять измерения в субмикронном диапазоне.Тем не менее, они значительно различаются в зависимости от операционной среды. Вихретоковые датчики идеально подходят для жестких промышленных сред, включая грязь, пыль и влажность. С другой стороны, для емкостных датчиков требуется чистая среда, которая характерна для производства электроники, лабораторий и чистых помещений.

                      Вихретоковые датчики смещения

                      Хотя вихретоковые датчики используют те же законы магнитной индукции, что и индуктивные датчики смещения и приближения, их конструкция катушки с воздушным сердечником обеспечивает более высокую точность, скорость измерения и стабильность — нелинейность и температурный дрейф не являются проблемой.

                      К их преимуществам относятся:

                      • Быстрые измерения до 100 кГц.

                      • Высокое разрешение до 0,5 мкм или лучше.

                      • Высокая линейность.

                      • Высокая температурная стабильность при колебаниях окружающей температуры, которую можно даже улучшить с помощью встроенной активной температурной компенсации.

                      • Измерение с использованием ферромагнитных или неферромагнитных материалов мишени.

                      • Они не подвержены воздействию высокого давления, высокой температуры, грязи, пара или масла.

                      Принцип работы вихретокового датчика

                      Переменный ток в чувствительной катушке создает изменяющееся магнитное поле. Это поле индуцирует в цели ток — вихревой ток. Переменный вихревой ток создает собственное магнитное поле, которое противодействует полю чувствительной катушки, тем самым изменяя импеданс чувствительной катушки. Величина изменения импеданса зависит от расстояния между целью и чувствительной катушкой в ​​зонде. Ток, протекающий в чувствительной катушке, зависящий от импеданса, обрабатывается для получения выходного напряжения, которое является индикатором положения цели относительно зонда.

                      Температурная компенсация

                      Поскольку Micro-Epsilon предлагает несколько различных конструкций вихретоковых датчиков, инженеры могут выбрать оптимальный датчик для своего конкретного применения. Например, активная температурная компенсация необходима, если требуются высокоточные измерения. При изменении температуры есть два фактора, которые могут влиять на сигнал измерения: механические изменения, где геометрические размеры датчика и целевое изменение в форме растяжения или сжатия датчика и цели.А электрические эффекты оказывают даже большее влияние, чем механические, из-за изменения электромагнитных характеристик.

                      Например, серия eddyNCDT 3001 специально разработана для приложений, в которых обычные индуктивные датчики перемещения часто достигают пределов своих возможностей. Они имеют компактные размеры и доступны в корпусах M12 и M18 с диапазоном измерения от 2 мм до 8 мм. Они защищены до IP67, поэтому применимы в автоматизации, машиностроении и проектировании.Кроме того, они имеют температурную компенсацию до 70 ° C. Они обладают высокой точностью измерения и линейностью, а также частотой отклика 5 кГц и откалиброваны на заводе для ферромагнитных и неферромагнитных объектов, таких как алюминий и сталь.

                      Гидростатические подшипники

                      Вихретоковые датчики смещения применяются в большом оборудовании, таком как каменные мельницы или телескопические установки, которые часто работают с гидростатическими подшипниками. В эти подшипниковые системы непрерывно подается жидкая смазка через внешний источник давления.Смазка вдавливается между опорными поверхностями, которые, таким образом, непрерывно отделены друг от друга тонкой смазочной пленкой. Поверхности подшипников не подвержены трению и, следовательно, работают без износа. Это позволяет контролировать положение субмикрометра. Однако любые нарушения в гидравлике или падение давления могут иметь катастрофические последствия. Это может привести к повреждению подшипников и, в конечном итоге, к отказу системы, что приведет к высоким затратам на техническое обслуживание и ремонт. Следовательно, масляный зазор в гидростатических подшипниках требует постоянного и надежного контроля.В этом случае датчик устанавливается горизонтально на башмак подшипника, поэтому он не подвергается прямому воздействию давления масла. Он измеряется через масляную пленку на противоположной опорной поверхности.

                      Рис. 3. Высокая точность, надежность, линейность и температурный допуск позволяют датчику eddyNCDT отслеживать такие параметры, как смазочный зазор в двигателе внутреннего сгорания. (Любезно предоставлено Micro-Epsilon)
                      Двигатели внутреннего сгорания

                      Точное положение поршня, поршневых колец и существующие условия давления являются важной информацией для производителей двигателей внутреннего сгорания.Используя инструменты моделирования, эти данные в основном используются для надежного прогнозирования износа, трения и расхода масла. Вихретоковый датчик измеряет поршневое кольцо и так называемые вторичные перемещения поршня с высокой точностью. Здесь очевидны преимущества вихретоковых датчиков — устойчивость к высоким температурам в двигателях внутреннего сгорания (до 180 ° C и даже выше в течение короткого периода времени). Преобладающая вибрация, давление, масло, топливо, газообразные продукты сгорания и постоянное механическое движение не влияют на точность результатов.Кроме того, датчики eddyNCDT обеспечивают высокую скорость измерения с небольшими диапазонами измерения (0–0,5 мм) и чрезвычайно высоким разрешением (менее 1 мкм).

                      Миниатюризация

                      Компания Micro-Epsilon разработала датчик, в котором для миниатюризации используется технология встроенной катушки (ECT). Этот производственный метод обеспечивает практически неограниченные возможности с точки зрения внешнего дизайна и геометрической формы датчиков, при этом позволяя интегрировать в датчик электронику обработки данных. Он сконструирован путем встраивания двумерной вихретоковой катушки в неорганический материал, что улучшает стабильность, надежность и термическое сопротивление датчиков.Эти датчики подходят для чрезвычайно тяжелых условий эксплуатации, таких как сверхвысокий вакуум в производстве полупроводников.

                      Вихретоковые датчики смещения — маленькие, но мощные промышленные рабочие

                      Эти маленькие датчики идеально подходят для промышленных сред, где условия являются наиболее суровыми и сложными, но требуют чрезвычайно точных измерений. Их можно использовать во всем, от измерения зазоров в гидростатических подшипниках больших машин, зазора между поршнем и цилиндром до измерения расстояния до роликов, направляющих пластиковые пленки.

                      Эту статью написал Мартин Дамбергер, управляющий директор Micro-Epsilon USA, (Роли, Северная Каролина). Для получения дополнительной информации свяжитесь с г-ном Дамберже по адресу Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. или посетите здесь .


                      Подробнее от SAE Media Group

                      Sensor Technology Magazine

                      Эта статья впервые появилась в октябрьском выпуске журнала Sensor Technology за октябрь 2021 года.

                      Читать статьи в этом выпуске здесь.

                      Больше статей из архива здесь.

                      ПОДПИСАТЬСЯ

                      .

      Добавить комментарий

      Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *