Назначение и область применения, конструкция и принцип действия индукционного датчика угла с подвижной катушкой. Вывод формул для определения величины и крутизны выходного сигнала, технические данные датчика, его погрешности, достоинства и недостатки.
Аннотация к работе
Поскольку гироприборы в большинстве случаев используют в качестве датчиков систем автоматического управления, возникают задачи измерения этих углов с высокой точностью и представления полученной информации в наиболее удобной для дальнейшего использования форме. Простейшие способы измерения углов, например с помощью круговых шкал и индексов, в современных гироприборах применяются редко.Индукционные датчики угла рамочного типа представляют собой устройства, выходной электрический сигнал которых пропорционален угловому перемещению вторичной обмотки в магнитном поле, создаваемом обмоткой возбуждения.Схемы рамочных датчиков имеют различные конструктивные варианты. Основными величинами, характеризующими работу датчика угла, являются: а) потребляемые мощность и ток при номинальных значениях напряжения возбуждения и частоты сети; Индукционный датчик с подвижной катушкой представляет собой дифференциальный трансформатор с воздушным зазором, вторичная (сигнальная) обмотка которого располагается в воздушном зазоре. В воздушных зазорах магнитопроводов располагаются плоские сигнальные катушки 3, которые крепятся на специальных кронштейнах 4 (рисунок 1, в), жестко связанных с помощью рычага 5 с осью 6, угол поворота которой требуется измерить. Элементы рамочных датчиков имеют следующее конструктивное решение: катушки - плоские, прямоугольной или круглой формы; обмотка катушек выполняется медным проводом, диаметром порядка 0,03…0,05 мм (для сигнальных катушек) и 0,08…0,12 мм (для катушек возбуждения).На рисунке 2 представлен вид сверху на правую сторону сигнальной катушки и торец правого полюса нижней части магнитопровода датчика. В центральном (нулевом) положении рамки датчика часть потока возбуждения (первая), которая пронизывает площадь 1, 2, 2", 1", сцепляется со всеми витками сигнальной катушки, часть потока, которая пронизывает тело намотки, т. е. площадь 2, 3, 3", 2" (вторая), сцепляется лишь с частью витков. В сигнальной катушке э. д. с. индуцируют только первая и вторая части потока. При центральном положении сигнальной катушки э. д. с, наводимые в ней левой и правой ветвями потока возбуждения, будут равны по величине и противоположны по направлению. При смещении сигнальной катушки, например, влево (см. рисунок 2), часть потока правого полюса, которая совсем не сцеплялась с витками сигнальной катушки, увеличивается, а часть потока, которая полностью сцеплялась, уменьшается.[1] Обычно в датчиках, дифференциальных по э. д. с, для получения большего числа потокосцеплений, а следовательно, и большей крутизны, ширина намотки с каждой из сигнальных катушек составляет больше половины ширины полюса, т. е. с>а/2. Кроме того, между сигнальными катушками имеется изоляционный промежуток шириной t (рисунок 4). U1I =E1-E2, (1) где и Е2 - э. д. с, наведенные соответственно в левой и правой сигнальных катушках. Определим величины и Е2, предположив, что сигнальные катушки имеют прямоугольную форму, а кронштейн с сигнальными катушками повернулся по часовой стрелке на малый угол ? так, что линейное перемещение рамки слева направо составляет величину ?? (см. рисунок 4). Число витков сигнальной катушки, содержащихся в контуре dx, равно: wdx = , (4) где k3 - коэффициент заполнения окна сигнальной катушки; h - толщина сигнальной катушки; q - сечение провода сигнальной катушки.Напряжение возбуждения в В 40 40 Максимальный ток возбуждения в А 0,09 0,09Всем описывающим электроэлементам присущи погрешности, которые по физическим причинам можно разделить на четыре основные группы: а) погрешности, вытекающие из принципа работы датчика; Для выше рассмотренных типов датчиков погрешности, вызывающие нарушение этой пропорциональности, которая чаще всего выражается линейным законом, не связаны с принципом работы датчиков, а являются следствием влияния причин последующих групп. Поэтому нелинейность кривой намагничивания, приводит к увеличению остаточного напряжения датчиков. Следует отметить, что все явления, связанные с искажением кривой намагничивания, в датчиках рамочного типа проявляются в значительно меньшей степени, чем в других датчиках. Асимметрия, вводимая полями рассеяния в общую картину поля датчика, вызывает появление асимметрии и нелинейности выходного напряжения датчика при повороте ротора.Это объясняется тем, что рамка не имеет ферромагнитных масс и, следовательно, не создает электромагнитного момента; магнитоэлектрический момент рамочного датчика незначителен, так как токи в сигнальной катушке малы. Величина нулевого сигнала, обусловленного наличием высших и четных гармоник, в рамочных датчиках также ниже, так как магнитная цепь датчика даже при высоких индукциях в магнитопроводе остается линейной за счет большого воздушного зазора, составляющего величину порядка 2-3 мм. Следует также отметить большое потребление энергии рамочным датчиком. Выходной сигнал рамочного датчика имеет незначительную мощность, и поэтому всегда подается на промежуточный усилитель, который должен обладать большим входным сопротивление
План
Содержание
Введение
1. Теоретическая часть
1.1 Назначение и область применения
1.2 Конструкция индукционного датчика угла с подвижной катушкой
1.3 Принцип действия индукционного датчика угла с подвижной катушкой
1.4 Вывод формул для определения величины и крутизны выходного сигнала
1.5 Технические данные индукционных датчиков угла рамочного типа
1.6 Погрешности индукционного датчика угла с подвижной катушкой
1.7 Достоинства и недостатки рамочного датчика угла
2. Расчетно-конструкторская часть
2.1 Расчет параметров катушек и воздушного зазора
2.2 Расчет выходных параметров
Заключение
Список использованных источников
Введение
В гироскопических приборах наиболее широко применяются индукционные датчики угла и значительно реже фотоэлектрические, потенциометрические, емкостные.
Информация о физических величинах измеряемых гироприборами, содержится обычно в углах поворота одних конструктивных узлов гироприборов относительно других. Поскольку гироприборы в большинстве случаев используют в качестве датчиков систем автоматического управления, возникают задачи измерения этих углов с высокой точностью и представления полученной информации в наиболее удобной для дальнейшего использования форме.
Простейшие способы измерения углов, например с помощью круговых шкал и индексов, в современных гироприборах применяются редко. Широкое применение нашли различные типы специальных преобразователей угла поворота механических углов в электрический сигнал.
Такие преобразователи являются датчиками угла. Обычно ДУ состоят из двух частей: статора, устанавливаемого на неподвижной части, и ротора, устанавливаемого на подвижной части.
В данной работе рассматривается и производится расчет обмоток и параметров индукционного рамочного датчика угла: величины зазора между статором и ротором, эффективного числа витков обмотки возбуждения, эффективного число витков вторичной обмотки, сечение провода обмотки возбуждения, длины пакета статора.