差动变压器式传感器:【图】差动变压器式传感器的工作原理与使用实例

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差动变压器式传感器:【图】差动变压器式传感器的工作原理与使用实例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,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

差动变压器式传感器:【图】差动变压器式传感器的工作原理与使用实例

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,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,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,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。
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差动变压器式传感器:差动变压器

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差动变压器
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差动变压器指的是一种广泛用于电子技术和非电量检测中的变压器装置。主要用于测 量位移、压力、振动等非电量参量。它既可用于静态测量,也可用于动态测量。差动变压器由初级线圈和次级线圈组成,次级线圈分成极性相反的两部分。当交流电压加在初级线圈上时,若铁芯离开中心,则次级线圈上感应电动势的差,随着铁芯移动,电动势的差随之变大。
[1]
中文名
差动变压器
外文名
differential transformer
应 用
位移变送器,保护装置
测量电路
差动整流电路
目录
1
概述
2
差动变压器的结构与工作原理
?
差动变压器在脚踏主令控制器中的应用
3
应用
?
位移变送器
?
保护装置
差动变压器概述
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差动变压器以其结构简单、良好的环境适应性、灵敏度高、测量精度高、线性度好、输出稳定且输出曲线光滑以及驱动力小等特点,广泛应用于电子技术各种线位移的测量与转换、仪表仪器以及传感器技术当中。介绍一种差动变压器在给定线性位移的情况下输出一定的可控电气量,从而实现主令控制的应用。针对设计制造、试制调试的过程中出现的各种问题,分析了差动变压器的零点残余电压产生的原因和对实际电气控制的影响,以及差动变压器的几何形状尺寸、电和磁的各种参数的对称性对零点残余电压的影响。
[2]
差动变压器差动变压器的结构与工作原理
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差动变压器的工作原理是将非电量的位移变化变换成线圈的互感变化,它本身是一种互感式变压器。当变压器的互感量随位移的变化而变化时,输出电压将相应发生变化。常用的螺旋式差动变压器由衔铁、一次线圈、二次线圈和线圈骨架组成,如图1所示。
图1 差动变压器结构与原理
一次线圈作为变压器激励用,二次线圈由两个结构参数与电气参数相同的线圈反相串接而成,二次线圈因互感产生感应电势。其感应电势的理论计算如下:E21=-jωM1I1;E22=-jωM2I2。输出电势总和为:E0=E21-E22=-jω(M1-M2)I1。当衔铁处在中间位置时,若两个二次线圈参及磁路尺寸相等,则M1=M2=M,可得E0=-jω(M1-M2)I1=0。当衔铁偏离中间位置时,M1≠M2,变压器处在差动工作状态,M1=M+ΔM,M2=M-ΔM,一定范围内差值ΔM与衔铁轴向位移X成正比,在负载开路的情况下,其输出电势为:E0=-jω(M1-M2)I1=-jω[(M+ΔM)-(M-ΔM)]I1=-jω2ΔMI1=-jω2ΔMEi/(R1+jωL1)。其中M1、M2分别为一次与二次线圈之间的互感;L1、R1为一次线圈的电感和电阻;Ei为一次线圈的激励电压;E21、E22分别为两个二次线圈的感应输出电势;E0为差动输出电势;X轴上示出衔铁偏离中心位置的距离。
差动变压器差动变压器在脚踏主令控制器中的应用
脚踏主令控制器是一种应用于石油电控系统中的电气控制器件,该器件是操作人员通过脚踩踏板的方式,使一组四杆机构在一定范围内运动,带动一个偏心的凸轮机构转动,传递给差动变压器的衔铁产生一定的线性位移,差动变压器由于衔铁的位移而输出相应可控的电气量,从而实现了电气控制的要求。该器件的电气性能要求为输入50Hz、220V交流电压,当脚踏板在0-26°范围内转动时,输出电压能在0-18V范围内均匀变化。脚踏主令控制器的结构形式如图2所示。
图2 脚踏主令控制器结构图
脚踏板2一端开启,另一端穿套在两端装有轴承的踏板轴6上,可绕轴旋转并通过复位弹簧5复位。脚踏板2的初始位置及角度行程通过踏板调节螺母4调节并锁紧,脚踏板2通过四杆机构3与凸轮轴8相联,偏心凸轮7通过键连接固定在横穿于基座9的凸轮轴8上,基座9与脚踏座1、圆筒17相联,形成一密闭腔体,凸轮机构与差动变压器安装在腔体中。衔铁部件10前端是一头部嵌有可转动滚珠的圆柱体,该圆柱体与通过螺钉连接于基座9的支撑件11的沉孔面形成可动配合,衔铁通过螺纹连接于圆柱体上,在衔铁弹簧12作用下可自由作往复运动;衔铁部件10通过滚珠与偏心凸轮7边缘紧贴,可减小摩擦,使得衔铁驱动灵活;绕组13的一端卡在支撑件11的凹槽里,另一端用设有凹槽的压板14通过固定螺杆压紧;外壳是前端与支撑件11螺纹连接、后端有底盖15的圆筒17,进出线通过固定在底盖15上的电缆引入装置16引入。该器件结构简单、紧凑,外壳材料为不锈钢或黄铜、钢材经过表面光亮镀镍处理,外观精致,各螺纹连接处均设有密封圈,外壳防护等级可达到IP44以上。该器件的四杆机构3和偏心凸轮7的设计应满足脚踏板与凸轮轴的传动特性和凸轮机构的输入特性要求,当脚踏板0-26°范围内转动时,凸轮轴可在0-90°范围内转动,衔铁的位移在0-18mm范围内呈线性变化。使用时,当脚踏板2踏下角度准时,凸轮轴8转过角度准1,衔铁部件10在偏心凸轮7的推动下,带动衔铁在线圈轴线方向产生相应的线位移S,从而两副边线圈中产生感应电压差E。因此,其输出电压E与转角准基本成线性关系,能满足设计要求。
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差动变压器应用
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差动变压器位移变送器
由同心分布在线圈骨架上一初级线圈P,二个级线圈S1 和S2 组成, 线圈组件内有一个可自由移动的杆装磁芯(铁芯),当铁芯在线圈内移动时,改变了空间的磁场分布,从而改变了初次级线圈之间的互感量M,当初级线圈供给一定频率的交变电压时,次级线圈就产生了感应电动势, 随着铁芯的位置不同, 次级产生的感应电动势也不同, 这样, 就将铁芯的位移量变成了电压信号输出。
差动变压器保护装置
变压器的差动保护是变压器的主保护,是按循环电流原理装设的。 差动变压器保护主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障,同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。 在绕组变压器的两侧均装设电流互感器,其二次侧按循环电流法接线,即如果两侧电流互感器的同级性端都朝向母线侧,则将同级性端子相连,并在两接线之间并联接入电流继电浪。
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差动变压器
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参考资料
1.

张福学.传感器电子学及其应用:国防工业出版社,1990年
2.

胡万玉 差动变压器在脚踏主令控制器中的应用 电气传动自动化 2015-04-01
3.

贾惠霞; 王健; 张娟 差动变压器式位移传感器零位电压研究 仪表技术与传感器 2015-02-15
差动变压器式传感器:【图】差动变压器式传感器的工作原理与使用实例  第2张

差动变压器式传感器:差动变压器式位移传感器的工作原理

描述
  差动变压器式位移传感器是将被测位移量转换为变压器线圈的互感变化,其结构原理如图2-67所示。差动变压器位移传感器由初级线圈Lo,两个次级线圈L1、L2和插入线圈中央的铁芯组成。
  初级线圈Lo由交流电源励磁,次级线圈L1和L2反极性串联,接成差动式。当铁芯位于线圈中心位置时,两个次级线圈的磁阻相等,产生的感应电势ul、U2也相等,故传感器输出电压u。=UI-U,=0。
  当铁芯向上移动时,ul》U2;而铁芯向下运动时,U2》UI。
  由于输出电压西。=U1-U2是交流信号,必须经过放大和相位解调才能得到正负极性的输出电压,从而判断出铁芯的正负方向。
  实际上,铁芯位于中间位置时输出电压U。并不为零,而是U。,U。称为零点残余电压,一般由变压器的制作工艺和导磁体安装等问题所引起。
  差动变压器是利用磁感应原理制作的。其理论计算结果与实际制作后的参数相差很大,往往要借助试验和经验数据加以修正。
  式中W-激励电压的频率;AM-初级线圈与两个次级线圈的互感系数之差;U——初级激励电压;Rp-初级线圈的损耗电阻;/p-初级线圈的电感。
  差动变压器的灵敏度高、线性好,但存在零点残余电压。
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差动变压器式传感器: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
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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
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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
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