Датчики перемещения с изменяющейся индуктивностью (индуктивные датчики)

В данной группе датчиков изменяющимся параметром управляемой цепи является индуктивное сопротивление Х = , где - частота переменного тока; L_x – индуктивность датчика, изменяющаяся при перемещении подвижной системы датчика.

Эти системы применяются лишь на переменном токе, величина которого будет изменяться при изменении Х = .

Простейшим датчиком данной группы является дроссель и изменяющимся воздушным зазором или изменяющейся площадью его поперечного сечения (S_в = var) (рис.14).

Индуктивность дросселя при ненасыщенном магнитопроводе может быть выражена следующей формулой:

где - число витков обмотки дросселя;

- магнитное сопротивление сердечника и якоря;

- длина воздушного зазора, м;

S_в – площадь поперечного сечения воздушного зазора, м ².

Для тока и тангенса угла сдвига фаз в цепи нагрузки имеем:

İ = ,

где R – активное сопротивление обмотки дросселя;

Z_н = R_н + ј - полное (комплексное) сопротивление нагрузки.

Таким образом, при изменении длины или площади поперечного сечения S_в – воздушного зазора будет изменяться величина тока и угол сдвига фаз между векторами напряжения тока.

Рис.14

Обычно применяют дифференциальную или мостовую схемы включения датчика.

Дифференциальная схема включения подобной системы с двумя дросселями показана на рис.15- а, а мостовая - на рис.15- б.

а) б)

Рис.15

Пример 1:

Определить индуктивность датчика, имеющего 18000 витков, d = 5 мм и площадь торца магнитопровода 400 мм ²

L = 2: 5*3.14*18000²*400*10^-10 =1603 Гн

Пример 2:

Определить число витков и диаметр провода, который надо намотать на датчик с площадью торца магнитопровода 180 мм ²,чтобы при воздушном зазоре d = 3 мм по обмотке протекал ток 100 мА. Допустимая плотность тока j _доп=2,5 А/мм ², датчик питается от сети

220 В, f = 100 Гц.

Для того, чтобы определить число витков и диаметр провода, нужны формулы:

, , ,