Struktura

Snímače polohy - indukční

Snímače polohy - indukční

  • patří mezi bezkontaktní snímače, a proto odstraňují značnou nevýhodu snímačů odporových (tření). Pracují na principu změny indukčnosti cívky při změně magnetické vodivosti jejího obvodu.

obrazek

N – počet závitů cívky

μ0 – poměrná permeabilita materiálu magnetického obvodu

μr – permeabilita vakua

S – průřez magnetického obvodu

lav – střední délka magnetické siločáry

Princip indukčních snímačů polohy spočívá v převodu polohy na změnu vlastní nebo vzájemné indukčnosti, zatímco v indukčních snímačích je vnějším polem indukováno napětí.

Indukční snímače se podle principu činnosti dělí na tlumivkové (s otevřeným nebo uzavřeným magnetickým obvodem) a transformátorové.

1) Indukční snímač s otevřeným magnetickým obvodem

Snímač s otevřeným jádrem tvoří válcová cívka, do které se zasouvá jádro. Pohyby jádra mohou být v milimetrech až centimetrech.

obrazek

Obr. 1: Indukční snímač s otevřeným magnetickým obvodem

Do vzduchové mezery cívky se zasouvá jádro, a tím se mění permeabilita dutiny cívky. Dochází ke zvětšení magnetické vodivosti, indukčnosti L. Změna procházejícího proudu cívkou se měří mA-m se stupnicí přímo v mm. Měření se používá pro délky do 100mm. Pro větší délky lze použít převody.

2) Indukční snímač s uzavřeným magnetickým obvodem

Snímač má cívku navinutou na jádře s pohyblivou kotvou. Jak se mění šířka vzduchové mezery v magnetickém obvodu, mění se indukčnost cívky, případně protékající proud. Zdvih kotvy bývá desetiny milimetru až milimetry.

obrazek

Obr. 2: Indukční snímač s uzavřeným magnetickým obvodem

Měřená poloha pohybuje kotvou magnetického obvodu, čímž se mění vzduchová mezera x. Při x=0 je indukčnost snímače maximální, se zvětšováním x se L zmenšuje. Měřená délka se pohybuje v intervalu 3μm až 5mm.

3) Diferenciální indukční snímač

Snímač má pohyblivou kotvu, která je v základní poloze uprostřed mezi jádry dvou cívek. Cívky jsou zapojeny v sérii a tvoří jedno rameno můstku, jehož druhé rameno je transformátor s vyvedeným středem sekundáru. Ve střední poloze kotvy mají obě cívky stejnou indučnost, proto jsou na nich stejné úbytky napětí, voltmetr neukazuje výchylku. Když se kotva vychýlí, stoupne indukčnost cívky, v jejímž magnetickém obvodu je menší vzduchová mezera. Na této cívce úbytek napětí vzroste, na druhé, jejíž indukčnost naopak klesne, napětí klesne. Voltmetr ukazuje výchylku, která je úměrná velikosti výchylky kotvy. Když budeme porovnávat fázi napětí na voltmetru s napětím vstupním, můžeme určit směr vychýlení kotvy. Výhodou je téměř lineární charakteristika.

obrazek

Obr. 3: Diferenční indukční snímač s můstkovým měřícím obvodem

4) Indukční snímač transformátorového typu

Snímač má na sekundáru dvě shodné cívky zapojené proti sobě, takže indukovaná napětí jsou v protifázi a odčítají se. Pokud je jádro ve střední poloze, jsou napětí v obou cívkách stejná a na výstupních svorkách je napětí nulové. Pokud se jádro posune, indukují se do cívek různě velká napětí a výsledek odčítání je nenulový. Velikost výstupního napětí dává míru posunutí, fáze napětí udává směr.

obrazek

Obr. 4: Indukční snímač transformátorového typu

Využívá změny magnetické vazby mezi primárním a sekundárním vinutím způsobené změnami polohy jádra. Hodnota indukovaného napětí bude při konstantním primárním proudu přímo úměrná délkovému posunutí jádra. Protože jsou dvě části sekundárního vinutí zapojeny proti sobě, je při střední poloze jádra U2=0V.

Zdroje

  • BENEŠ, P. a kol. Automatizace a automatizační technika 3, Prostředky automatizační techniky. 1. vyd. Praha: Computer Press, 2003. ISBN 80-7226-248-3.
  • Měřící člen regulačního obvodu. [online]. [cit. 2014-08-10]. Dostupné na WWW: <http://www.spsei.cz/att/soubory/automatizace.pdf>.
  • SCHMID, D. a kol. Řízení a regulace pro strojírenství a mechatroniku. 1. vyd. Praha: Europa - Sobotáles, 2005. ISBN 80-86106-10-9.
  • Základy automatizace. [online]. [cit. 2014-07-15]. Dostupné na WWW: < http://www.elearn.vsb.cz/archivcd/FS/Zaut/Skripta_text.pdf>.

Obrázky:

Logolink