Электромагнитті датчиктер
Электромагнитті датчиктердің жұмыс
істеу негізі элементтерге механикалық ықпал ету арқылы түзілетін
магнитті тізбектің сипатына байланысты болады.
Электромагнитті датчиктердің орын ауыстыруы болат немесе
пермаллоелы тілімше, феррит немесе басқа ферромагнитті
материалдан және бір немесе бірнеше орамадан істелінген магнит сым
өзегінен тұрады. Магнит сымның орын ауыстыруы өңдегіштің кіру
мөлшері болып есептелетін жылжымалы элеметі бар. Ондай
датчиктердің индуктивті және трансформаторлы екі түрі болады.
Принцип работы индуктивті датчиктердің жұмыс істеу тәртібі 4.9
суретінде берілген. Жылжымалы элемент зәкірдің жылжуы өзектің
жылжымайтын бөлігіне қарағанда магнит сымындағы ауа
саңылауының еніне өзгеріс әкеледі. Бұл өз кезегінде шығу көлемі
болып есептелетін датчиктер орамасы индуктивтігінің өзгерісін
тудырады (сондықтан да оны «орын ауыстырудың индуктивті тетігі»
деп атайды). Зәкірдің орын ауыстыру кезіндегі магниттік ағым өзгерісі
4.9 суретте жіңішке сызық сызбасымен көрсетілген.
95
4.9-
сурет. Саңылау ауданы өзгерген
индуктивті
тетік
жұмысының
сызбасы
4.10-
сурет. Саңылау ені өзгерген
индуктивті тетік жұмысының
сызбасы
Кішкене саңылаулар тұсындағы өзгеру функциясы сызықтық
болады. Сондықтан ондай тетіктер 0,01 мм-ден бірнеше миллиметрге
дейінгі орын ауыстыруды өлшеу үшін қолданылады.
15 ...20 мм дейінгі орын ауыстыруды өлшеу үшін өзгермелі
саңылау ауданы бар индуктивті тетіктер қолданылады. ( 4.10 сурет).
Магнит сым саңылауына енгізілетін жылжымалы элементтің жайы
кіру параметрі болып есептеледі.100 мм дейінгі орын ауыстыруды
өлшеу үшін соленоид түріндегі индуктивті тетік қолданылады. (4.11
сурет). Оларда ораманың индуктивтігі жылжымалы өзектің соленоид
бөлігіне кіргізілген х ұзындығына тіке шамалас. Индуктивті тетіктер
өзгермелі кернеу көзінен қуат алады.
Олардың индуктивтігі нөлден бастап зәкірдің бастапқы күйін қоса
алғандағы кез келген жағдайда жақсы болғандықтан, олар тіпті кіру
параметрінің нөлдік мәнінде де үлкен шығыс сигналын
қалыптастырады. Бұл кемшілікті ыңғайластыра қосылған екі
жылжымайтын орамалы өзекте қолданылатын дифференциалдық
тетіктерді пайдалану арқылы айтарлықтай азайтуға болады. ( 4.12
сурет) Зәкір өзектердің ортасында, олардан бірдей қашықтықта
орналасқандықтан өзектердегі магнитті ағымның бастапқы жайы
бірдей болады. Сондықтан орамалардағы индуктивтік пен олардағы
кернеу бірдей, ал бұл кернеулердің айырмашылығы нөлге тең болады.
^вых
4.11-
сурет.
Индуктивті
тетіктің
солеонит түріндегі жұмыс кестесі
96
4.12-
сурет. Дифференциалды индуктивті датчиктің жұмыс сызбасы
Бұл кемшілікті ыңғайластыра қосылған екі жылжымайтын орамалы
өзекте қолданылатын дифференциалдық тетіктерді пайдалану арқылы
айтарлықтай азайтуға болады. ( 4.12 сурет) Зәкір өзектердің ортасында,
олардан бірдей қашықтықта орналасқандықтан өзектердегі магнитті
ағымның бастапқы жайы бірдей болады. Сондықтан орамалардағы
индуктивтік пен олардағы кернеу бірдей, ал бұл кернеулердің
айырмашылығы нөлге тең болады
Зәкір өзектердің бірінің жағына жылжығанда өзектегі магниттік
ағым артады да, екіншісіндегі азаяды. Ондағы орамалардың
индуктивтігі мен кернеудің әртүрлі болуы, шығыс сигналының пайда
болына алып келеді. Өте үлкен орын ауыстыруларды (мысалы, металл
кесетін білдек құралкүймешігінің орын ауыстыруы) тісті өзегі бар
индуктивті тетіктің көмегімен өлшеуге болады. ( 4.13 сурет). Тетік
білдек тұғырына бекітілген тісті сызықтың бойымен қозғалғанда оның
орамасының индуктивтігі қайта-қайта өзгеріп отырады. Тетік өзегінің
шеті сызық тістерінің үстінде болғанда орама индуктивтігі жоғарылап,
ал өзек тістердің ортасына қарай ауғанда индуктивтік азаяды.
Тізбектегі ток сәйкесінше айырма (импульс) қалыптастырып, аздан
көпке ауысады.
Рис. 4.13. тісті өзегі бариндуктивті датчиктің жұмыс сызбасы
97
4.14-
сурет.
Трансформаторлық
датчиктің жұмыс тсызбасы
Бір импульс тетіктің бір
тістік орын ауыстыру қадамына
сәйкес келеді. Ондай тетіктің
шығу
көлемі
орамалар
тізбегіндегі ток айырмасының
(импульстер)
санына
тең.
Өлшеу дәлдігі тіс қадамына
байланысты. Барлық индуктивті
тетік — параметрлік, өзгермелі
кернеу
көздерінен
немесе
кернеудің
кіріктірме
өңдегішінен қуат алады.
Шығу сигналының үлкен мәні, жоғары сезімталдық, сенімділік пен
қарапайымдылық (олардың кемшілігі 1 %-дай ғана) индуктивті
тетіктердің артықшылығы болып саналады. Трансформаторлық
тетіктерде магнит сымының жылжымайтын бөлігіне қатысы бар
жылжымалы элементтің орын ауыстыруы кезінде орамалардың өзара
индуктивтігінің өзгеруі құбылысы қолданылады. (4.14 сурет).
Орамалардың бірі (бастапқы) өзгермелі кернеу көзінен қуаттанады,
екіншінен орамнан шығу сигналы алынады Тетіктің сыртқы түрі
қажетті көлемде өзгермелі кернеу алуға арналған қарапайым
трансформаторға ұқсайды. Бірақ магнитті сымдағы ауа саңылауы,
ондағы магнитті ағым индуктивті тетіктегідей болғандықтан,
саңылаудың көлеміне тәуелді болады. Саңылау кіші болған сайын
магниттік ағым көп болады және екінші орамада үлкен
электрқозғаушы энергия пайда болады және керісінше де болады.
Осылайша, трансформаторлық тетіктің кіріс мөлшері болып магнитті
сымның жылжымалы элементінің орын ауыстыруы, шығыс мөлшері
болып екінші орама шығысындағы кернеу саналады. Орын
ауыстырудың өлшеу аумағы миллиметрдің жүзден бір бөлігінен
бірнеше миллиметрге дейін болады. 100 мм және одан көп орын
ауыстыруды өлшеу үшін бөлінген магниттік параметрлері бар
тансформаторлы тетіктер пайдаланылады (4.15 сурет). Олардың екінші
орамасы жылжымалы және магниттік ағымдағы ұсақ сызық
сызбаларымен көрсетілген магниттік сыммен сырғиды. Магнит сым
айналасындағы кеңістікте әдеттегідей, жылжымалы ораманы тізетін
магнит өрісі болады. Ораманың сол жағы арқылы өтетін магнитті ағым
сол орамада пайда болатын электрқозғаушы энергия (ЭҚЭ) тәрізді
жоғары болады (тетіктің шығу сигналы).
98
^вых
4.15-
сурет. Трансформаторлық тетіктің бөлінген магниттік
параметрлермен жұмыс сызбасы
Орама арқылы өтетін магнитті ағым оңға ойысуына қарай азаяды
және оң жақтағы ең шеткі қалыпта ол аз болғандықтан сәйкесінше
шығыс сигналы да аз болады.
Трансформаторлық тетіктер құрылымы мен сипаттамасы бойынша
индуктивтіге өте ұқсас болады және де дифференциалды бола алады.
Бұл да олардың сипаттамасын арттырады. (4.16 сурет). Бірақ
трансформаторлық тетіктерді индуктивті тетіктерге қарағанда
генераторлық түрге жатқызуға болады. Олар өз жұмыстары үшін
кернеу көзінің болуын қажетсінгенмен, дәл тетік шығуындағы сигнал
оңай өлшеуге болатын белсенді электрқозғаушы қуат болғандықтан, ол
орын ауыстырушы трансформаторлық тетіктердің, әсіресе, бақылау
мен басқарудың автоматты жүйелеріндегі дифференциалдылардың
кеңінен тарауына алып келді.
4.16-
сурет. Дифференциалды трансформаторлық тетіктің жұмыс сызбасы
| 
