Датчики линейного перемещения принцип работы

Датчики линейного перемещения MTS-sensors

(044) 230-05-52

(044) 230-05-62

(044) 230-05-72

Определение точных и однозначных позиционных значений линейного перемещения или угла поворота является одной из задач АСУ в таких областях, как машиностроение, станкостроение, метало- и деревообработка. Датчики углового и линейного перемещения осуществляют связь между механическими узлами машины и ее блоком управления.

В основе абсолютных датчиков линейного положения серии Temposonics производства компании MTS-Sensors лежит магнитострикционный эффект (измерение времени движения торсионной волны, движущейся от постоянного позиционирующего магнита через ферромагнитный волновод к измерительному элементу). Этот метод измерения является бесконтактным, и подвижные части не подвергаются при этом механическому износу.

Принцип работы магнитострикционного датчика линейного положения

В датчиках линейного перемещения производства компании «MTS-Sensors» используется физический феномен магнитострикции. Сердцем датчика линейного перемещения является ферромагнитный измерительный элемент — волновод. Подвижный позиционирующий постоянный магнит наводит в волноводе магнитное поле.

Движущийся в волноводе токовый импульс вызывает возникновение второго магнитного поля, радиального к волноводу, направления. В какой-то момент встретившиеся друг с другом магнитные поля вызывают возникновение торсионного импульса.

Этот импульс в виде материальной звуковой волны движется с константной, ультразвуковой скоростью от точки измерения к концу измерительного элемента, где расположена сенсорная приемная головка датчика линейного перемещения. С помощью этой головки принятый сигнал преобразуется в пропорциональный пути.

• Датчики линейного перемещения MTS-Sensors GT-серии созданы для задач с особыми требованиями к надежности.
  

  Характеристики датчика

  • Выход: Аналоговый
  • Измеряемая длина(мм): 50 — 1500
  • Разрешение: бесконечно
• Выход Измеряемая длина(мм) Разрешение Мультипозиционирование

  Аналоговый	50 — 5000	бесконечно	—
  Старт /Стоп	50 — 5000	в зависимости от контроллера	—

• • Измеряемая длина (мм): 25 — 20000
  • Выход / Интерфейс: Аналоговый, SSI, CANbus, Profibus-DP, Interbus-S, EtherCAT, DeviceNet, POWERLINK
• • Измеряемая длина (мм): 50 — 3000
  • Выход / Интерфейс: Старт / Стоп

• Модульная архитектура Temposonics C-Серии базируется на базовом сенсоре, который, в зависимости от случая применения, может дополняться некоторыми специфическими компонентами. Датчики линейного перемещения C-серии имеют такие преимущества как, более низкая себестоимость, благодаря простой и недорогой подготовке сигнала, и повышенная надежность, благодаря бесконтактно работающей магнитострикционной технологии сенсора.

  Выход Измеряемая длина(мм) Разрешение Мультипозиционирование

  Аналоговый	72 — 250	бесконечно	—
  Цифровой (ШИМ)	72 — 250	в зависимости от контроллера	—

• Выход Измеряемая длина(мм) Разрешение Мультипозиционирование

  Аналоговый	50 — 2500	бесконечно	—
  Старт / Cтоп	50 — 7600	бесконечно	макс. 15 путей

• Цифровые датчики линейного перемещения Temposonics-EP2 с импульсным Start/Stop выходом работают по стартовому импульсу от внешнего устройства управления процессом (например, от центрального компьютера) и в зависимости от положения позиционирующих магнитов в ответ посылает сигнал «Stops». Время между приходом стартового импульса и стоп- импульсом является пропорциональным к положению магнитов и таким образом измеренному пути.

  Внешнее устройство управления, т.е. например, центральный компьютер, перенимает измерение времени и из измеренного значения вычисляет линейное положение.

  Для облегчения сопряжения датчика линейного перемещения с уже имеющейся системой управления имеется возможность параметры сенсора (измеряемая длина, офсет, скорость измерительного сигнала, статус, опознавательные данные производителя) считать системой управления без дополнительного электрического подключения.

• Датчики линейного перемещения Temposonics-EP имеют интегрированный аналоговый выход и могут подключаться непосредственно к системе управления или индикации, без какого либо интерфейса. Встроенная микроэлектроника подготавливает выходное безступенчатое напряжение, которое является строго пропорциональным измеряемому пути. Уровень выходного напряжения устанавливается на изготовителе и при эксплуатации не требует калибровки.

• Выход Измеряемая длина(мм) Разрешение Мультипозиционирование

  Аналоговый	50 — 1000	бесконечно	—

• Датчики линейного перемещения Temposonics – незаменимые сенсоры для мобильной гидравлики. Идеальны для длительной эксплуатации в суровых условиях неблагоприятной окружающей среды. MTS-сенсоры в составе с дорогостоящими гидравлическими цилиндрами и прецизионными управляющими клапанами представляют новое поколение компактных систем приводов автомобильной гидравлики.

  Выход Измеряемая длина(мм) Разрешение Мультипозиционирование

  Аналоговый	50 — 2500	0,1 mm	—
  CANbus	50 — 2000	0,1 mm	—

• Характеристики сенсоров линейного перемещения в гибком исполнении RF-серии.

  • Измеряемая длина (мм): 50 — 1500
  • Выход / Интерфейс: Аналоговый, Старт / Стоп
• Выход Измеряемая длина (мм) Разрешение Мультипозиционирование

  Аналоговый	75 — 1500	бесконечно	—
  Старт / Стоп	75 — 1500	в зависимости от контроллера	—

• Выход Измеряемая длина(мм) Разрешение Мультипозиционирование

  Аналоговый	50 — 1500

  Источник: http://www.ukrteh.kiev.ua/page/text/category=lin

  Датчики линейного перемещения принцип работы

  

  В принципе имеется две схемы работы — с выходным напряжением и выходным током.

  Схема работы с выходным током (4-20мА)

  Схема работы с выходным напряжением

  Рассмотрим более детально сам процесс измерения перемещения.

  Датчик перемещения, работающий по технологии LVDT, состоит из трех обмоток трансформатора — одной первичной и двух вторичных. Степень передачи тока между первичной и двумя вторичными обмотками определяется положением подвижного магнитного сердечника, штока. Вторичные обмотки трансформатора соединены в противофазе.

  При нахождении штока в середине трансформатора, напряжение на двух вторичных обмотках равны по амплитуде, а т. к. они соединены противофазно, суммарное напряжение на выходе равно нулю — перемещения нет.

  Если шток перемещается от серединного положения в какую либо сторону — происходит увеличение напряжения в одной из вторичных обмоток и уменьшение в другой. В результате суммарное напряжение будет не нулевым — датчик будет фиксировать смещение штока.

  Соотношение выходной фазы сигнала по сравнению с фазой возбуждающего сигнала дает возможность электронике понять, в какой части обмотки находится в данный момент шток.

  Основная особенность принципа работы индуктивных датчиков перемещения состоит в том, что прямой электрический контакт между чувствительным элементом и трансформатором отсутствует (связь осуществляется через магнитное поле), что дает пользователям абсолютные данные по перемещению, теоретически бесконечную точность разрешения и очень долгий срок службы датчика.

  Особенности схемы работы с выходным током — т. к. цепь генератор/демодулятор встроена в сам датчик перемещения и питается от выходного тока 4-20 мА, то нет необходимости во внешнем оборудовании для формирования сигнала.

  Особенности схемы работы с выходным напряжением — цепь генератор/демодулятор, встроенная в датчик перемещения обеспечивает возбуждение и преобразует сигнал обратной связи в напряжение постоянного тока. При этом так же не требуется внешнее оборудование для формирования сигнала.

  Особенности измерения выходного сигнала.
  1) Если выходное напряжение измеряется не фазочувствительным (среднеквадратичным) вольтметром, то отклонение штока в любую сторону от центрального положения в трансформаторе датчика будет соответствовать увеличению выходного напряжения.

  Заметим, что кривая не касается горизонтальной оси. Это происходит из-за остаточного выходного напряжения.

  [/su_box][/su_box]

  2) Если используется фазочувствительная демодуляция, то по выходному сигналу можно судить, в какой части трансформатора находится шток в данный момент.

  Для формирования сигнала всегда используется фазочувствительная демодуляция, т.к. это исключает влияние на выходной сигнал остаточного выходного напряжения и позволяет пользователю знать положение штока в трансформаторе.

  Диапазон линейности индуктивного датчика перемещения.
  Если мы рассмотрим выходную кривую вне механического диапазона типичного LVDT датчика, то можно заметить, что на краях диапазона кривая изгибается. Это значит, что механический диапазон существенно шире линейного участка работы.

  При калибровке датчика, важно, что электрическая нулевая точка используется в качестве ссылки, и что датчик используется в пределах ± FS (полного диапазона) вокруг электрического нулевом положения.

  https://www..com/watch?v=DJcexW86LK8

  Если проводить калибровку не беря за основу точку ноля вольт, одно из положений полного диапазона будет за пределами линейного диапазона и, следовательно, может привести к ошибке линейности.

  Типы индуктивных датчиков перемещения

  Тип 1 — несвязанные преобразователи, которые имеют якорь, который отделен от тела корпуса. Части датчика должны быть установлены таким образом, что якорь не прикасался к внутренней трубке корпуса. Сделав это, можно получить абсолютное отсутствие трения при движении чувствительного элемента датчика.

  Тип 2 — монолитные преобразователи, которые имеют тефлоновый подшипник, который направляет якорь (шток) по внутренней трубке.

  Тип 3 — монолитные преобразователи с возвратной пружиной, которая толкает якорь (шток) наружу.

  Преимущества индуктивных датчиков перемещения LVDT

  1. Преимущества над линейными потенциометрами (POTS).

  • Не имеют контакта корпуса и внутренних деталей с чувствительным элементом, что означает, что нет никакого износа при движении штока. POTS датчики имеют контакт с чувствительным элементом и могут быстро изнашиваются, особенно под воздействием вибрации.
  • Можно легко обеспечить защиту от влаги и пыли на требуемом уровне, даже стандартные версии LVDT датчиков обычно имеют гораздо лучший уровень защиты от внешний воздействий, чем POTS.
  • Вибрация не вызывает влияния на пропадание сигнала, в отличие от POTS, где скользящий бегунок может прервать контакт с проводником при вибрации.

  2. Преимущества над магнитострикционными датчиками.

  • Не восприимчивы к ударам и вибрации.
  • Менее восприимчивы к паразитным магнитным полям окружающей среды.
  • Система формирования сигнала может быть удалена от чувствительного элемента на некоторое расстояние, что позволяет использовать датчики при работе с высокой температурой и высоким уровнем радиации.
  • Магнитострикционные датчики не имеют короткого штока ±100мм или менее, а это как раз наиболее востребованный диапазон технического применения датчиков перемещения.

  3. Преимущества над кодерами (датчиками положения).

  • Имеют лучший аналоговый частотный отклик.
  • Имеют более прочный корпус.
  • Сразу после включения «знают» положение штока, в отличии от кодеров, которым надо указывать постоянную ссылку на известное положение.

  4. Преимущества над переменными векторными резистивными преобразователями (VRVT)

  • LVDT датчики как правило более дешевы.
  • Имеют меньший диаметр корпуса.
  • Более прочные и не изнашиваются.
  • Могут использоваться значительно дольше.

  5. Преимущества над линейными емкостными датчиками

  • LVDT датчики как правило более дешевы.
  • Менее восприимчивы к внешним условиям эксплуатации.
  • Значительно более прочные.

  Особенности индуктивных датчиков перемещения LVDT

  • Максимальная рабочая температура 600°C.
  • Минимальная рабочая температура –220°C (для справки, температура жидкого азота -196°C, температура жидкого гелия -269°С). 
  • Могут работать при уровне радиации 100,000 рад.
  • Могут работать при давлении 200Бар.
  • Могут работать под водой, при этом вода может попадать внутрь датчика не причиняя ему вреда. Существует специальная серия подводных датчиков, которые могут без тех. осмотра работать под водов в течении 10-ти лет, работать под водой на глубине до 2,2км. Кабельные разъемы могут подсоединяться так же под водой.

  Основные сферы применения LVDT датчиков

  Промышленные измерительные системы

  • Регулирующие вентили — везде, где существуют регулирующие вентили индуктивные датчики перемещения могут быть использованы для контроля положения штока вентиля. Особенно, где есть ответственные участки работы, например, в клапанах пара для турбин на электростанциях.
  • Контроль положения шлюзов — погружные датчики перемещения подходят для измерения положения шлюзов в водохозяйственных и канализационных системах.
  • Измерение зазора между валками. Для поддержания равномерной толщины проката зазор между валками часто измеряется на обоих концах.
  • Контроль перемещения штоков вентилей на подводных нефте/газо проводах.
  • Контроль работы гидравлических активаторов — измерение перемещения объекта, который передвигает активатор. Благодаря очен высокой износостойкости, данные LVDT датчики перемещения могут выдерживать миллионы циклов перемещения.
  • Контроль положения/перемещения режущих инструментов, отрезающих рулонные материалы.
  • Измеряет положение/смещение роликов, которые используется для выпрямления полосового проката перед штамповкой.
  • Могут быть использованы для динамического измерения размеров (диаметров) рулонов продукта, например, инициировать сигнал к системе управления, когда рулон достигает максимального/минимального размера при наматывании/сматывании материала.

  Станки

  • Могут быть использованы в испытательных приспособлениях для измерения круглости, плоскостности и т.д. частей машин для анализа качества их изготовления.
  • Могут быть использованы для оценки и контроля взаимного расположения компонентов деталей в сборке, когда требуется юстировка/подгонка размеров взаимного расположения деталей.

  Авиация/космонавтика

  • Могут быть использованы для оценки реакции привода на действие активатора. Например, преобразователь измеряет положение отклонения закрылков крыла самолета при техническом обслуживании. Тут очень важно измерить скорость срабатывания активатора после подачи на него управляющего сигнала, а так же скорость изменения положения закрылков.
  • Анализ Ротора вертолета Датчики LVDT используются на вертолетах, чтобы измерить угол наклона лопастей ротора.
  • Могут быть использованы для оценки смещения корпуса двигателя при нагревании.
  • Могут быть использованы для измерения смещения (деформации) лопасти турбины при внешнем воздействии.
  • Могут быть использованы для измерения отклонения диафрагмы сопла реактивного двигателя.
  • Могут быть использованы для испытания крыльев самолетов для измерения их отклонения при нагрузке.

  Источник: https://rutd-ksk.com/datchiki-lineynogo-peremescheniya-printsip-raboty/

  Датчики перемещения (индуктивный, оптический, емкостной и другие типы)

  

   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.

  https://www.youtube.com/watch?v=DJcexW86LK8

  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.

  Если вам понравилась статья нажмите на одну из кнопок ниже

  Источник: http://www.devicesearch.ru.com/article/3648

  Принцип работы индуктивных датчиков перемещения

  

  Предлагаем Вам ознакомиться с физическими основами работы индуктивных датчиков перемещения производства компании RDP Electronics Ltd (United Kingdom), с их основными параметрами, преимуществами и сферами применения.

  Сам термин LVDT (Linear Variable Differential Transformer) — означает линейный дифференциальный трансформатор с переменным коэффициентом передачи.

  Рассмотрим принцип работы датчиков на LVDT технологии.

  Первичная возбуждающая обмотка
  Вторичная обмотка 1
  Вторичная обмотка 2
  Результирующий сигнал от суммы вторичных обмоток

  В принципе имеется две схемы работы — с выходным напряжением и выходным током.

  Схема работы с выходным током (4-20мА)

  Схема работы с выходным напряжением

  Рассмотрим более детально сам процесс измерения перемещения.

  Датчик перемещения, работающий по технологии LVDT, состоит из трех обмоток трансформатора — одной первичной и двух вторичных. Степень передачи тока между первичной и двумя вторичными обмотками определяется положением подвижного магнитного сердечника, штока. Вторичные обмотки трансформатора соединены в противофазе.

  При нахождении штока в середине трансформатора, напряжение на двух вторичных обмотках равны по амплитуде, а т. к. они соединены противофазно, суммарное напряжение на выходе равно нулю — перемещения нет.

  Если шток перемещается от серединного положения в какую либо сторону — происходит увеличение напряжения в одной из вторичных обмоток и уменьшение в другой. В результате суммарное напряжение будет не нулевым — датчик будет фиксировать смещение штока.

  Соотношение выходной фазы сигнала по сравнению с фазой возбуждающего сигнала дает возможность электронике понять, в какой части обмотки находится в данный момент шток.

  Основная особенность принципа работы индуктивных датчиков перемещения состоит в том, что прямой электрический контакт между чувствительным элементом и трансформатором отсутствует (связь осуществляется через магнитное поле), что дает пользователям абсолютные данные по перемещению, теоретически бесконечную точность разрешения и очень долгий срок службы датчика.

  Особенности схемы работы с выходным током — т. к. цепь генератор/демодулятор встроена в сам датчик перемещения и питается от выходного тока 4-20 мА, то нет необходимости во внешнем оборудовании для формирования сигнала.

  Особенности схемы работы с выходным напряжением — цепь генератор/демодулятор, встроенная в датчик перемещения обеспечивает возбуждение и преобразует сигнал обратной связи в напряжение постоянного тока. При этом так же не требуется внешнее оборудование для формирования сигнала.

  Особенности измерения выходного сигнала.
  1) Если выходное напряжение измеряется не фазочувствительным (среднеквадратичным) вольтметром, то отклонение штока в любую сторону от центрального положения в трансформаторе датчика будет соответствовать увеличению выходного напряжения.

  Заметим, что кривая не касается горизонтальной оси. Это происходит из-за остаточного выходного напряжения.

  [/su_box][/su_box]

  2) Если используется фазочувствительная демодуляция, то по выходному сигналу можно судить, в какой части трансформатора находится шток в данный момент.

  Для формирования сигнала всегда используется фазочувствительная демодуляция, т.к. это исключает влияние на выходной сигнал остаточного выходного напряжения и позволяет пользователю знать положение штока в трансформаторе.

  Диапазон линейности индуктивного датчика перемещения.
  Если мы рассмотрим выходную кривую вне механического диапазона типичного LVDT датчика, то можно заметить, что на краях диапазона кривая изгибается. Это значит, что механический диапазон существенно шире линейного участка работы.

  При калибровке датчика, важно, что электрическая нулевая точка используется в качестве ссылки, и что датчик используется в пределах ± FS (полного диапазона) вокруг электрического нулевом положения.

  Если проводить калибровку не беря за основу точку ноля вольт, одно из положений полного диапазона будет за пределами линейного диапазона и, следовательно, может привести к ошибке линейности.

  Датчик линейного перемещения своими руками

  

  В принципе имеется две схемы работы — с выходным напряжением и выходным током.

  Схема работы с выходным током (4-20мА)

  Схема работы с выходным напряжением

  Рассмотрим более детально сам процесс измерения перемещения.

  Датчик перемещения, работающий по технологии LVDT, состоит из трех обмоток трансформатора — одной первичной и двух вторичных. Степень передачи тока между первичной и двумя вторичными обмотками определяется положением подвижного магнитного сердечника, штока. Вторичные обмотки трансформатора соединены в противофазе.

  При нахождении штока в середине трансформатора, напряжение на двух вторичных обмотках равны по амплитуде, а т. к. они соединены противофазно, суммарное напряжение на выходе равно нулю — перемещения нет.

  Если шток перемещается от серединного положения в какую либо сторону — происходит увеличение напряжения в одной из вторичных обмоток и уменьшение в другой. В результате суммарное напряжение будет не нулевым — датчик будет фиксировать смещение штока.

  Соотношение выходной фазы сигнала по сравнению с фазой возбуждающего сигнала дает возможность электронике понять, в какой части обмотки находится в данный момент шток.

  Основная особенность принципа работы индуктивных датчиков перемещения состоит в том, что прямой электрический контакт между чувствительным элементом и трансформатором отсутствует (связь осуществляется через магнитное поле), что дает пользователям абсолютные данные по перемещению, теоретически бесконечную точность разрешения и очень долгий срок службы датчика.

  Особенности схемы работы с выходным током — т. к. цепь генератор/демодулятор встроена в сам датчик перемещения и питается от выходного тока 4-20 мА, то нет необходимости во внешнем оборудовании для формирования сигнала.

  Особенности схемы работы с выходным напряжением — цепь генератор/демодулятор, встроенная в датчик перемещения обеспечивает возбуждение и преобразует сигнал обратной связи в напряжение постоянного тока. При этом так же не требуется внешнее оборудование для формирования сигнала.

  Особенности измерения выходного сигнала.
  1) Если выходное напряжение измеряется не фазочувствительным (среднеквадратичным) вольтметром, то отклонение штока в любую сторону от центрального положения в трансформаторе датчика будет соответствовать увеличению выходного напряжения.

  Заметим, что кривая не касается горизонтальной оси. Это происходит из-за остаточного выходного напряжения.

  [/su_box][/su_box]

  2) Если используется фазочувствительная демодуляция, то по выходному сигналу можно судить, в какой части трансформатора находится шток в данный момент.

  Для формирования сигнала всегда используется фазочувствительная демодуляция, т.к. это исключает влияние на выходной сигнал остаточного выходного напряжения и позволяет пользователю знать положение штока в трансформаторе.

  Диапазон линейности индуктивного датчика перемещения.
  Если мы рассмотрим выходную кривую вне механического диапазона типичного LVDT датчика, то можно заметить, что на краях диапазона кривая изгибается. Это значит, что механический диапазон существенно шире линейного участка работы.

  При калибровке датчика, важно, что электрическая нулевая точка используется в качестве ссылки, и что датчик используется в пределах ± FS (полного диапазона) вокруг электрического нулевом положения.

  Если проводить калибровку не беря за основу точку ноля вольт, одно из положений полного диапазона будет за пределами линейного диапазона и, следовательно, может привести к ошибке линейности.