Delist.ru

Анализ и синтез фазовых датчиков механических величин с бегущим магнитным полем для информационно-измерительных и управляющих систем (07.09.2007)

Автор: ГОРЯЧЕВ ВЛАДИМИР ЯКОВЛЕВИЧ

вдоль информационной линейки:

а – равномерное; б – линейное; в – синусное; г – косинусное

витков. Определение электрических параметров датчиков с дискретным распределением удельных проводимостей и получение передаточной функции датчиков являются весьма сложными задачами.

По результатам исследований, представленных во второй главе, следует сделать заключение о том, что электромагнитная система с плоскопараллельным бегущим магнитным полем и неоднородным магнитопроводом позволяет использовать фазовый информационный признак выходного сигнала для измерения параметров линейных и угловых перемещений.

Для анализа электромагнитной системы с плоскопараллельным бегущим магнитным полем введены удельные параметры. Магнитная линия с распределенными параметрами в общем случае может рассматриваться как совокупность однородной и неоднородной магнитных линий. Самое широкое распространение получили равномерное распределение витков, синусоидальное распределение витков и линейное распределение намагничивающих сил.

В третьей главе определено функциональное назначение элементов базовой модели распределенной линии с плоскопараллельным бегущим магнитным полем и их параметров.

Конструкция базовой электромагнитной системы, позволяющей получить бегущее плоскопараллельное магнитное поле и разработать ряд датчиков различного назначения, показана на рисунке 4.

Рисунок 4 – Конструкция базовой электромагнитной системы:

1 – синусная обмотка; 2 – косинусная обмотка;

3 – равномерная обмотка; 4 – магнитопровод

Базовая электромагнитная система с поперечным бегущим магнитным полем состоит из информационной линейки и магнитного шунта.

Синусная и косинусная обмотки, питаемые двухфазным напряжением, создают бегущее магнитное поле, силовые линии которого замыкаются в плоскости, перпендикулярной оси информационной линейки.

Для проектирования измерительных устройств и, прежде всего, блоков обеспечения функционирования системы необходимо знать условия работы и технические требования к устройству. Определение электрических параметров датчика является одной из основных задач для формирования требований к генератору.

Рабочая индуктивность синусной обмотки определяется выражением

– расстояние от начала рабочей части линейки до середины шунта.

Взаимная индуктивность между обмотками определяется уравнениями:

– взаимные индуктивности равномерной, синусной и косинусной обмоток.

Анализ полученных соотношений позволяет сделать несколько выводов.

Базовая электромагнитная система с однородным магнитопроводом образует бегущее плоскопараллельное электромагнитное поле. Нарушение однородности магнитопровода приводит к изменению взаимодействия обмоток электромагнитной системы, что позволяет определить местоположение нарушения однородности. Электромагнитную систему можно рассматривать как совокупность однородного и неоднородного магнитопроводов.

Рисунок 5 – Схема замещения измерительной системы

В четвертой главе рассматриваются свойства элементов, параметров и передаточных функций измерительных систем, синтезированных на основе фазовых датчиков с бегущим магнитным полем. Схема замещения базовой электромагнитной системы представлена на рисунке 5.

. Обобщенная система уравнений для вычисления токов источников и приемников будет выглядеть следующим образом:

– полные сопротивления равномерной, синусной и косинусной обмоток.

равны нулю, обобщенный выходной ток определится уравнением

– максимальное значение собственной индуктивности синусной обмотки.

по следующему закону:

Ток косинусной обмотки можно определить с помощью формулы

Рисунок 6 – Изменение токов обмоток датчика

при изменении положения шунта

вдоль информационной линейки:

а – ток синусной обмотки; б – ток косинусной обмотки

Большей наглядностью обладают векторные диаграммы токов синусной и косинусной обмоток, представленные в полярной системе координат на рисунке 6. Как следует из рисунка, при изменении положения шунта концы векторов токов описывают окружности.

Передаточная функция, устанавливающая связь между перемещением и аргументом выходного напряжения сбалансированного датчика, работающего в двухфазном режиме, может быть выражена в неявной форме:

По уравнениям, представляющим передаточные функции, достаточно просто составляются эквивалентные схемы замещения измерительной системы.

Эквивалентная схема замещения датчика, работающего в однофазном режиме, и эквивалентная схема замещения датчика, работающего в двухфазном режиме, представлены на рисунке 7.

Рисунок 7 – Эквивалентные схемы замещения датчика,

работающего в однофазном режиме (а) и в двухфазном режиме (б)

Схема замещения системы, работающей в однофазном режиме, отличается от схемы замещения измерительной электромагнитной системы, работающей в двухфазном режиме, только расположением источника питания. Определен оптимальный режим работы генератора измерительной системы. Выявлены пути улучшения метрологических характеристик измерительной системы. Получена передаточная функция измерительной системы на основе фазовых датчиков с бегущим магнитным полем.

Пятая глава посвящена анализу систематической погрешности измерительных систем механических величин с фазовыми датчиками.

Анализируя конструкцию фазовращателя, можно с полной уверенностью сказать о том, что амплитуда выходного напряжения фазовращателя, питаемого двухфазным напряжением, будет неизменной, а его начальная фаза будет без погрешностей определять положение шунта на информационной линейке в том случае, если:

загрузка...