Индуктивные датчики
Индуктивные датчики часто используются для измерения положения или скорости, особенно в суровых условиях. Терминология и методы, используемые в индуктивном позиционном зондировании, могут быть запутанными. В этой статье мы расскажем о различных типах индуктивного датчика положения; их принципы работы и их относительные достоинства.
Индуктивные датчики положения и скорости бывают разных форм, размеров и конструкций. Можно сказать, что все индуктивные датчики работают по принципу трансформатора, и все они используют физическое явление, основанное на переменных электрических токах. Впервые это было замечено Майклом Фарадеем в 1830-х годах, когда он обнаружил, что первый токонесущий проводник может «индуцировать» ток, протекающий во втором проводнике. Открытия Фарадея составляют основу современных электродвигателей, динамо-машин и, конечно же, индуктивных датчиков для измерения положения и скорости. Подробности на https://delta-kip.ru/catalog/datchiki/induktivnye-datchiki/ .
Индуктивные датчики положения и скорости включают в себя простые бесконтактные датчики, датчики переменной индуктивности, датчики переменного реактивного сопротивления, синхронизаторы, резольверы, вращательные и линейно-дифференциальные дифференциальные трансформаторы (RVDT и LVDT) и индуктивные датчики нового поколения (иногда их называют кодировщиками).
Типы индуктивных датчиков
В простом бесконтактном (или «проксимальном») датчике источник электропитания заставляет переменный ток течь в катушке (иногда ее называют петлей, катушкой или обмоткой). Когда проводящая или магнитно проницаемая цель, такая как стальной диск, приближается к катушке, это меняет импеданс катушки. Когда порог пройден, это действует как сигнал о том, что цель находится рядом. Датчики приближения обычно используются для обнаружения наличия или отсутствия металлической цели, и выход часто эмулирует переключатель. Этот тип индуктивного датчика обычно используется там, где традиционный переключатель может оказаться проблематичным, особенно там, где много грязи или воды. В следующий раз вы увидите множество индуктивных бесконтактных датчиков, когда будете садиться в машину или смотреть на шасси при посадке в самолет.
Датчики переменной индуктивности и датчики переменного реактивного сопротивления обычно выдают электрический сигнал, пропорциональный смещению проводящей или магнитно проницаемой цели (обычно стального стержня) относительно катушки. Как и в случае с датчиком приближения, импеданс катушки изменяется в зависимости от смещения мишени, когда на катушку подается переменный ток. Такие датчики часто используются для измерения смещения поршней в пневматических или гидравлических поршнях. Поршень может быть выполнен с возможностью прохода по внешнему диаметру катушки датчика.
Синхронизаторы представляют собой еще одну форму индуктивного датчика положения, и они измеряют индуктивную связь между катушками, когда они движутся относительно друг друга. Синхронизаторы, как правило, вращаются и требуют электрических соединений как с подвижными, так и с неподвижными частями датчика (обычно называемыми ротором и статором). Они могут предложить чрезвычайно высокую точность и используются в промышленной метрологии, радиолокационных антеннах и телескопах. Синхронизаторы общеизвестно дороги и становятся все более редкими, в основном их заменяют (безщеточные) резольверы. Это еще одна форма индуктивного датчика положения, но электрические соединения выполняются только с обмотками на статоре.
LVDT, RVDT и резольверы измеряют положение по изменению индуктивной связи между катушками, обычно называемой первичной и вторичной обмотками. Первичная обмотка датчика подает энергию во вторичные обмотки, но отношение энергии, связанной с каждой из вторичных обмоток, изменяется пропорционально относительному смещению магнитопроницаемой цели. В LVDT это обычно металлический стержень, проходящий через отверстие обмоток. В RVDT или резольвере обычно это ротор или полюс, имеющий форму, который вращается относительно обмоток, расположенных вокруг периферии ротора. Типичные области применения LVDT и RVDT включают гидравлические сервоприводы в аэрокосмических элеронах, органы управления двигателем и топливной системой. Типичные области применения резольверов включают коммутацию бесщеточного электродвигателя.
Значительное преимущество индуктивных датчиков положения заключается в том, что соответствующие схемы обработки сигналов не обязательно должны быть расположены в непосредственной близости от катушек датчика. Это позволяет расположить чувствительные катушки в жестких условиях, что в противном случае может исключить другие технологии, такие как магнитные датчики или оптические датчики, поскольку они требуют относительно чувствительной электроники на основе кремния, которая должна быть расположена в точке обнаружения.