Glavne razlike elektromagnetnog senzora

• Elektromagnetski senzor nije osjetljiv na debljinu sloja smjese koja stvara šljaku koja pokriva površinu rastaljenog metala u CCM kalupu;
• Širina pojasa elektromagnetnog senzora značajno premašuje analogni parametar radioizotopskog senzora;
• Nivo unutrašnje buke radioizotopskog senzora je relativno visok. Njegova standardna devijacija je oko 1,5 mm. Šum senzora je jasno vidljiv kada je kalup prazan prije livenja. Stabilizacijski sistem u osnovi ne može obezbijediti stabilizacijsku grešku manju od unutrašnjeg nivoa buke senzora.

Procedura ispitivanja

Glavne metrološke karakteristike elektromagnetnog senzora (faktor konverzije i nivo metala u kalupu, pri kojem se smatra da je 100% ispunjen) postavljene su jednake odgovarajućim pokazateljima izotopskog senzora. Elektromagnetski senzor je naknadno opremljen analognim izlazom u obliku struje od 4-20 mA. Preko ovog izlaza, elektromagnetski senzor je spojen na sistem za stabilizaciju nivoa metala umjesto na senzor radioizotopa. Tokom procesa livenja, bilo je moguće promeniti senzore koji se koriste za kontrolu nivoa metala u kalupu. U svim režimima rada sistema za stabilizaciju nivoa očitavanja oba senzora su sinhrono snimana brzim digitalnim mjernim sistemom. Podaci mjerenja u obliku apsolutnih vrijednosti nivoa metala, mjerenih od gornjeg reza bakrenih ploča kalupa, izraženi u milimetrima, pohranjeni su u arhivi. Statistička obrada svih rezultata mjerenja obavljena je ujednačeno. Za obradu su korišćene EXCEL tabele u koje su uvezeni podaci iz arhiva dobijenih tokom procesa prelivanja. Za odabrane fragmente zapisa izračunata je standardna devijacija.

rezultate

23. januara 2003. godine obavljena su ispitivanja prilikom izlivanja peritektičkog čelika. Sistem za stabilizaciju nivoa metala je u početku radio sa senzorom radioizotopa, a elektromagnetski senzor nivoa bio je povezan na kraju livenja. Najbolji rezultat postignut je pri radu sa elektromagnetnim senzorom. Da bi se to postiglo, bilo je potrebno smanjiti (četiri puta u odnosu na radioizotopski senzor) vremensku konstantu niskopropusnog filtera na izlazu elektromagnetnog. U nastavku je prikazan fragment arhivskog zapisa o završetku livenja. Signal izotopskog senzora je prikazan kao crna linija, a signal elektromagnetnog senzora je prikazan kao siva linija.

Standardna devijacija nivoa metala u kalupu, mjerena elektromagnetnim senzorom nivoa, u navedenom vremenskom intervalu je manja od 1 mm. Sličan signalni parametar radioizotopskog senzora u istom vremenskom intervalu neznatno prelazi 2 mm. U prikazanom fragmentu jasno su vidljivi momenti dovoda smjese koja stvara šljaku u kalup. Nakon što se unese mješavina koja stvara trosku, izlazni signal izotopskog senzora naglo raste, a zatim polako opada kako se troši.

Sljedeća slika prikazuje fragment implementacije od 20 sekundi. Signal Berthold senzora je prikazan crnom bojom, signal senzora TECHNOAP (TA) je prikazan sivom bojom. U to vrijeme nivo se kontrolirao preko TECHNOAP senzora.

Poglavlje 6

ELEKTROMAGNETNI SENZORI

§ 6.1. Imenovanje. Vrste elektromagnetnih senzora

Elektromagnetski senzori su dizajnirani da pretvaraju kretanje u električni signal promjenom parametara elektromagnetnog kola. Ove promjene se mogu sastojati, na primjer, u povećanju ili smanjenju magnetskog otpora magnetskog kruga senzora kada se jezgro pomjeri. Ako se ne pomiče jezgro, već namotaj, tada se fluksna veza namotaja mijenja. Dakle, promjene u elektromagnetnom kolu senzora mogu biti uzrokovane kako pomicanjem elementa magnetskog kola (jezgra ili armatura), tako i pomicanjem elementa električnog kola (namotaja). Kao rezultat takvih kretanja, induktivnost namota se mijenja L ili njegova međusobna induktivnost M sa pobudnim namotajem. Stoga se u tehničkoj literaturi elektromagnetski senzori često nazivaju induktivni.

Elektromagnetski senzori se obično smatraju parametarskim, budući da su veličine L I M zavisi od kretanja X:L=f(x),M=f(x). Ali elektromagnetski senzori s različitom međusobnom induktivnošću također se mogu pripisati tipu generatora, jer se kao rezultat toga mijenja i EMF namota, tj. E=f(x). Budući da se EMF u izlaznom namotu pojavljuje zbog promjene koeficijenta međusobne induktivnosti s pobudnim namotom, takvi "elektromagnetski senzori se nazivaju transformator. Uostalom, pobudni namotaj se može smatrati primarnim namotom transformatora, a izlazni namotaj sekundarnim. Generatori uključuju indukcija senzori, u čijim se namotima generira EMF ovisno o brzini kretanja: ==/

Uz pomoć elektromagnetnih senzora moguće je automatski mjeriti mehaničke sile, pritisak, temperaturu, svojstva magnetnih materijala, odrediti unutrašnje šupljine i pukotine u dijelovima (defektoskopija), debljinu nemagnetnih premaza na čeliku, protok tekućina i gasovi u cevovodima itd.

Elektromagnetski senzori imaju sljedeće prednosti: jednostavan i jeftin dizajn, mehaničku čvrstoću, visoku pouzdanost zbog mogućnosti hvatanja izlaznog signala bez kliznih kontakata, mogućnost napajanja iz industrijske mreže frekvencije od 50 Hz, mogućnost dobivanja dovoljno visoka izlazna snaga signala, sposobnost rada kako u rasponu malih (djelići mm), tako i velikih (metri) pokreta. Nedostaci elektromagnetnih senzora uključuju utjecaj na izlazni signal vanjskih elektromagnetnih polja I frekvencija napona napajanja, kao i mogućnost rada samo na naizmjeničnu struju (DC napajanje je moguće samo za indukcione senzore, razmatrano u § 6.6).

Do promjene induktivnosti i međusobne induktivnosti može doći i pod utjecajem mehaničkih naprezanja u jezgri elektromagnetnog senzora. Takvi naponi dovode do promjene magnetske permeabilnosti feromagnetnog materijala jezgre. Elektromagnetski senzori zasnovani na ovom fizičkom fenomenu nazivaju se magnetoelastična senzori.

Elektromagnetski senzori (induktivni, transformatorski, induktivni, magnetoelastični) se široko koriste u sistemima automatizacije.

§ 6.2. Princip rada i osnova za proračun induktivnih senzora

Protozoa induktivni senzor je prigušnica sa promjenjivim zračnim rasporom u magnetnom jezgru. Na sl. 6.1 prikazuje dva najčešća dizajna jednojezgrenih induktivnih senzora. Ovo su pojedinačni induktivni senzori. Namotaj je postavljen na jezgro 1 od električnog čelika 2, priključen na izvor izmjeničnog napona. Magnetski tok u jezgru je zatvoren kroz armaturu 3, koji se može kretati u odnosu na jezgro 2. Sidro 3 mehanički spojen na dio čiji se pomak treba mjeriti.

Rice. 6.1. Jednostavni induktivni senzori

Ovaj detalj nije prikazan na slici, već kretanje X može se pojaviti u vertikalnom položaju (slika 6.1, ali) ili u horizontalnom pravcu (slika 6.1, b). Pomicanjem armature mijenja se magnetni otpor magnetnog kola, koji se sastoji od jezgra, armature i zračnog raspora b. Stoga će se induktivnost namotaja promijeniti 2. Budući da je ovaj namotaj povezan na naizmjenični napon, struja u namotu 2 će biti određen njegovom impedancijom, koja uključuje induktivnu reaktanciju. Sa povećanjem zračnog raspora, magnetski otpor raste, a induktivnost, induktivnost i impedansa se smanjuju (slika 6.2, a). Posljedično, struja u namotaju raste (slika 6.2, b). Pretpostavljajući struju I u namotu kao izlazni signal senzora, i pomak X- za ulazni signal imamo izlaznu karakteristiku u obliku grafikona I= f( x)

Nađimo izraz koji određuje ovisnost struje u namotu senzora od pomaka. Analizu ćemo izvršiti u odnosu na strukturnu šemu prikazanu na sl. 6.1, ali. U ovom slučaju, prirast pomaka X je uvijek jednak inkrementu jaza b, tako da moramo dobiti matematičku ovisnost struje od

Neka namotaj senzora bude povezan na napon napajanja; gdje je efektivna vrijednost napona, ugaona frekvencija, rad/s. Prema Ohmovom zakonu, efektivna vrijednost struje u namotaju

Rice. 6.2. Karakteristike induktivnog senzora

gdje je impedancija namotaja senzora, Ohm, koji se sastoji od aktivnog R i induktivna reaktansa: Induktivna reaktancija proporcionalna induktivnosti L i frekvencija snage: XL= (Podsjetimo se) Nakon zamjene, imamo

Induktivnost namotaja senzora sa brojem zavoja w

Gdje je magnetni fluks jezgra, Wb. Prihvatamo da cijeli magnetni tok prolazi kroz zračni raspor, tj. da nema fluksova curenja. Onda

Ovdje je magnetski otpor magnetnog kola senzora, H. Ovaj otpor se sastoji od otpora čelika jezgre i armature i otpora zračnog raspora:

Otpor zračnog raspora proporcionalan je dvostrukoj dužini zračnog raspora, budući da magnetni tok dvaput prolazi kroz zračni raspor:

(6.6)

gdje je poprečni presjek zračnog dijela magnetskog kola, jednak aktivnoj površini presjek jezgro u zoni zagušljivog jaza, m 2; H / m - magnetna propustljivost zraka.

Nakon zamjene (6.5) i (6.6) u (6.4), dobijamo izraz za magnetni fluks:

Izraz za induktivnost dobijamo zamjenom (6.7) u (6.3):

(6.8)

Induktivnost namotaja

(6.9)

Analiza formule (6.10) pokazuje da s povećanjem zračnog raspora (i, posljedično, pomaka), ukupni otpor opada, težeći u granici vrijednosti aktivnog otpora namotaja. R. Zavisnost impedanse od veličine zazora b prikazana je na sl. 6.2, ali. Struja u namotaju senzora

Ako je ulazni signal senzora kretanje armature X od početne pozicije u pravcu povećanja zazora (prema sl. 6.1, ali), onda je formula nakon zamjene sa statička karakteristika jednog induktivnog senzora, tj. Grafikon statičke karakteristike je prikazan na slici 6.2, b. Kao što se vidi iz analize formule (6.11) i grafikona, zavisnost je nelinearna. Međutim, parcela se može podijeliti AB, gdje postoji direktna proporcionalnost između ulaznog i izlaznog signala. Ova sekcija se zove radna, senzor se koristi tačno u rasponu ulaznih signala od do Stoga senzor uvijek ima neki zračni razmak, ni manje ni više. U većini dizajna induktivnih senzora, magnetni krug je nezasićen i magnetna permeabilnost materijala jezgre je vrlo visoka. Stoga je magnetski otpor zračnog raspora (već na ) mnogo veći od magnetskog otpora čeličnog jezgra, tj.

Zanemarujući vrijednost u formuli (6.9), dobijamo pojednostavljeni izraz za induktivni otpor (uzimajući u obzir):

U istom opsegu zračnog raspora promjena od do aktivnog otpora je mnogo manja od induktivnog otpora

Zanemarujući vrijednost u (6.2), uzimajući u obzir (6.12), dobijamo približan izraz za statičku karakteristiku induktivnog senzora

(6.13)

gdje je R koeficijent prijenosa određen naponom i frekvencijom napajanja, strukturnim dimenzijama jezgre i brojem zavoja namotaja senzora;

Dakle, u određenom opsegu varijacije ulaznog signala, statička karakteristika induktivnog senzora je linearna sa konstantnim pojačanjem.

Grafikon takve statičke karakteristike ima oblik prave linije (isprekidana na slici 6.2, b). Ovo je idealna karakteristika senzora. Prava karakteristika(puna linija 2 na sl. 6.2, b) odgovara idealnom na gradilištu AB. Analizirajmo razloge odstupanja stvarne karakteristike od idealne.

U zoni je zračni jaz vrlo mali i njegov magnetni otpor postaje srazmjeran magnetskom otporu čeličnog jezgra i armature. Prava karakteristika ne počinje od nule, jer čak ni induktivni otpor ne može biti jednak beskonačnosti. Posljedično, neka struja će teći kroz namotaj, napravljen čak i na zatvorenom magnetnom kolu. Da bi se smanjila vrijednost početne struje, za jezgro i armaturu induktivnog senzora koriste se materijali s visokom vrijednošću magnetske permeabilnosti.

U zoni se induktivni otpor namota već toliko smanjuje da postaje srazmjeran aktivnom otporu namota, što ograničava povećanje struje. Također treba napomenuti da se pri velikim prazninama dio magnetskog fluksa više ne zatvara kroz armaturu, već se zatvara direktno kroz zrak.

U praksi, opseg varijacije zračnog raspora za induktivne senzore prema sl. 6.1, ali ne prelazi 4-5 mm. Značajno veći opseg promene ulaznog signala (pomeranja) imaju induktivni senzori prema sl. 6.1, b. Takvi senzori imaju statičku karakteristiku blisku linearnoj kada se armatura pomakne do 10-15 mm.

Vrijednost početnog zračnog raspora (tj. početne pozicije armature na kojoj je ulazni signal nula) preporučuje se da se izabere u sredini linearnog presjeka statičke karakteristike senzora. Procijenimo osjetljivost induktivnog senzora kada je uključen u jedan krak mjernog kola mosta kao varijabilni otpor. Most se napaja naponom naizmjenična struja. U ovom slučaju, osjetljivost je relativna promjena otpora podijeljena s povećanjem zračnog raspora:

gdje je povećanje vrijednosti zračnog raspora, što uzrokuje promjenu impedanse namotaja senzora do

Zanemarivanje imamo. Uzmimo derivaciju impedanse u odnosu na pomak pri

Zamijenimo u (6.15) vrijednost induktivnosti iz (6.9), zanemarujući:

ili, prelazeći na konačne priraštaje,

(6.16)

Dijeljenjem (6.16) dobijamo izraz za osjetljivost:

S povećanjem razmaka, osjetljivost senzora naglo opada. I kada birate kao polazna tačka mali razmak, možete dobiti visoku osjetljivost i značajan neuravnoteženi signal mosnog kruga, što vam u nekim slučajevima omogućava da napustite upotrebu pojačala na izlazu mosta. Na primjer, kod mm i mm, osjetljivost i relativna promjena otpora, tj. kada se razmak promijeni za 0,1 mm, otpor senzora se mijenja za.

Jedan od nedostataka jednog induktivnog senzora je taj što je njegova armatura podložna privlačnoj sili na jezgro.

Ova sila unosi grešku u rad senzora, što je veća što je manja sila pomaka dijela čije kretanje treba mjeriti. Induktivni senzor je elektromagnet čija je vučna sila, kao što je poznato iz elektrotehnike, proporcionalna derivatu magnetske energije s obzirom na pomak:

Znak minus znači da je sila usmjerena u smjeru koji odgovara smanjenju magnetske energije. Energija magnetsko polje zavojnice sa strujom

Ako napravimo iste pretpostavke kao pri izvođenju jednadžbe za statičku karakteristiku senzora (6.13), onda za elektromagnetsku silu koja djeluje na armaturu možemo napisati jednadžbu

(6.20)

Analiza jednačine (6.20) pokazuje da u radnom opsegu ulaznih pomaka, pod datim pretpostavkama, elektromagnetska sila privlačenja ne zavisi od jaza. Ova sila je proporcionalna kvadratu napona napajanja i obrnuto proporcionalna frekvenciji napajanja. Povećanje frekvencije snage smanjuje privlačnu silu, ali pogoršava preciznost senzora, jer se gubici željeza povećavaju zbog vrtložnih struja.

Osim prisustva elektromagnetne sile privlačenja, induktivni senzori imaju i druge ozbiljne nedostatke: kada se promijeni predznak ulaznog signala, predznak izlaznog signala se ne mijenja (tj. senzor nije reverzibilan); opseg promjene ulaznog signala, u kojem se održava linearnost statičke karakteristike, je mali.

Ovi nedostaci ograničavaju opseg pojedinačnih induktivnih senzora. U praksi su korišćeni kao senzori blizine pozicioni i krajnji prekidači pri upravljanju mehanizmima sa značajnim silama prebacivanja. U takvim shemama automatizacije najpotpunije se očituju prednosti pojedinačnih induktivnih senzora: jednostavnost dizajna i visoka pouzdanost.

§ 6.3. Diferencijalni (reverzibilni) induktivni senzori

Diferencijalni induktivni senzori su kombinacija dva pojedinačna (nepovratna) senzora sa zajedničkom armaturom. Diferencijalni induktivni senzori su dizajnirani da dobiju reverzibilnu statičku karakteristiku i da kompenzuju elektromagnetnu privlačnu silu armature.

Razmotrimo rad diferencijalnog induktivnog senzora (slika 6.3, ali), koji se sastoji od dva identična jezgra 1 I 2 sa namotajima i koji se nalaze između jezgara armature 3, sposoban da se kreće lijevo i desno u odnosu na prosječnu simetričnu poziciju. Diferencijalni senzor napaja transformator sa izlazom iz srednje tačke auto-

a) 6)

Rice. 6.3. Diferencijalni induktivni senzor

namotavanje. Otpor na opterećenje R B se uključuje između ove sredine i zajedničke tačke namotaja jezgara 1 I 2. Struja u otporu opterećenja može se predstaviti kao algebarski zbir dvije struje: u lijevom i desnom kolu. Svaki krug se sastoji od polovine sekundarnog namota transformatora, jednog induktivnog senzora i otpora opterećenja R n , zajedničko za oba kola. Razmotrite smjerove struja petlje u vrijeme kada se inducira uslovno pozitivan poluciklus napona u sekundarnom namotu transformatora: plus - na lijevom terminalu; minus - desno. Polaritet srednje tačke u odnosu na lijevu stezaljku bit će minus, a u odnosu na desnu stezaljku će biti pozitivan. Uzimajući za pozitivan smjer struje u vanjskom kolu od plusa do minusa, utvrđujemo da je struja lijevog kola usmjerena odozgo prema dolje, a struja desnog kola odozdo prema gore. Posljedično, ove struje se oduzimaju, a struja zaostatka će teći kroz opterećenje. U sljedećem poluperiodu, polaritet će se promijeniti na suprotan (prikazano u zagradama na slici 6.3). U skladu s tim, smjer struja u opterećenju će se promijeniti, ali će opet struja u opterećenju biti jednaka razlici između struja (njihov smjer je prikazan isprekidanom linijom). Očigledno, svaka od ovih struja petlje može se odrediti formulama (6.11) ili (6.13). Sa prosječnom (simetričnom) pozicijom sidra 3 induktivnost namotaja 1 I 2 su isti. Prema tome, struje I 1 i I 2 su jednaki, njihova razlika je nula, izlazni signal (struja u otporu opterećenja) je nula: I u \u003d I 1 -I 2 \u003d 0

Kada se armatura pomakne udesno (uzimamo to kao pozitivan ulazni signal), induktivnost L2 se povećava, jer zračni jaz u jednom induktivnom senzoru 2 smanjuje se, a induktivnost L1 smanjuje kako zazor u senzoru 1 povećava. Stoga, ja 1 > I 2 a izlazni signal se pojavljuje u obliku struje

opterećenja određenog polariteta. Kada se armatura pomakne ulijevo (negativan ulazni signal), L 2 se shodno tome smanjuje i povećava L1, omjer struje I 1 I 2 a polaritet struje opterećenja je obrnut. Pošto se radi o naizmjeničnoj sinusnoj struji, to znači da se faza struje mijenja za 180°. Dakle, statička karakteristika diferencijalnog senzora (slika 6.3, b)će biti reverzibilan, ovisno o predznaku ulaznog signala. Diferencijalni senzor se naziva jer se izlazni signal formira kao razlika između signala dva identična senzora.

U ovom slučaju nastaju i sile privlačenja armature na jezgre, ali su usmjerene u suprotnim smjerovima i stoga se gotovo potpuno međusobno poništavaju. Stoga je potrebno malo truda za pomicanje sidra. Vrlo važna karakteristika diferencijalnog senzora je da je izlazni signal jednak nuli kada je ulazni signal nula. Podsjetimo da u jednom senzoru izlazni signal (struja kroz namotaj) nije bio jednak nuli čak ni pri nultom zračnom razmaku.

Da bi se dobila reverzibilna statička karakteristika, koristi se i premosni krug za uključivanje induktivnih senzora (Sl. 72 6.4, a, b). Krakovi mosta su formirani od namotaja dva jezgra 1 i 2 sa induktivitetima L1 i L2, respektivno, i dva fiksni otpornici sa otporom R. AC napon napajanja Uo se dovodi na jednu dijagonalu mosta, izlazni napon Uout se uklanja sa druge dijagonale. Ako je armatura 3 u srednjem položaju, onda su induktivnosti L1 i L2 iste i most je izbalansiran. Izlazni napon U out u ovom slučaju je jednak nuli. Kada armatura odstupi od srednjeg položaja, ravnoteža mosta je poremećena, jer se induktivnost jednog namota povećava, a drugi smanjuje. Promjena smjera kretanja armature uzrokuje promjenu faze izlaznog napona za 180 °, tj. karakteristika mosnog kruga induktivnih senzora je reverzibilna (vidi sliku 6.3, b).

Možete povećati osjetljivost povećanjem napona napajanja i smanjenjem vrijednosti početnog zračnog raspora, tj. dovođenjem jezgara 1 i 2.

Induktivni senzori se uvijek napajaju naizmjeničnom strujom, ali uz pomoć ispravljačkih kola izlazna struja može biti i jednosmjerna. Da bi se dobila reverzibilna karakteristika, koristi se fazno osjetljiv ispravljač. Shema reverzibilnog induktivnog senzora sa izlaznom konstantom

struja je prikazana na sl. 6.5. Jezgra na dijagramu su prikazana u obliku slova W. Takva jezgra se češće koriste od jezgara u obliku slova U prikazanih na prethodnim slikama, iako je princip rada isti za senzore s jezgrama različitih oblika. Izlazni signal senzora se uzima pomoću instrumentnog transformatora 1 i dovodi na jednu dijagonalu ispravljačkog mosta 3. Referentni napon se uzima iz transformatora 2 i serviran na drugoj dijagonali mosta 3. Opterećenje R n je uključeno između srednjih tačaka sekundarnih namotaja transformatora 1 i 2. Kod fazno osjetljivog ispravljanja, promjena faze signala za 180° dovodi do promjene polariteta ispravljenog napona.

Treba napomenuti da ako pojedinačni induktivni senzori koji se koriste u diferencijalnim ili mostovnim krugovima nisu identični, zaostali napon se javlja čak i u srednjem položaju armature. Ovaj preostali napon je fazno pomaknut u odnosu na napon napajanja, što određuje fazu korisnog

signal. Stoga se zaostalo naprezanje može razložiti na dvije komponente. Jedna komponenta koja je u fazi sa korisnim signalom naziva se u fazi. Druga komponenta, pomaknuta u fazi za 90 ° u odnosu na korisni signal, naziva se kvadratura. Preostali napon je napon greške i stoga ga je poželjno kompenzirati. Infazna komponenta zaostalog napona može se kompenzirati odgovarajućim pomicanjem armature iz srednjeg položaja. Na ovaj način nije moguće istovremeno kompenzirati napone infazne i kvadraturne greške. Za potiskivanje kvadraturne komponente mogu se koristiti fazno osjetljivi ispravljači, koji imaju svojstvo da ne prolaze signale koji su fazno pomaknuti za 90 ° u odnosu na referentni napon.

Reverzibilni induktivni senzori sa jezgrima u obliku slova W i U koriste se za mjerenje prilično malih pomaka; imaju početni zazor reda veličine 0,3-1 mm.

Za mjerenje velikih pomaka koriste se induktivni senzori u obliku zavojnice s pokretnim unutrašnjim jezgrom. Ako je jezgro potpuno umetnuto u zavojnicu na koju je namotan, tada je njen induktivni otpor maksimalan, a struja u namotu ima minimalna vrijednost. Kada se jezgro ukloni iz zavojnice, induktivna reaktanca se smanjuje, a struja se u skladu s tim povećava. Zovu se induktivni senzori u obliku zavojnice s jezgrom koja se kreće unutar njega klip senzori. Nazivaju se i induktivni senzori otvorenog kruga, jer čak i pri maksimalnoj induktivnosti namotaja, glavni put magnetskog fluksa je kroz zrak. S ove točke gledišta, gore razmatrani senzori s namotom na fiksnom jezgru i s pokretnom armaturom nazivaju se induktivni senzori sa zatvorenim magnetskim krugom.

Senzori klipa imaju jednu vrlo važnu osobinu: omogućavaju vam da dobijete informacije o kretanju iz zatvorenog, izolovanog prostora. Neka je, na primjer, potrebno izmjeriti nivo neke vrlo štetne tekućine, čije su pare otrovne, pa čak i pod visokim pritiskom. Zatim se senzor zavojnice / klipa (sl. 6.6) stavlja na odvojnu cijev 3 izrađen od nehrđajućeg nemagnetnog čelika, unutar kojeg se kreće jezgro 2 od feromagnetnog materijala. Pomicanjem jezgra mijenja se induktivnost zavojnice, a razdjelna cijev ne štiti magnetsko polje, budući da materijal cijevi ima vrlo nisku magnetnu permeabilnost. Dakle, namotaj senzora, svi ostali električni elementi mjernog kruga postavljeni su u normalne, normalne uslove. S tim u vezi, kažu o senzorima klipa da vam omogućuju uklanjanje pokreta iz zatvorenog volumena.

To je glavna prednost klipnih senzora u odnosu na senzore sa zatvorenim magnetnim krugom. Ali u smislu osjetljivosti, snage izlaznog signala, klipni senzori su inferiorni u odnosu na induktivne senzore sa zatvorenim magnetskim krugom.

Uz pomoć klipnih senzora mogu se implementirati isti diferencijalni i premosni krugovi kao što je gore opisano (vidi slike 6.3, 6.4).

Razmotrimo, kao primjer, korištenje klipnih senzora u induktivnom mostu (slika 6.7). Namotavanje svakog od dva senzora ALI I B ima izlaz iz sredine. 06-

zavojnice senzora su međusobno povezane žicama komunikacijske linije. Napon napajanja se primjenjuje između srednjih tačaka namotaja. Svaka od polovica namotaja čini krak AC mosta. Senzor ALI ugrađen u predajnik, senzor B- u prijemni uređaj. Prilikom pomicanja jezgra senzora ALI mijenja se induktivna reaktancija svake od polovica njenog namotaja. Na primjer, kada se jezgro pomjeri prema gore, induktivnost se povećava L AI a induktivnost L A 2 opada. Ravnoteža mosta je poremećena, a struje debalansa I 1 teku kroz žice komunikacione linije i ja 2 . Ove struje teku kroz namotaj senzora B, uzrokovati da elektromagnetna sila pomjeri jezgro senzora B. Pod dejstvom ove sile, jezgro senzora B instaliran u istom položaju kao i jezgro senzora ALI. U ovom slučaju, naravno, postoji odgovarajuća promjena induktivnosti L b1 i L b2. Uslov za ravnotežu mosta je, kao što je poznato, jednakost proizvoda otpora suprotnih krakova mosta ili odgovarajućih induktiviteta: L A 1L B 2 =L A 2L B 2

Šema induktivnog mosta omogućava daljinski prijenos linearnih kretanja. Međutim, sila na prijemnoj strani je vrlo mala. Na primjer, proizvodi su se proizvodi sa zavojnicama promjera 65 mm, visine 135 mm i mase 2,5 kg. S punim hodom od 30 mm, osigurana je sila od nekoliko centinwtona na 1% punog hoda jezgre. Takav napor je dovoljan samo da se strelica pomeri u prijemnom uređaju.

Da bi se dobile znatno veće sile, induktivni most se koristi u kombinaciji s pojačalom i električnim motorom. Napon debalansa mosta uzima se sa mjerne dijagonale mosta i dovodi na ulaz pojačala, koji napaja elektromotor koji pokreće (kroz mjenjač) jezgro senzora B sve dok ne dođe do balansa mosta, tj. = 0.

Princip rada transformatorskih senzora zasniva se na promjeni međusobne induktivnosti namotaja kada se armatura pomiče. Pripadaju senzorima tipa elektromagnetnih generatora. ; Magnetni sistemi transformatorskih senzora su isti kao oni induktivnih senzora o kojima se govorilo u prethodnom paragrafu. Jedina razlika je u tome što se dodaje još jedan namotaj iz kojeg se uzima izlazni signal. Zbog toga ne postoji direktna električna veza između strujnog kruga i mjernog kruga u senzorima transformatora. Povezivanje postoji samo zbog magnetnog polja (veza transformatora), što vam omogućava da odaberete broj zavoja izlaznog namota da biste dobili bilo koji nivo izlaznog napona.

Na sl. 6.8 prikazuje senzor transformatora sa pokretnom armaturom. Pobudni namotaj w 1 napaja se naponom U 1 , koji stvara naizmjenični magnetni tok F u magnetskom kolu.U sekundarnom namotu w 2 Inducira se EMF E 2 čija vrijednost ovisi o veličini zračnog raspora b. Maksimalni EMF E 2 se dobija pri = 0, jer je u ovom slučaju magnetski otpor zatvorenog magnetnog kola minimalan i kroz njega prolazi maksimalni magnetni tok F. Sa povećanjem! magnetni fluks i odgovarajući EMF E 2 se smanjuju.

Takav senzor se koristi za mjerenje malih linearnih pomaka, ali ima ozbiljan nedostatak: ovisnost o EMF-u E 2 od pomeranja sidra X je nelinearan i ne prolazi kroz nulu.

Na sl. 6.9, ali prikazan je senzor transformatora sa rotirajućim namotom. Magnetsko kolo senzora nije pokretno i sastoji se od jarma 1 i jezgra 2. Pobudni namotaj w t postavljen na jaram 1, napajan naizmjeničnim naponom U t i stvara u razmaku između jarma 1 i jezgro 2 promjenljivi magnetni fluks F, čija je vrijednost amplitude nepromijenjena. Okretni okvir se postavlja u otvor sa ravnomjernom raspodjelom indukcije 3 od

Rice. 6.9. Transformator kutni koder

sekundarni namotaj w 2 , u kojoj se indukuje EMF E 2, koji je izlazni signal senzora. Ovisno o kutu rotacije a E 2 varira od nule (pri =0 ravan okvira je postavljena duž pravca magnetskog fluksa) do maksimalne vrednosti (pri =90° ravan okvira je postavljena preko smera magnetnog fluksa, ceo magnetni tok povezan je sa zavojima sekundarnog namotaja w2). Prilikom promjene predznaka ugla rotacije a, faza EMF E 2 mijenja se za 180°, tj. senzor je reverzibilan. U određenom opsegu ulaznog signala (ugao rotacije a) obezbeđena je linearna zavisnost E 2 =f(). Statička karakteristika senzora transformatora sa rotirajućim namotom prikazana je na sl. 6.9, b. Takvi senzori su postali široko rasprostranjeni za daljinski prijenos očitanja različitih uređaja tzv ferodinamički pretvarači. Nedostatak ferodinamičkih pretvarača je ovisnost izlaznog signala o fluktuacijama napona i frekvenciji napajanja.

Ako je potrebno izmjeriti velike kutne pomake u jednom smjeru, tada se dodatni prednamotaj serijski povezuje sa sekundarnim namotom w cm postavljen na jaram 1. Njegova veza fluksa je nepromijenjena; stoga se u njemu indukuje emf E cm sa konstantnom vrijednošću amplitude. Kada su namotaji spojeni serijski w 2 I w cm EMF E 2 I E cm se zbrajaju (uzimajući u obzir fazu). Rezultirajuća statička reakcija senzora namotavanja je prikazana na sl. 6.9b.

Transformatorski senzori sa ulaznim kutnim pomakom često se izrađuju u obliku električnih mikromašina poznatih kao "rotirajući transformatori" (RT). Na stator i rotor VT postavljena su dva međusobno okomita namota. Koeficijent međusobne induktivnosti namotaja statora i rotora mijenja se prema sinusoidnom zakonu

Rice. 6.10. Sinus-kosinus rotirajući Sl. 6.11. Linearni rotacioni transformator

transformator

Pa, ovisno o kutu rotacije. Ovisno o shemi povezivanja namotaja, postoje sinus-kosinus rotirajući transformatori (SKVT) i linearno rotirajući transformatori (L VT).

Dijagram povezivanja SKVT namotaja prikazan je na sl. 6.10. Napon napajanja Ui primijenjen na jedan namotaj statora. Dva izlazna signala uzimaju se iz namotaja rotora U 2 I U 3 , mijenja se prema zakonu sinusa i kosinusa u funkciji ugla rotacije rotora. Ako su namoti rotora spojeni na neke mjerne krugove, tada će struje opterećenja teći kroz namote. Pod uticajem struja opterećenja dolazi do izobličenja sinusne i kosinusne zavisnosti. Da bi se eliminisala takva izobličenja, izvode se takozvane VT operacije balansiranja koje se sastoje u odabiru odgovarajućih otpora. R 1 (primarni balans) I R2,R 3 (sekundarno balansiranje).

Izlazni naponi sekundarnih napona SKVT-a mogu se zapisati kao U 2 =kU 1 sin a; U 3 =kUi cos a. Faktor proporcionalnosti k zavisi od omjera okreta w 2 /w 1 ===w 3 /w 1 a pri izvođenju balansiranja ne ovisi o kutu rotacije a (obično w 2 =w 3).

Dijagram povezivanja LVT namotaja prikazan je na sl. 6.11. Zavisnost izlaznog napona U 2 od ugla rotacije rotora ima oblik

Za male uglove ali sin a cosl se može uzeti, a zavisnost £/r = f(a) poprima oblik

tj. izlazni napon ima linearnu zavisnost od ugla a. Relativna smanjena greška LVT sa odgovarajućim izborom podataka za namotavanje u opsegu uglova a do 50° ne može biti veća od 0,05%.

Za daljinski prijenos kutnih pomaka, naširoko se koriste i električni mašinski elementi automatike - ruralni

blues. ini imaju jednofazni
namotaj na statoru i trofazni
sinhronizacijski namotaj na rotoru
(moguće je i suprotno)
namotaji). Selsins može
bot in indikator I trans
formatatorski modovima. Na olovku
davanje je postavljeno
sinhro-senzor, a na recepciji -
sinhro-prijemnik, koji
žene automatski ponavljaju
ugao rotacije selsyn-senzora.
U dijagramu indikatora (sl.
6.12) pobudni namotaji
sina-senzor i selsyn-prijemnik
kako se povezuju sa mrežom promjena

struje, a sinhronizacioni namotaji oba selsina su međusobno povezani žicama komunikacionih linija. EMF u svakoj od faza sinhronizacionog namotaja varira proporcionalno kosinusu ugla između ose pobudnog namotaja i ose ove faze. EMF faza sinhronizacije senzora, čiji je rotor rotiran za ugao a, biće određen jednadžbama

EMF faza sinhronizacije prijemnika, čiji je rotor rotiran za ugao p, biće određen jednadžbama

Pod uticajem razlike između ovih EMF, struje će teći kroz žice komunikacione linije između namotaja sinhronizacije

gdje k u- konstantni koeficijent određen namotajem i strukturnim podacima selsyna.

Pod uticajem ovog momenta, sinhro-prijemnik se rotira u isti položaj kao i senzor, jer tek kada obrtni moment postane jednak nuli. Moment također djeluje na osovinu selsyn-senzora, međutim, njegov kut rotacije je postavljen mehanizmom ili osjetljivim elementom, čije je kutno kretanje podložno kontroli. Za kolo indikatora Selsyn, to je vrlo važna karakteristika je vrijednost specifičnog sinhronizacijskog momenta, tj. momenta po neusklađenosti od 1°. Za sinkrone koje se koriste u industriji, ova vrijednost je (40-50) 10 -4 Nm.

Za povećanje obrtnog momenta koristi se transformatorski krug za uključivanje sinkrona. U ovom krugu, pobudni namotaj selsyn-prijemnika nije spojen na mrežu, već se napon uklanja iz njega, što je proporcionalno sinusu kuta neusklađenosti. Ovaj napon se dovodi do pojačala, koji napaja elektromotor, koji dovodi sinhro-prijemnik kroz reduktor u poziciju koordiniranu sa sinhro-senzorom. U isto vrijeme, opterećenje se postavlja u traženi položaj - taj proizvodni mehanizam, čije je ugaono kretanje potrebno kontrolirati na daljinu. Takvi automatski uređaji nazivaju se sistemi za praćenje: prijemnik, takoreći, „prati senzor.

Uz kontaktne selsyne, široko se koriste i beskontaktne selsyne. U kontaktnim selsynima, spajanje namotaja rotora na vanjski krug vrši se pomoću kliznih prstenova i četkica. Kod beskontaktnih selsina, pobudni i sinkronizacijski namotaji nalaze se na statoru, a promjena magnetne sprege između njih prema sinusoidnom zakonu osigurava se pomoću rotora bez namotaja s nejednakim magnetskim otporom duž međusobno okomitih osa. Pouzdanost beskontaktnih selsina je znatno veća od onih kontaktnih.

Transformatorski senzori, kao i induktivni, često se koriste sa diferencijalno kolo uključivanje namotaja. Ako su dva pojedinačna induktivna senzora korištena u diferencijalnom induktivnom senzoru s pokretnom armaturom (vidi sliku 6.3), a samim tim i dva jezgra, tada se zajednička jezgra može koristiti u senzoru diferencijalnog transformatora.

Na sl. 6.13, ali prikazuje dijagram senzora diferencijalnog transformatora sa zajedničkom jezgrom 1 i pokretnom armaturom 2, krećući se u horizontalnom smjeru.

Jezgro u obliku slova W se izrađuje od tankih (debljine 0,5 ili 0,35 mm) limova od elektro čelika. Primarni namotaj se nalazi na srednjem jezgru w 1 na dva krajnja - sekundarni namotaji w 2 , koji su uključeni.suprotno. Primarni namotaj w 1 uključuje naizmjenični napon i stvara magnetni tok F. Ovaj fluks prolazi kroz srednji štap i grana se u desno i lijevo jezgro srazmjerno magnetnoj provodljivosti praznina ispod ovih šipki.

Magnetna provodljivost zračnog raspora proporcionalna je površini jaza s i obrnuto proporcionalna njegovoj dužini Prilikom pomicanja armature u horizontalnom smjeru (slika 6.13), ne mijenja se dužina zazora, već njegova površina s. Sa simetričnim rasporedom armature u odnosu na jezgro, magnetska provodljivost jaza ispod lijeve šipke jezgra (O]) jednaka provodljivosti ispod desne šipke (Ga). Prema tome, i magnetni tokovi u šipkama i odgovarajući EMF u sekundarnim namotajima su isti: E 1 =E2.

Izlazni signal senzora se formira kao razlika između ovih emfs, koja je u ovom slučaju jednaka nuli. Kada se jezgro pomakne ispod jedne šipke, površina zazora i odgovarajuća magnetna provodljivost se povećavaju, a ispod druge se smanjuju. Na primjer, pri pomicanju armature ulijevo G 1 >G 2 i veći magnetni fluks prolazi kroz lijevu šipku nego kroz desnu. Shodno tome, EMF sekundarnog namotaja na lijevom štapu postaje veći od EMF-a sekundarnog namotaja desnog štapa: E , 1 >E 2 . Izlaz senzora U izlaz \u003d E 1-E 2 . Prilikom promjene smjera pomaka

sidro u odnosu na srednju poziciju, faza izlaznog signala se mijenja za 180°. Statička karakteristika senzora diferencijalnog transformatora prikazana je na sl. 6.13, b.

Senzor diferencijalnog transformatora klipnog tipa prikazan je na sl. 6.14, a, b. Na zajedničkom izolacionom okviru postavljena su tri namota namotaja: primarni w 1 i dva sekundarna w 2 "i w2". Oba sekundarna namotaja su ista, imaju isti broj zavoja i namotana su žicom istog prečnika. Cilindrično jezgro (klip) napravljeno od feromagnetnog materijala kreće se unutar zavojnica. Navijanje w priključen na AC napon. Izlazni napon se uzima iz suprotnih namotaja w 2 "i w 2". Kod neutralnog (prosječnog) položaja jezgre, EMF inducirana u sekundarnim namotajima je jednaka (E 2 "-E 2") i izlazni napon U= E 2 "-E 2" \u003d 0 Kada se jezgro pomakne iz srednjeg položaja, narušava se jednakost EMF-a i pojavljuje se izlazni napon. Na primjer, kada se jezgro pomjeri prema gore, povećava se E 2" i smanjuje se E 2". Kada se jezgro pomeri prema dole, faza izlaznog signala se menja za 180°. Statička karakteristika ima isti oblik kao i za druge izvedbe senzora diferencijalnog transformatora (vidi sliku 6.13, b). Diferencijalni transformatorski senzor klipnog tipa može se izraditi sa razdjelnom cijevi (vidi sliku 6.6), tj. omogućava vam da dobijete izlazni signal o kretanju iz zone u kojoj može postojati toplota, visokog pritiska ili vakuum, štetne pare ili zračenje, itd.

Senzori diferencijalnih transformatora mogu raditi u širokom rasponu pomaka: od malih frakcija milimetra do desetina centimetara. Imaju visoku osjetljivost, tačnost i pouzdanost. Senzori se obično napajaju iz mreže sa industrijska frekvencija 50 Hz, ali se mogu koristiti i izvori viših frekvencija (do 10 kHz), što omogućava povećanje osjetljivosti i faktora konverzije.

§ 6.5. Magnetoelastični senzori

Na principu rada magnetoelastičnih senzora zasniva se magnetoelastičnog efekta- fizička pojava koja se manifestuje u vidu promene magnetne permeabilnosti feromagnetnog materijala u zavisnosti od mehaničkih naprezanja u njemu. Magnetoelastični senzori se koriste za mjerenje parametara sila: sila, pritisaka, momenta i momenata savijanja, mehaničkih naprezanja itd.

Strukturno, magnetoelastični senzori predstavljaju magnetno kolo sa jednim ili više namotaja. Magnetski otpor jezgra , gdje su l i 5 dužina i površina poprečnog presjeka jezgra. Ako je mehanička sila primijenjena na jezgro F, tada će se magnetna permeabilnost p promijeniti. Posljedično, i magnetski otpor jezgre i induktivnost namotaja na jezgri će se promijeniti. Kao što vidite, postoji analogija s induktivnim senzorima. Kod induktivnih senzora se mijenja i magnetski otpor, ali zbog dužine ili poprečnog presjeka zračnog raspora. Kod magnetoelastičnih senzora razmak nije potreban, jezgre se mogu zatvoriti.

Kao i induktivni senzori, magnetoelastični senzori se mogu koristiti kao pojedinačni senzori (slika 6.15, ali), transformator (sl. 6.15, b) diferencijalni transformator (slika 6.15, c).

Ovisnost magnetske permeabilnosti od mehaničkih naprezanja je nelinearna. To je zbog nelinearnosti krivulje magnetizacije i nelinearne ovisnosti deformacija o sili. Nelinearnost magnetoelastičnog efekta je vrlo izražena. Na primjer, u slabim magnetnim poljima, magnetska permeabilnost raste pod djelovanjem mehaničkih naprezanja, dok se u jakim poljima smanjuje. Međutim, kada određene vrijednosti jačine magnetnog polja H

na linearnu zavisnost promjene magnetske permeabilnosti. jezgro od relativne deformacije ili normalnog mehaničkog naprezanja u zoni linearnih deformacija. Magnetoelastični efekat je najuočljiviji u per-Malloy legurama (gvožđe-kobalt i gvožđe-nikl). Na sl. 6.16 prikazuje ovisnost relativne magnetske permeabilnosti o promjenama mehaničkog naprezanja . Relativna deformacija u zoni elastičnih deformacija povezan je s mehaničkim naprezanjem ali kroz modul elastičnosti E:

može dostići vrednosti od 200-300. Ovisnost induktivnosti o mehaničkom naprezanju in za magnetoelastični senzor prema sl. 6.15, ali prikazano na sl. 6.17.

U magnetoelastičnim senzorima koji se koriste u mjeračima naprezanja, magnetsko kolo ima rupe u koje su namotani namoti. Na sl. 6.18 prikazuje magnetoelastični senzor sa međusobno okomitim namotajima. Primarni namotaj koji prolazi kroz rupe 1 i 2 u odsustvu mehaničkog opterećenja (F=0) stvara magnetni tok F 0 koji nije vezan za zavoje sekundarnog namota koji prolazi kroz rupe 3 I 4.

Pod uticajem napora F magnetska permeabilnost se uglavnom mijenja u smjeru kompresije, što uzrokuje rotaciju vektora magnetske indukcije za ugao a i, istovremeno, promjenu magnetskog fluksa FF. Ovaj tok već prelazi ravninu sekundarnog namotaja, na čijem se izlazu pojavljuje EMF E 2 .

Ako je magnetni materijal bio izotropan prije primjene sile (imao je ista magnetna svojstva u svim smjerovima), onda kada se sila primjenjuje, materijal postaje anizotropan. Ugao rotacije ali vektor magnetne indukcije dostiže 10-12°.

Prednosti magnetoelastičnih senzora uključuju visoku osjetljivost i mogućnost mjerenja velikih sila (do nekoliko hiljada tona). Istovremeno, magnetoelastični senzori imaju i sljedeće ozbiljne nedostatke: 1) prisustvo temperaturne greške uzrokovane utjecajem temperature

okruženje na magnetna svojstva jezgra; 2) prisustvo greške uzrokovane uticajem histereze (magnetske i mehaničke, povezane sa zaostalom deformacijom); 3) prisustvo greške uzrokovane fluktuacijama napona napajanja.

Treba napomenuti da se u magnetoelastičnim senzorima odvija još jedan fizički fenomen - magnetostriktivni efekat. Njegovo djelovanje je obrnuto od magnetoelastičnog efekta: feromagnetno tijelo postavljeno u magnetsko polje mijenja svoje geometrijske dimenzije, odnosno u njemu se pojavljuju mehaničke deformacije.

U naizmjeničnom magnetnom polju, deformacije će također biti promjenjive. A kako predznak deformacije ne ovisi o smjeru magnetskog polja, frekvencija deformacijskih oscilacija bit će dvostruko veća od frekvencije naizmjenične struje. Na primjer, magnetostriktivni emiteri ultrazvučnih vibracija rade na ovom principu.

§ 6.6. Induktivni senzori

Indukcijski senzori su dizajnirani da pretvaraju brzinu linearnih i kutnih pomaka u EMF. Pripadaju senzorima tipa generatora. Princip rada induktivnih senzora zasniva se na zakonu elektromagnetne indukcije. Izlazni signal induktivnih senzora je EMF, koji je proporcionalan brzini promjene magnetskog fluksa koji prodire u zavoje zavojnice. Ova promjena nastaje zbog pomicanja zavojnice u konstantnom magnetskom polju ili zbog rotacije feromagnetnog induktora u odnosu na fiksnu zavojnicu.

Glavna razlika između induktivnih senzora i induktivnih senzora je u tome što oni koriste konstantno magnetsko polje, a ne naizmjenično (induktivni senzori se napajaju iz

AC mreža). Konstantno magnetsko polje u indukcijskim senzorima stvara se na dva načina: pomoću trajnih magneta ili pomoću zavojnice koja teče jednosmjernom strujom.

Na sl. 6.19, ali prikazuje dijagram senzora sa namotajem sh 2 koji se nalazi u vazdušnom zazoru, u kojem konstantni magnetni tok F stvara zavojnica sh b povezana na konstantan napon . Kada se zavojnica kreće u magnetskom polju, u njemu se indukuje EMF, proporcionalan brzini kretanja: E =

gdje k- koeficijent proporcionalnosti, zavisno

od broja okreta w 2 i projektne parametre senzora.

Na sl. 6.19, b prikazuje senzor u kojem se stvara konstantni magnetni fluks pomoću trajnog magneta s polnim dijelovima. EMF inducirana u rotirajućoj zavojnici proporcionalna je brzini rotacije d:

U oba ova senzora zavojnice su pomične, tako da su potrebni fleksibilni strujni vodovi ili kontaktni prstenovi sa četkicama da bi se od njih skrenuo izlazni signal (EMF).

Indukcijski senzor može biti izrađen i drugačijeg dizajna: sa fiksnim namotajem i rotirajućim permanentnim magnetom (slika 6.19, in). Istovremeno se povećava pouzdanost zbog odsustva kliznog kontakta.

Postoji još jedan način da se poboljša pouzdanost senzora prema šemi na sl. 6.19, b: i zavojnica i permanentni magnet su nepomični, a feromagnetski prsten sa izrezima rotira u procjepu između njih (slika 6.19, G) ili drugi element koji ima značajno različitu magnetnu provodljivost duž međusobno okomitih osa. poi

rotacija mijenja protok koji prodire u ravan zavojnice.

U senzorima (slika 6.19, b, c, d) EMF frekvencija se može koristiti kao izlazni signal. Princip njihovog rada je u suštini isti kao i kod sinhronih generatora. Za mjerenje brzine rotacije, poseban

društvene električne mašine male snage - tahogeneratori.

Tahogenerator jednosmerna struja(Sl. 6.20, ali) ima pobudni namotaj koji stvara magnetni tok F kada se napaja jednosmjernom strujom. Kada se armatura rotira, u njoj se stvara EMF, proporcionalan frekvenciji rotacije n:E=kFn, gdje k je konstanta određena dizajnom.

Podsjetimo da je brzina rotacije P obično izraženo u rpm i povezano sa brzinom rotacije izrazom

Uz pomoć kolektora i četkica, izlazni signal se primjenjuje na opterećenje u obliku ispravljenog napona.

AC tahogenerator (sl. 6.20, b) ima dva namotaja na statoru, pomaknuta jedan u odnosu na drugi za 90 el. deg. Jedan namotaj je povezan na AC mrežu. Kada se rotor, napravljen u obliku tankozidnog električno provodljivog cilindra, okreće, u drugom namotu se indukuje promjenjivi EMF, koji je proporcionalan frekvenciji rotacije. P. Konstantan se koristi kao materijal šupljeg rotora za povećanje temperaturne stabilnosti.

Tahogeneratori imaju visoku osjetljivost i snagu izlaznog signala. Zajednički nedostatak svih generatorskih senzora je ovisnost izlaznog signala o otporu opterećenja.

Stranica 1

Elektromagnetski senzori imaju sljedeće prednosti: jednostavan i jeftin dizajn, mehaničku čvrstoću, visoku pouzdanost zbog mogućnosti hvatanja izlaznog signala bez kliznih kontakata, mogućnost napajanja iz industrijske mreže frekvencije od 50 Hz, mogućnost dobivanja dovoljno visoka izlazna snaga signala, sposobnost rada kako u rasponu malih (djelići mm), tako i velikih (metri) pokreta.

Elektromagnetski senzori se najčešće koriste za određivanje položaja spoja pri zavarivanju čeonih spojeva bez reznih rubova.

Elektromagnetski senzor je zavojnica iz magnetni starter tip PM-O za napon od 380 V. Kako bi se spriječio kvar zavojnice, on je pokriven epoksidna smola, ostavljajući dva fleksibilna izlaza. Elektromagnetski senzor je pomoću stezaljke fiksno fiksiran na donjem trupu aparata za zavarivanje i povezan je žicama sa indikatorskim uređajem, koji je instaliran na gornji poklopac telo mašine.

Elektromagnetski senzor prikazan na sl.

Jednostavni induktivni senzori.

Elektromagnetski senzori (induktivni, transformatorski, induktivni, magnetoelastični) se široko koriste u sistemima automatizacije.

Ekvivalentna kola elektromagnetnih senzora. a - induktivni senzor gasa. b - senzor diferencijalnog transformatora. s - diferencijalni induktivni senzor.

Elektromagnetski prijemnici su jednostavni i robusni dizajni koji ponekad dozvoljavaju rad bez pojačala ili sa vrlo jednostavnim krugovima za pojačavanje. Većina jednostavni dizajni rade direktno od industrijskog AC napona (npr. 50 ili 400 Hz), koji može proizvesti više snage napajanje i visoka jačina signala. Senzori za veće frekvencije napajanja (na primjer, 5 ili 50 kHz) obično su namijenjeni kao dodatni uređaji u kompleksu laboratorijski sistemi za mjerenje mnogih mehaničkih veličina.

Elektromagnetski senzori primaju informacije o spoju ili površini proizvoda kao rezultat promjene parametara magnetskog polja koje stvara sam senzor.

Elektromagnetski senzori registruju elektromagnetne PD signale pomoću antene. Ova metoda je jedna od najranijih i najpogodnijih metoda za registraciju PD, jer omogućava daljinska mjerenja bez veze sa objektom. IN poslednjih godina dolazi do prijelaza na korištenje frekvencijskog raspona od nekoliko stotina megaherca do nekoliko gigaherca. U ovom frekventnom opsegu nivo smetnji je znatno niži i moguće je koristiti antene visokog stepena usmerenosti, koje obezbeđuju lokalizaciju izvora signala sa tačnošću od nekoliko desetina centimetara. Ovi senzori su najosjetljiviji na kvarove na vanjskim dijelovima opreme (kao što su čahure i izolatori), signali od kvarova koji se nalaze unutar metalnog spremnika su u velikoj mjeri oslabljeni.

Elektromagnetski senzori (tahometri-frekventomeri) sa trajnim magnetom su najpouzdaniji u radu, jer nemaju trljajuće dijelove i troše malo energije za svoj rad.

Elektromagnetski senzori se koriste za kontrolu protoka i čistih električno vodljivih tekućina i suspenzija suspenzija koje sadrže čvrste inkluzije, uključujući i one koje nisu vodljive.

Elektromagnetski senzori su dizajnirani da pretvaraju kretanje u električni signal promjenom parametara elektromagnetnog kola. Ove promjene se mogu sastojati, na primjer, u povećanju ili smanjenju magnetskog otpora RM magnetnog kola senzora kako se jezgro pomiče. Ako se ne pomiče jezgro, već namotaj, tada se fluksna veza namotaja mijenja. Kao rezultat takvih kretanja mijenja se induktivnost namota L ili njegova međusobna induktivnost M sa pobudnim namotom. Stoga se u tehničkoj literaturi elektromagnetski senzori često nazivaju induktivnim.

1. Uvod

2.1 Toplotni senzori

2.4 Termistori

2.5 Senzori pritiska

2.6 Senzori nivoa

2.7 Plovak prekidač

2.8 Membranski senzori

2.12 Reed prekidači

2.13 Senzori brzine

2.16 Hall senzori

2.17 Fotosenzori

4. Književnost

Dodatak

1. Uvod

U toku rada električne i tehnološke opreme postaje neophodno kontrolisati procese koji se u ovom slučaju dešavaju, za to su potrebne informacije o stanju i trenutnim vrednostima brzine, struje, obrtnog momenta, EMF, temperature, pritiska, nivo tečnosti u rezervoaru, položaj, osvetljenje itd. Uređaji koji pružaju ove informacije u obliku električnih signala nazivaju se pretvarači ili senzori.

Signal sa senzora se dovodi u uređaj za poređenje zajedno sa navedenim signalom, signal razlike se dovodi u pojačalo. Ovaj pojačani signal djeluje na izvršni organ koji mijenja stanje reguliranog (upravljanog) objekta.

Senzori se klasifikuju prema sledećim kriterijumima. Po principu pretvaranja električnih i neelektričnih veličina u električne senzore dijele se na termičke, tlačne, nivoe, putanje, elektromagnetne, Hallove senzore, foto senzore; po dizajnu - na kontakt i bez kontakta; po prirodi struje i veličini napona; strujom izlaznog izvršnog organa; on karakteristike dizajna i stepen zaštite.

Ovisno o vrsti izlaznog signala, senzori se dijele na generatorske i parametarske. Senzori generatora pod uticajem merenog fizički parametar razvijati električna energija. Parametarski senzori pod uticajem izmerene vrednosti menjaju bilo šta električni parametri(otpor, kapacitivnost, induktivnost, fazni pomak, itd.).

termometar termoelektrični senzor

2. Uređaj i princip rada senzora

2.1 Toplotni senzori

Princip rada termičkih senzora zasniva se na korištenju termičkih procesa (grijanje, hlađenje, izmjena topline). Za mjerenje temperature, ona se pretvara u međuvrijednost, na primjer, u EMF, in električni otpor i druge količine. Od svih postojećih metoda za mjerenje temperature, termoelektrične metode su najčešće korištene.

Termoelektrični fenomeni se sastoje u činjenici da pri spajanju dvije žice A i B (slika 1) od različitih materijala(termopar) i stvaranjem temperaturne razlike između priključne tačke T i tačaka slobodnih krajeva T0, EMF nastaje proporcionalno razlici temperaturnih funkcija:

E(T 1, T 0) = f(T 1) - f(T 0)

Vrijednost termo-EMF-a ovisi o materijalima termoelementa i kreće se od frakcija do stotina milivolti na 100 0OD.

Uz termoelektrične temperaturne senzore koriste se termootporni senzori, koji se nazivaju otporni termometri.

2.2 Otporni termoparovi

Otporni termoparovi služe za prijenos signala o temperaturi nekog objekta na udaljenosti od njega do pokaznog uređaja, tj. za daljinsko merenje temperature.

Princip njihovog rada zasniva se na svojstvima materijala da se menjaju otpornost kada se temperatura promeni (slika 2). Osjetni element 1 termalnog pretvarača sastoji se od žice namotane na okvir. U zavisnosti od materijala od kojeg je žica napravljena, razlikuju se bakreni (TCM) i platinasti (TCP) otporni termoelementi.

Veličina okvira senzorskog elementa je 60.100 mm. Pričvršćuje se na kraju tijela zaštitnih okova. Na njegovom drugom kraju nalazi se 5 stezaljki za žice koje dolaze iz senzorskog elementa. Na tijelu se nalazi okova za njegovo pričvršćivanje na tehnološku opremu.

Termalni pretvarači se razlikuju po dužini ugradnje po udaljenosti od okova do okvira u kojem se nalazi osjetljivi element. Ova dužina može varirati od 80 do 3150 mm. Granice izmjerene temperature termalnog pretvarača su 200.600°C.

Za daljinsko mjerenje temperature koriste se termoelektrični pretvarači (termoparovi). Princip njihovog rada zasniva se na upotrebi EMF-a, koji se dobija od dva zalemljena kraja žice od različitog metala, ako su im spoj i slobodni krajevi na različitim temperaturama.

Termoelektrični pretvarači se određuju u zavisnosti od legura koje se koriste: hromel-copel (TCC); kromel-alumel (TXA); platina-rodijum-platina (TPP); platina-rodijum (30% rodijum) - platina-rodijum (6% rodijum) (TPR). Termoelektrični pretvarač je postavljen na isti način kao i otporni termoelement. Dužina njegovog montažnog dijela dostiže 10 m, granice mjerene temperature su 60-1800 °C. Posebnost upotrebe termoelektričnih pretvarača je potreba da se nadoknadi temperatura hladnih krajeva spoja. Ako se temperatura hladnog kraja, jednaka temperaturi okolnog zraka, promijeni, a temperatura mjerenog medija ostane nepromijenjena, tada će se promijeniti i termo-EMF vrijednosti. Invarijantnost očitavanja uređaja postiže se električnom kompenzacijom utjecaja temperature na mjestu ugradnje uređaja koji percipira termo-EMF. Da biste to učinili, termoelektrični pretvarač je spojen na sekundarni uređaj posebnim kompenzacijskim žicama (tablica 1)

Tabela 1

Karakteristike termoelektrodnih žica

Oznaka žice Boja izolacije jezgra Materijal žice Vrsta termičkog pretvarača pozitivan negativniMRCrveno smeđi BakarKonstantanTHAPRcrveni Zeleni BakarTTPPPKhKALugaljubičasta žutaKromelKopelTKhK

2.3 Manometrijski termometri

Ovi instrumenti se koriste za daljinsko mjerenje temperature. Princip njihovog rada zasniva se na postojanju veze između temperature i pritiska tečnosti ili gasa pri konstantnoj zapremini.

Uređaj se sastoji od termocilindra 6 spojenog kapilarom 5 sa sekundarnim uređajem - manometrom (slika 3). Kapilara u manometru je povezana sa cevastom oprugom, koja se uvija ili odmotava u zavisnosti od pritiska tečnosti ili gasa u sistemu manometra, koji zavisi od temperature merenog medija na kome je sijalica postavljena. Opruga djeluje na mehanizam manometra, što utiče na pokazivače i regulacione uređaje (pokazivači, snimači, kontakti).

Manometrijski termometri su gasni, tečni i kondenzacioni, samosnimajući, signalizirajući i pokazujući. Indikativni termometri uključuju vrsta gasa TKL-100. Granice mjerenja razne vrste uređaja su 50.600°C, dužina kapilare je 1.6.40 m.

2.4 Termistori

Široko se koristi u uređajima za automatizaciju. Ugrađeni su u namote elektromotora, ako se koristi uređaj za zaštitu temperature, senzori su u regulatorima temperature.

Bimetalni elementi su senzori temperature. Princip njihovog rada zasniva se na svojstvu ploče zavarene od dva različita metala da se savija zbog različitog izduženja ovih metala pri zagrijavanju. Bimetalni elementi se koriste u uređajima za kontrolu temperature različitih medija, u industrijskim instalacijama i kućanskih aparata, u zaštitnim uređajima - termičkim relejima i termičkim elementima okidača automatskih prekidača.

2.5 Senzori pritiska

Primjenjuju se za mjerenje tlaka u različitim sredinama (Elektrokontaktni manometri). Osjetni elementi manometara su ravne ili valovite membrane, dijafragmske kutije, mehovi i razne opruge manometra (slika 4). U krugovima automatizacije koriste se elektrokontaktni manometri tipa EKM-1U, EKM-2U, VE-16Rb, čije su granice mjerenja 0,1,160 MPa. Dijagram elektrokontaktnog manometra prikazan je na sl. 4.

2.6 Senzori nivoa

Koriste se za kontrolu nivoa tečnosti u rezervoarima i davanje signala o regulaciji ovog nivoa. Takvi senzori su elektrodni, plovak i membranski.

Elektrodni senzor se koristi za kontrolu nivoa električno provodljivih tečnosti. Ima kratku elektrodu 1 i dvije dugačke 2, 3, koje su pričvršćene u kutiju stezaljki (slika 5). Kratka elektroda je kontakt gornjeg nivoa tečnosti, a duga je kontakt donjeg nivoa. Senzor je spojen na upravljačku stanicu motora pumpe. Kada voda dodirne kratku elektrodu, to uzrokuje da se starter pumpe isključi. Smanjenje nivoa vode, kada padne ispod dugačke elektrode, daje komandu za uključivanje pumpe. Elektrode senzora su spojene na kolo zavojnice međureleja K, koji je spojen na sekundarni namotaj opadajućeg transformatora napona od 12 V. Kada se nivo tečnosti u rezervoaru podigne na nivo kratke elektrode 1 , a električno kolo: sekundarni namotaj transformatora - zavojnica releja K - elektroda 1 - tečnost - elektroda 2. Relej se aktivira i samonapaja preko svog kontakta K i elektrode 3, dok kontakti 6 releja daju komandu za isključivanje pumpe motor. Kada nivo tečnosti padne, kada padne ispod nivoa elektrode 3, relej se isključuje i uključuje motor pumpe.

2.7 Plovak prekidač

Koristi se u zagrijanim prostorijama za kontrolu nivoa neagresivnih tečnosti. Slika 6 prikazuje shematski dijagram releja. Plovak 1 je uronjen u rezervoar 10, okačen na fleksibilni kontakt kroz blok 3 i balansiran opterećenjem 6. Zaustavnici 2 i 5 su pričvršćeni na kontaktu, koji pri graničnim nivoima tečnosti u rezervoaru okreću klackalicu 4 kontaktnog uređaja 8. Prilikom okretanja klackalica zatvara kontakte 7, odnosno 9. koji uključuju ili isključuju motor pumpe.

2.8 Membranski senzori

Za određivanje nivoa rasutog materijala u bunkerima koriste se membranski senzori nivoa koji se montiraju u rupu u zidu bunkera. U njima membrana djeluje na kontakte, zatvarajući ili otvarajući upravljački krug uređaja za utovar ili istovar.

Senzori putanje i položaja radnih tijela obezbjeđuju stvaranje kontrolnih signala u zavisnosti od pređene udaljenosti ili položaja radnih tijela kontrolisanog objekta.

2.9 Elektrokontaktni senzori

To su krajnji prekidači, krajnji prekidači, mikroprekidači. Kinematički su povezani sa radnim mehanizmima i upravljačkim pogonom, u zavisnosti od putanje koju pređe radni mehanizam. Prekidač koji ograničava hod radnog mehanizma naziva se granični prekidač. Krajnji prekidači mogu koordinirati rad nekoliko pogona, pokretati ih, zaustavljati, mijenjati brzinu ovisno o položaju koji zauzima mehanizam radne mašine. Princip rada senzora zasniva se na činjenici da se ugrađuju na fiksne dijelove radnih tijela u određenom položaju, a pokretna radna tijela, na koja se montiraju bregovi, postižući unaprijed određeni položaj, djeluju na senzorima, što dovodi do njihovog rada. Prema prirodi kretanja mjernog (pokretnog) tijela, prekidači se dijele na tlačne sklopke, kada šipka pravi pravolinijski pokret (slika 7), i polužne prekidače, kada se kretanje prenosi putem uređaja u obliku poluge, koja se rotira pod određenim uglom (slika 8).

Prekidači kod kojih rad kontakata zavisi od brzine kretanja graničnika nazivaju se prekidači jednostrukog dejstva, a oni kod kojih uključivanje ne zavisi od brzine kretanja graničnika nazivaju se moment prekidači.

Prekidači se proizvode uglavnom sa jednim dejstvom (slika 7). Prekidač se sastoji od baze 1, stabljike 4 koja leži na sfernoj površini čahure 7, fiksnih kontakata 6, nosećeg mosta - pokretnih kontakata 5.

Za pouzdanije uključivanje, pokretni kontakti 5 i fiksni kontakti 6 su pritisnuti oprugom 2. Kada se primeni sila, šipka 4 se pomera i kontaktni mostovi se prebacuju, tj. otvorite prekidne kontakte i uključite uspostavljanje kontakata.

2.10 Elektromagnetski senzori

(Transduktori) se široko koriste za mjerenje raznih fizičke veličine. Varijanta ovih senzora su induktivni pretvarači, kreirani na osnovu principa promjene induktivnosti elektromagnetne zavojnice u zavisnosti od otpora magnetskog kola. Slika 9 prikazuje dijagram senzora linearnog pomaka s jednim namotajem. Prilikom pomicanja pokretnog jezgra 3 u odnosu na fiksno jezgro 2, zračni zazor b se mijenja. To dovodi do promjene magnetskog otpora kola i, posljedično, induktivne komponente otpora namotaja 1. Između induktivna reaktansa namotaja i veličine zračnog raspora postoji funkcionalna ovisnost

ako zanemarimo magnetni otpor čelika.

2.11 Beskontaktni krajnji prekidači

U upravljačkim krugovima električnih pogona alatnih mašina, mehanizama i mašina koriste se pretvarači staza koji rade bez mehaničkog dejstva iz pokretnog graničnika. Široka upotreba dobili su beskontaktne prekidače tipa slota sa tranzistorskim pojačalima koji rade u generatorskom režimu.

Slika 10, a pokazuje opšti oblik tip prekidača VVK-24. Njegov magnetni krug, smješten u kućištu 4, sastoji se od feritnih jezgara 1 i 2 sa zračnim razmakom širine 5,6 mm između njih. Jezgro 1 sadrži primarni namotaj W k i pozitivnog namotaja povratne informacije W p.s., u jezgri 2 - negativna povratna sprega W o. od. Takav magnetni krug eliminira utjecaj vanjskih magnetnih polja. Zavojnice povratne sprege su povezane serijski u suprotnim smjerovima. Kao sklopni element koristi se aluminijumska latica (ploča) debljine 3 do 3 mm, koja se može pomicati u prorezu (u vazdušnom zazoru) magnetnog sistema senzora. Ako je režanj izvan jezgre, tada je razlika napona inducirana u namotajima W p.s. i W o. od., bit će pozitivan - tranzistor VT1 je zatvoren i generiranje neprigušenih oscilacija u krugu W k - C3 (slika 10.6) se ne pojavljuje. Kada se režanj umetne u utor senzora, odnos između zavojnica W k i oslabi (stoga se latica naziva i ekranom), na bazu tranzistora VT1 se primjenjuje negativni napon i on se otvara. U W kolu k - Dolazi do stvaranja SZ i pojavljuje se naizmjenična struja koja indukuje EMF u zavojnici W p.s. u osnovnom kolu tranzistora VT1 u kojem se detektuje promjenjiva komponenta struje baze. Tranzistor se otvara, uzrokujući rad releja K.

Za stabilizaciju rada tranzistora, uz temperaturne i naponske fluktuacije, koristi se nelinearni djelitelj napona, koji se sastoji od linearnog elementa R1, poluvodičkog termistora R2 i diode VD2. Greška u radu je 1,1,3 mm, napon napajanja prekidača BVK-24 je 24 V.

Prekidač se odlikuje visokom pouzdanošću, velikom dozvoljenom radnom frekvencijom i velikom brzinom. Glavni elementi beskontaktnog putnog prekidača tipa BSP-11 (slika 11) su senzor transformatora i poluprovodnički okidač sa jednim stabilnim stanjem. Na jezgrima 1 i 2 magnetnog sistema nalaze se kontra-ali uključeni sekundarni namotaji W 1i W 2. Primarni namotaj W je namotan na oba jezgra. 3. Magnetni krug namotaja W 2- W 3zatvoren je pokretnom armaturom 3, a magnetsko kolo namotaja W 2- W 3trajno zatvoren magnetskom pločom 4. Sa otvorenim krugom namotaja W 3- W 1struja primarni namotaj indukuje promenljivi EMF E1 u namotaju W 1, čija polovina u tački A stvara pozitivan potencijal kada je napon na kolektoru tranzistora VT1 i na bazi tranzistora VT2 negativan. Tranzistor VTI je zatvoren, a VT2 je otvoren. Izlazni napon je skoro nula, jer tranzistor VT2 shuntuje izlazni krug. Kada se armatura 3 pomakne i zatvori krug namotaja W 2- W 3, navijanje W 2 inducira se varijabla EMF E2, koja balansira EMF E1. U tom slučaju, pozitivni potencijal u tački A će nestati, tranzistor VTI će se otvoriti, a VT2 će se zatvoriti, a napon će se pojaviti na izlazu kruga. Beskontaktni putni prekidač BSP-11 montiran je u plastično kućište.

2.12 Reed prekidači

Magnetski kontrolirani kontakti zalemljeni su u staklenu tikvicu napunjenu dušikom ili inertnim plinom, tj. izolovan od spoljašnje okruženje(zapečaćeni), stoga se skraćeno nazivaju reed prekidači, što znači "zapečaćeni kontakti". Kontakti 1 (slika 12) su izrađeni od legure gvožđa i nikla. Ako se trajni magnet 5 sa polovima M i B dovede do staklene sijalice 3 reed prekidača (slika 12, b), tada se kontakti 1 magnetiziraju i privlače jedan prema drugom. Kada se magnet pomakne na određenu udaljenost, kontakti će se otvoriti. Reed elektromagnetski relej. Ako se umjesto trajnog magneta na staklenu sijalicu 3 reed prekidača postavi DC kontrolni namotaj 4 (slika 12, a), onda kada se relej uključi, struja će teći kroz zavojnicu, magnetsko polje će se formirati koji magnetizira kontakte 1. Kao rezultat toga, oni će biti privučeni jedan drugom prijatelju, a u isto vrijeme kontrolni krug je zatvoren.

Reed prekidače i rele releje odlikuju male dimenzije, mala težina, velika brzina i pouzdanost, otpornost na vibracije, stabilnost kontaktnog otpora.

2.13 Senzori brzine

Za dobivanje informacija o frekvenciji rotacije elektromotora koriste se tahogeneratori istosmjerne i naizmjenične struje, koji pretvaraju mehaničku rotaciju osovine u električni signal.

2.14 DC tahogeneratori

Oni su mali DC generatori sa nezavisnom pobudom ili pobudom iz permanentnih magneta. (Sl. 13, a) Oni su raspoređeni na isti način kao i konvencionalne DC mašine. Glavna karakteristika tahogeneratora je zavisnost izlaznog napona U Izlaz o ugaonoj brzini w: Izlaz =k TG w Dijagram asinhronog tahogeneratora naizmjenične struje prikazan je na slici 13, b. Uređaj takvih tahogeneratora ne razlikuje se od uređaja asinhronih jednofazni motor. Za mjerenje brzine rotacije, osovina motora je mehanički povezana s vratilom tahogeneratora putem prijenosa ili ugrađena u strojeve.

2.15 Elektromehanički relej za kontrolu brzine

Relej za kontrolu brzine (RCS) koristi se kao senzor brzine i dizajniran je da radi u kočnim krugovima elektromotora kako bi isključio motor iz mreže nakon što brzina padne na nulu. Relej radi na principu indukcioni motor. Permanentni magnet 3 senzora (slika 14) je preko valjka 4 povezan sa osovinom motora, čija se brzina rotacije mora kontrolisati. Permanentni magnet je smešten unutar aluminijumskog cilindra 2, koji ima namotaj u obliku kaveza za vjeverice. Kada se rotor motora, a samim tim i magnet 3 okreću, čak i pri malim brzinama, na cilindar 2 počinje djelovati obrtni moment pod čijim se utjecajem on okreće i uz pomoć graničnika 8 omogućava prebacivanje kontakata 10. Kada je broj obrtaja motora blizu nule, cilindar se pomera u srednji položaj, a kontaktni sistem se vraća u prvobitno stanje.

2.16 Hall senzori

Hall senzori su zasnovani na Hall efektu - elektromagnetskom efektu zasnovanom na skretanju pokretnih elektrona u magnetskom polju.

U magnetskom polju na pokretne elektrone djeluje sila čiji vektor djeluje okomito na smjer i magnetske i električne komponente polja. Ako uvedete poluvodičku ploču (na primjer, od indijum arsenida ili indijum antimonida) u magnetsko polje sa indukcijom B (slika 15, a), kroz koje protiče struja, tada nastaje razlika potencijala na stranama okomitim na smjer struje. Holov napon (Halov EMF) je proporcionalan struji i magnetnoj indukciji.

Senzor se sastoji od trajnog magneta 2, poluprovodničke ploče 1 (slika 15, b) i integrisanog kola. Između ploče i magneta postoji razmak. U zazoru senzora nalazi se čelični ekran 3. Kada u zazoru nema ekrana 3, tada na poluprovodničku ploču 1 djeluje magnetsko polje i sa nje se uklanja potencijalna razlika. Ako se u procjepu nalazi ekran, onda magnetni linije sile se zatvaraju kroz sito i ne djeluju na ploču. U ovom slučaju nema razlike potencijala na ploči.

2.17 Fotosenzori

U električnim krugovima široko se koriste foto senzori sa odvojenom instalacijom emitera 1 i prijemnika 2 (slika 16, a) ili kombinovanom instalacijom emitera 1 i prijemnika 2 u jednom kućištu (slika 16, b), koji pretvaraju svjetlosnu energiju u električni signal. Foto senzor se aktivira kada neki objekt pređe svjetlosni snop. Foto senzori se koriste u zaštitnim krugovima koji obezbjeđuju gašenje instalacije kada servisno osoblje uđe u opasnu zonu, za brojanje dijelova, praćenje integriteta reznog alata itd. Fotoreleji su razvijeni na bazi fotoćelija i koriste se za kontrolu spoljašnjeg osvetljenja ulica, trgova i teritorija preduzeća.

Vremenski relej. Kao vremenski senzori mogu se koristiti vremenski releji različitih dizajna.

2.18 Elektromagnetski vremenski relej

DC relej se sastoji od fiksnog dela magnetnog kola 2 (slika 17) i pokretnog dela magnetnog sistema (armature 6). Na fiksnom dijelu magnetskog kola je postavljen kalem 1. Relej ima fiksne kontakte 8 i pokretni 9, koji su postavljeni na pokretnom dijelu. Relej se uključuje, kao i elektromagnetski relej, bez vremenskog odlaganja. Kada se napon dovede na zavojnicu releja 1, armatura 6 je privučena jezgrom 2.

Vremensko kašnjenje se postiže usporavanjem povratka armature u prvobitni položaj kada se napon isključi sa zavojnice. Usporavanje je obezbeđeno bakrenom navlakom 3, koja stvara vremensko kašnjenje. Padajući magnetski tok stvara u rukavu, prema Lenzovom zakonu, EMF i struju usmjerenu na takav način da fluks koji stvara čahura sprječava smanjenje magnetskog fluksa u magnetskom kolu. Sporo opadanje fluksa stvara kašnjenje pri otpuštanju armature 6. Prisustvo bakrene čahure usporava smanjenje magnetskog fluksa, tj. armatura se neko vrijeme drži na jezgri magnetskog kruga, a zatim se odbacuje, pa se kontakti releja prebacuju s vremenskim odgodom. Vremensko kašnjenje se reguliše u koracima brojem ili veličinom čahure postavljenih na magnetsko kolo, kao i dimenzijama nemagnetne zaptivke 7 određene debljine, pričvršćene na armaturu 6 (smanjenje debljine brtve uzrokuje povećanje ekspozicije releja i obrnuto). Glatko podešavanje je takođe obezbeđeno promenom napetosti opruge 4 pomoću matice 5. Što je opruga manje zategnuta, to je duže vremensko kašnjenje i obrnuto.

Dostupno je nekoliko vrsta elektromagnetnih tajmera. Relej REV 811. REV 818 daje vremensko kašnjenje od 0.25.5.5 s. Izrađuju se sa zavojnicama predviđenim za jednosmerni napon 12, 24, 48, 110, 220 V.

2.19 Pneumatski vremenski prekidač

Sastoji se od elektromagneta, pneumatskog retardera i mikroprekidača. Kada se napon dovede na zavojnicu 3, armatura - elektromagnet 4, koji se kreće duž vodilica 2, uvlači se u zavojnicu i oslobađa dršku 5 povezanu sa dijafragmom 10. Donja šupljina 7 dijafragme slobodno komunicira sa atmosferom, a gornju šupljinu 11 kroz podesivu rupu (prigušivač 14 i izduvni ventil 8). U vezi s tim, brzina kretanja drške ovisi o poprečnom presjeku leptira za gas, jer kroz njega zrak ulazi iz zračne komore 12 (kroz otvor 14) u gornju šupljinu membrane. Sekcija gasa se reguliše pomoću igle 13 i matice 15, a što je veći deo prigušnice, to je vremensko kašnjenje releja kraće. Prebacivanje kontakata se dešava u trenutku kada se drška spusti u najniži položaj i poluga 17 pritisne dugme prekidača 16. Tip RVP 72 (Sl. 18)

2.20 Elektronski vremenski releji

U šemama Ovi releji koriste poluvodičke elemente (tranzistori). Vremensko kašnjenje releja određeno je vremenom punjenja ili pražnjenja kondenzatora.

U početnom položaju kontakt K je zatvoren, kondenzator C će se napuniti polaritetom prikazanim na sl. 19.

Naredba za pokretanje odbrojavanja daje se kada se otvori kontrolni kontakt K. Nakon toga kondenzator C počinje da se prazni kroz otpornik R2, spoj emiter-baza tranzistora VT2 negativnog potencijala. Tranzistor će se otvoriti, struja će teći kroz namotaj KV releja, radit će i prebacivati ​​kontakte. Odbrojavanje će završiti. Vremensko kašnjenje releja određeno je vremenom pražnjenja kondenzatora C, koje zavisi od vrijednosti njegovog kapaciteta i otpora otpornika R2.

Podešavanjem ovih vrijednosti možete podesiti potrebno vremensko kašnjenje releja.

Proizvode se elektronski vremenski releji serije VL46, VL56, koji daju vremensko kašnjenje od 0,1,10 min.

Strujni i naponski releji se koriste kao senzori struje i napona. Njihove zavojnice su spojene direktno na kolo kontroliranog električnog prijemnika (motora). U nekim krugovima releji su povezani sa strujnim i naponskim transformatorima, što omogućava odvajanje upravljačkih kola od strujnih. Kada struja dostigne nivo isključenja ili otpuštanja releja, dolazi do odgovarajućeg prebacivanja kontakata u upravljačkom krugu motora. Strujni releji ostvaruju minimalnu i maksimalnu strujnu zaštitu elektromotora, sistema napajanja industrijska preduzeća.

Naponski releji se koriste kao podnaponski releji. Kada mrežni napon padne za 50,60% od nominalne vrijednosti ili kada potpuno nestane, relej se isključuje i svojim kontaktima prekida napajanje upravljačkog sistema.

4. Književnost

Pravila za postavljanje električnih instalacija. - M.: Glavgosenergonadzor, 1998.

Chinukhin A.A. Električni aparati. - 3. izd., revidirano. I extra. - M.: Energoatomizdat, 1988.

Pizhurin A.A. Električna oprema i napajanje za drvnu industriju i drvoprerađivačka preduzeća. - 2. izd., revidirano. I extra. - M.: Lesn. prom-st, 1987.

Shikhin A.Ya., Belousov N.M., Pukhlyakov Yu.Kh. itd. Elektrotehnika / Pod uredništvom A.Ya. Shikhin. - M.: Viša škola, 1988.

Rozhkova L.D., Kozulin V.S. Električna oprema trafo stanica. 3. izdanje, revidirano. I extra. - M.: Energoatomizdat, 1987.

Sarimov R.A. Priručnik za električara. - M.: KuBK - a, 1997.

Moskalenko V.V. Električni pogon. - M.: Viša škola, 1991.

Atabekov V.B. Popravka električne opreme industrijskih preduzeća. - 4. izd., revidirano. I extra. - M.: Viša škola, 1979.

Werner V.V. Električni serviser. - 7. izd., revidirano. I extra. - M.: Viša škola, 1987.

Aleksandrov K.K., Kuzmina E.G. Električni crteži i dijagrami. - M.: Energoatomizdat, 1990.

Usatenko S.T., Kochenyuk T.K., Terekhova M.V. Performanse električna kola prema ESKD. - M.: Izdavačka kuća standarda, 1989.

Dodatak

Fig.3. Shema manometrijskog termometra:

Manometrijska opruga;

2 - strelica; 3 - osa; 4 - povodac;

5 - kapilarni; 6 - termobalon.

Slika 4. Šema elektrokontaktnog manometra:

Arrow; 2 - skala; 3 - terminalne stezaljke;

4 - kontakti su pokretni.

1 - plutaju; 2,5 - zaustavlja; 3 - blok; 4 - rocker; 6 - teret;

7 - kontakt; 8 - kontaktni uređaj; 9 - kontakt; 10 - rezervoar za skladištenje.

Tahometrijski senzori

S jedne strane, i brzina i ubrzanje, s druge strane, omogućavaju određivanje brzine obradom senzorskih signala svake od ove dvije veličine.
Uređaj. Princip rada. Elementi generatorskog uređaja su.