差动传感器:互感型(差动变压器式)传感器工作原理

2021/11/11 11:15 · 传感器知识资讯 ·  · 差动传感器:互感型(差动变压器式)传感器工作原理已关闭评论
摘要:

差动传感器:互感型(差动变压器式)传感器工作原理互感型(差动变压器式)传感器图解分析互感型传感器的工作原理是利用电磁感应中的互感现象,将被测位移量转换成线圈互感的变化。由于常采用两个次级线圈组成差动式,故又称差动变压器式传感器。螺管形差动变压器螺管形差动变压器传感器由初级线圈和

差动传感器:互感型(差动变压器式)传感器工作原理

互感型(差动变压器式)传感器图解分析
互感型传感器的工作原理是利用电磁感应中的互感现象,将被测位移量转换成线圈互感的变化。由于常采用两个次级线圈组成差动式,故又称差动变压器式传感器。
螺管形差动变压器 螺管形差动变压器
传感器由初级线圈 和两个参数完全相同的次级线圈 、 组成。线圈中心插入圆柱形铁芯p,次级线圈 、 反极性串联。当初级线圈 加上交流电压时,如果 ,则输出电压 ;当铁芯向上运动时, ;当铁芯向下运动时, 。铁芯偏离中心位置愈大, 愈大

差动变压器式传感器输出的电压是交流量,如用交流电压表指示,则输出值只能反应铁芯位移的大小,而不能反应移动的极性;同时,交流电压输出存在一定的零点残余电压,使活动衔铁位于中间位置时,输出也不为零。因此,差动变压器式传感器的后接电路应采用既能反应铁芯位移极性,又能补偿零点残余电压的差动直流输出电路。
用于小位移的差动相敏检波电路的工作原理
当没有信号输入时,铁芯处于中间位置,调节电阻R,使零点残余电压减小;当有信号输入时,铁芯移上或移下,其输出电压经交流放大、相敏检波、滤波后得到直流输出。由表头指示输入位移量的大小和方向。
差动变压器式传感器的优点是:测量精度高,可达0.1μm;线性范围大,可到±100mm;稳定性好,使用方便。因而被广泛应用于直线位移,或可能转换为位移变化的压力、重量等参数的测量。
差动变压器式
互感型传感器的工作原理是利用电磁感应中的互感现象,将被测位移量转换成线圈互感的变化。
它本身是一个变压器,其初级线圈接入交流电源,次级为感应线圈,当初级线圈的互感变化时,输出电压将作相应的变化。由于常采用两个次级线圈组成差动式,故又称差动变压器式传感器。

差动传感器:互感型(差动变压器式)传感器工作原理  第1张

差动传感器:差动变压器式传感器的工作原理及应用

差动变压器式传感器的工作原理
螺线管式差动变压器结构如图4-10所示,它由初级线圈、两个次级线圈和插人线圈中央的圆往形铁芯等组成。
差动变压器式传感器中两个次级线圈反向串联.并且在忽略铁损、导磁体磁限和线圈分布电容的理想条件下,其等效电路如图4-11所示.当初级绕组w1加以激励电压亡,时,根据变压器的工作原理,在两个次级绕组W2s和W2b中便会产生感应电势E2a和E2b。如果工艺上保证变压器结构完全对称,则当活动衔铁处于初始平衡位置时.必然会使两互感系数M1=M2.根据电磁感应原理,将有E2a=E2b。由于变压器两次级绕组反向串联,因而U2=E2a-E2b,即差动变压器输出电压为零。
当活动衔铁向上移动时.由于磁阻的影响,w2a中磁通将大于W2b,使Ml > M2,因而E2a增加,而E2b减小。反之,w2b增加,w2a减小。因为U2=E2a-E2b,所以当E2a、E2b随着衔铁位移x变化时,U2也必将随x变化。图4-12给出了变压器输出电压认与活动衔铁位移x的关系曲线。实际上.当衔铁位于中心位置时,差动变压器输出电压并不等于零,我们把差动变压器在零位移时的愉出电压称为零点残余电压,记作Ux,它的存在使传感器的输出特性不过零点,造成实际特性与理论特性不完全一致。零点残余电压产生的原因主要是传感器的两次级绕组的电气参数与几何尺寸不对称,以及磁性材料的非线性等问题引起的。
零点残余电压的波形十分复杂,主要由基波和高次谐波组成。基波的产生主要是传感器的两次级绕组的电器参数,几何尺寸不对称,导致它们产生的感应电势幅值不等、相位不同.因此不论怎样调整衔铁位置,两线圈中感应电势都不能完全抵消。高次谐波中起主要作用的是三次谐波,产生的原因是由于磁性材料磁化曲线的非线性(磁饱和、磁滞)。零点残余电压一般在几十毫伏以下,在实际使用时,应设法减小Ux,否则将会影响传感器的测量结果.
差动变压式传感器的应用
差动变压器式传感器可以直接用于位移测量,也可以侧址与位移有关的任何机械量,如振动、加速度、应变、比重、张力和厚度等。
图4-16所示为差动变压器式加速度传感器的结构示意图。它由悬臂梁1 和差动变压器2构成。测量时,将悬臂梁底座及差动变压器的线圈骨架固定,而将衔铁的A端与被测振动体相连。当被测体带动衔铁以.r(t)振动时,导致差动变压器的输出电压也按相同规律变化。
差动传感器:互感型(差动变压器式)传感器工作原理  第1张

差动传感器:差动式自感传感器和差动变压器式传感器工作原理的区别??

浅谈机电一体化智能大流量电动执行机构的设计
摘要】提出一种新型电动执行机构的设计方案,详细介绍了该执行机构各功能元件的选型与设计、阀位及速度控制
原理以及各种关键问题的解决方法。
【关键词】机电一体化;单片机
一、前言转换为RS-232标准电平,把其它微机送来的RS-232标准
在现代化生产过程控制中,执行机构起着十分重要的作电平转换成TTL电平给8031,实现单片机与其它微机间的通
用,它是自动控制系统中不可缺少的组成部分。现有的国产讯。
大流量电动执行机构存在着控制手段落后、机械传动机构时钟电路。时钟电路主要用来提供采样与控制周期、速
多、结构复杂、定位精度低、可靠性差等问题。而且执行机度计算时所需要的时间以及日历。文中选用时钟电路
构的全程运行速度取决于其电机的输出轴转速和其内部减速DS。DS内部有114字节的用户非易失性RAM,可
齿轮的减速比,一旦出厂,这一速度固定不可调整,其通用用来存入需长期保存的数据。液晶显示单元。为了实现人机
性较弱。对话功能,选用MGLS液晶显示模块组成显示电路。采
二、电动执行机构的硬件设计及工作原理用组态显示方式。通过菜单选择,可分别对阀门、力矩、限
智能执行机构从结构上主要分为控制部分和执行驱动部位、电机、通讯和参数等信号进行设置或调试。并采用文字
分。控制部分主要由单片机、PWM波发生器、IPM逆变和图形相结合的方式,显示直观、清晰。程序出格自恢复电
器、A/D、D/A转换模块、整流模块、输入输出通道、故障路。为了保证在强干扰下程序出格时系统能够自动地恢复正
检测和报警电路等组成。执行驱动部分主要包括三相伺服电常,选用MAX705组成程序出格自恢复电路,监视程序运
机和位置传感器。行。
系统工作原理:霍尔电流、电压传感器及位置传感器检工作原理为:一旦程序出格,WDO由高变低,由于微
测到的逆变模块三相输出电流、电压及阀门的位置信号,经分电路的作用,由“与非”门输入引脚2变为高电平,引脚
A/D转换后送入单片机。单片机通过8255控制PWM波发生2电平的这种变化使“与非”门输出一个正脉冲,使单片机
器,产生的PWM波经光电耦合作用于逆变模块IPM,实现产生一次复位,复位结束后,又由程序通过P1.0口向
电机的变频调速以及阀位控制。逆变模块工作时所需要的直MAX705的WDI引脚发正脉冲,使WDO引脚回到高电平,程
流电压信号由整流电路对380V电源进行全桥整流得到。序出格自恢复电路继续监视程序运行。
控制系统各功能元件的选型与设计:单片机选用三、关键技术问题的解决
INTEL公司生产的8031单片机,它主要通过并行8255口担负该电动执行机构采用了最新的变频调速技术,电机驱动
控制系统的信号处理:接收系统对转矩、阀门开启、关闭及功率小于5.5kW。用户可根据需要设定力矩特性,根据控制
阀门开度等设定信号,并提供三相PWM波发生器所需要的的阀设定速度,速度分多转式、直行程、角行程3种方式。
控制信号;处理IPM发出的故障信号和报警信号;处理通过控制系统由阀位给定和阀位反馈信号构成的闭环系统,控制
模拟输入口接收的电流、电压、位置等检测信号;提供显示特性视运行方式、速度而定,并具有自动过流保护、过载保
电动执行机构的工作状态信号;执行控制系统来的控制信护、超压、欠压、过热、缺相、堵转等保护功能。该执行机
号,向控制系统反馈信号。构解决的关键性技术问题主要有:阀门柔性开关。柔性开关
三相PWM波发生器。PWM波的产生通常有模拟和数字主要是为了当阀关闭或全开时,保证阀门不卡死与损伤。执
两种方法。模拟法电路复杂,有温漂现象,精度低,限制了行机构内部的微处理器根据测得的变频器输出电压和电流,
系统的性能;数字法是按照不同的数字模型用计算机算出各通过精确计算,得出其输出力矩。一旦输出力矩达到或大于
切换点,并存入内存,然后通过查表及必要的计算产生设定的力矩,自动降低速度,以避免阀门内部过度的撞击,
PWM波,这种方法占用的内存较大,不能保证系统的精从而达到最优关闭,实现过力矩保护。
度。为了满足智能功率模块所需要的PWM波控制信号,保阀位的极限位置判断。阀位的极限位置是指全开和全关
证微处理器有足够的时间进行整个系统的检测、保护、控制位置。在传统执行机构中,该位置的检测是通过机械式限位
等功能,文中选用MITEL公司生产的SA8282作为三相开关获得的。机械式限位开关精度低,在运行中易松动,可
PWM发生器。SA8282是专用大规模集成电路,具有独立的靠性差。在文中,电动执行机构极限位置通过检测位置信号
标准微处理器接口,芯片内部包含了波形、频率、幅值等控的增量获得。其原理是,单片机将本次检测的位置信号与上
制信息。次检测的信号相比较,如果未发生变化或变化较小,即认为
智能逆变模块IPM。为了满足执行机构体积小,可靠性己达到极限位置,立即切断异步电机的供电电源,保证阀门
高的要求,电机电源采用智能功率模块IPM。该执行机构主的安全关闭或全开。省去了机械式限位开关,无需在调试时
要适用功率小于5.5kW的三相异步电机,其额定电压为对其进行复杂的调整。
380V,功率因数为0.75。经计算可知,选用日本产的智能功电机保护的实现。为了防止电机因过热而烧毁,单片机
率模块PM50RSA120可以满足系统要求。该功率模块集功率通过温度传感器连续检测电机的实际运行温度,如果温度传
开关和驱动电路、制动电路于一体,并内置过电流、短路、感器检测到电机温度过高,自动切断供电电源。温度传感器
欠电压和过热保护以及报警输出,是一种高性能的功率开关内置于电机内部。
器件。准确定位。传统的电动执行机构在异步电机通电后会很
位置检测电路。位置检测电路是执行机构的重要组成部快达到其额定动作速度,当接近停止位置时,电机断电后,
分,它的功能是提供准确的位置信号。关键问题是位置传感由于机械惯性,其阀门不可能立即停下来,会出现不同程度
器的选型。在传统的电动执行机构中多采用绕线电位器、差的超程,这一超程通常采用控制电机反向转动来校正。机电
动变压器、导电塑料电位器等。绕线电位器寿命短被淘汰。一体化的大流量电动执行机构根据当前位置与给定位置的差
差动变压器由于线性区太短和温度特性不理想而受到限制。值以及运行速度的大小超前确定减速点的位置及减速段变化
导电塑料电位器目前较为流行,但它是有触点的,寿命也不速率ki,使阀门在较低的速度下实现精确的微调和定位,从
可能很长,精度也不高。笔者采用的位置传感器为脉冲数字而将超程降到最低。
式传感器,这种传感器是无触点的,且具有精度高、无线性模拟信号的隔离。对于变频器的直流电压以及输出的三
区限制、稳定性高、无温度限制等特点。相电压,它们之间的地址不一致,存在着较高的共模电压,
电压、电流及检测。检测电压、电流主要是为了计算电为了保证系统的安全性,必须将它们彼此相互隔离。采用
机的力矩,以及变频器输出回路短路、断相保护和逆变模块LM358和4N25组成了隔离线性放大电路。
故障诊断。由于变频器输出的电流和电压的频率范围为0~四、结束语
50Hz,采用常规的电流、电压互感器无法满足要求。为了该执行机构集微机技术和执行器技术于一体,是一种新
快速反映出电流的大小,采用霍尔型电流互感器检测IPM输型的终端控制单元,其电机是通过内部集成的一体化变频器
出的三相电流,对于IPM输出电压的检测采用分压电路。来控制,因此,同一台智能执行机构可以在一定范围内具有
通讯接口。为了实现计算机联网和远程控制,选用不同的运行速度和关断力矩。该智能执行机构采用了液晶显
MAX232作为系统的串行通讯接口,MAX 232内部有两个完示技术,它利用内置的液晶显示板,不仅可以显示阀门的
全相同的电平转换电路,可以把8031串行口输出的TTL电平【参考文献】
[1]高中毓.机电一体化系统设计[M].北京:机械工业出版社,2000.
[2][日]武藤一夫.机电一体化[M].北京:科学出版社,2007.
开、关状态和正常运行时阀门的开度,还可以通过菜单选择了电动执行机构的发展趋势,它的研制成功给电动执行机构
运行参数设定,当系统出现故障时,能显示出故障信息。总的研究开发提供了新的思路。
之,该执行机构集测量、决断、执行3种功能于一体,顺应
追问:
还有简洁点的答案么?
回答:
我在找下
差动传感器:互感型(差动变压器式)传感器工作原理  第3张

差动传感器:差动电阻式传感器

收藏
查看我的收藏
0
有用+1
已投票
0
差动电阻式传感器
语音
编辑
锁定
讨论
上传视频
上传视频
同义词
差动传感器一般指差动电阻式传感器
差动电阻式传感器是美国加州加利福尼亚大学的卡尔逊教授在1932年研制成功的。因此,又习惯被称为卡尔逊式仪器。这种仪器利用张紧在仪器内部的弹性钢丝作为传感器元件将仪器受到的物理量转变为模拟量,所以国外也称这种传感器为弹性钢丝式(Elastic Wire)仪器。
中文名
差动电阻式传感器
外文名
差动电阻式传感器
性 质
传感器
属 性
电阻
所属国家
美国
目录
1
原理
?
工作原理
?
测量原理
2
发展过程
差动电阻式传感器原理
编辑
语音
差动电阻式传感器工作原理
图1 差动电阻式仪器原理
在仪器内部采用两根特殊固定方式的钢丝,钢丝经过预拉,张紧支杆上,如图1所示。当仪器受到外界的拉压变形时,一根钢丝受拉,其电阻增加。另一根钢丝受压,其电阻减少。测量两根钢丝电阻的比值,就可以求得仪器的变形量。这样的结构设计,使两根钢丝的电阻在受变形时差动变化,目的是提高仪器对变形的灵敏度,并且使变形引起的电阻变化不影响温度的测量。温度引起两根钢丝的电阻变化是同方向的,当温度升高时两根钢丝的电阻都增大,而温度降低时,两根钢丝的电阻则都减少。测定两根钢丝的串联电阻,就可以求得仪器感受的外界温度。
差动电阻式传感器测量原理
图2 差动电阻式仪器电阻效果图
差动电阻式传感器的读数装置是电阻比电桥(惠斯通型),差动电阻式仪器可以用两个串联的电阻来表示,如图2所示。图2中R1为外圈钢丝的电阻值,R2为内圈钢丝的电阻值,人工测量一般采用水工比例电桥,它利用电桥测量原理测量差动电阻式仪器的总电阻R1+R2和电阻比R1/R2来计算温度的变形。为了能准确地测量差动式电阻仪器的电阻和电阻比,在实际应用过程中,用四芯或五芯电缆将仪器电缆接长,并采用四芯或五芯测法进行测量,尽可能清除长电缆对测量结果的影响,下面以五芯测法为例,介绍用恒流源对差动电阻式仪器的测量方法。
图3 差动电阻式仪器测量原理图
用恒流源测量差动电阻式仪器原理如图3所示,图3中R1、R2为差电阻式仪器两个分线电阻,r1、r2......r5分别为蓝、黑、红、绿、白五芯的芯线电阻,RS为标准电阻,I0为恒流电流。如图3可得出:Us=I0*Rs (1)U1=I0*R1 (2)U2=I0*R2 (3)U3=I0*(R1+r5) (4)由式(1)、(2)、(3)、(4) 可得出总电阻和电阻比为
通过测量U1,U2,U3和Us,即可利用式(5)、 (6)、(7)进行计算。
差动电阻式传感器发展过程
编辑
语音
差阻式仪器因其防潮、长期测量稳定可靠、测试方法简单、绝缘要求低、防雷能力强、经济、可兼测温度而在国内得到了较广泛的运用。针对该类仪器内阻低、仪器电阻变差会影响测值等难题,国内工程技术人员创造了5芯仪器测量原理,使得仪器测量与电阻变差及电缆芯线电阻大小无关,实现了差阻式仪器的自动化监测。几十年来,在国内大坝和岩土工程中已埋设了产品30万支以上。我国科技人员通过这些仪器的使用,取得了大量有用成果,也积累了丰富的经验。在此基础上,1982年即编制了有关国家标准,1989年编入大坝安全监测技术规范,有关仪器的规程规范对仪器的质量控制和工程应用发挥了促进和指导作用。近20年来技术有了很大进步,差阻式仪器从4芯连接发展到5芯连接,测量仪表从传统的水工比例电桥发展到5芯测量仪表和自动化系统。在这样的技术背景下,有关技术标准和规范也应有所更新,才能有利于仪器的进一步发展和应用。
词条图册
更多图册

您可能感兴趣的文章

本文地址:https://www.ceomba.cn/3946.html
文章标签: ,   ,  
版权声明:本文为原创文章,版权归 ceomba 所有,欢迎分享本文,转载请保留出处!

文件下载

老薛主机终身7折优惠码boke112

上一篇:
下一篇:

评论已关闭!