FS-C322-W感应式传感器的工作原理
时间:2023-01-29 阅读:220
感应式传感器通常被用来测量位置或速度,特别是在恶劣的环境中。对于许多工程师来说,感应式位置传感器的术语和技术可能会令人困惑。在这篇文章中,解释了各种类型的感应式传感器,阐述了他们的工作原理,以及他们各自的优势和弱点。
感应式位置和速度传感器有各种各样的形状、尺寸和结构。所有的感应式传感器都可认为是基于变压器原理工作的,是通过一种基于交流电流感应的物理现象。1830年Michael Faraday发现这个现象,他发现一个载流导体可以在另一个个导体中“感应”出电流。Faraday的发现被应用于电动机和发电机,以及感应式传感器中用于位置和速度测量。
感应式传感器包括简单的接近开关、可变电感传感器、可变磁阻传感器、同步器、旋转变压器、旋转和线性变差变压器(RVDT和LVDT),以及新一代感应式编码器(IncOder)。
在一个简单的接近传感器(接近开关)中,传感器电源在线圈(绕组)中产生交流电流。当一个导体或者导磁性物体,比如一个钢盘,接近线圈时,就会改变线圈的阻抗。当到达一个阈值时,输出一个信号,表明物体存在的一个信号。接近传感器通常用于检测金属物体的存在与否,而输出通常会模拟一个开关动作。这种传感器广泛应用于传统开关中电气触点会有问题的场合,尤其是存在大量灰尘或水的场合。有机会你会在汽车清洗站,或者当你登上飞机时看看飞机起落架,你就会看到很多的感应式接近开关传感器。
可变电感和可变磁阻传感器通常会产生一个导体或磁性可渗透性物体(通常是钢棒)与线圈之间相对位移成比例的电信号。与接近传感器一样,线圈通以交流电流,线圈的阻抗与物体与线圈之间的相对位移成正比。这种传感器通常用于测量活塞杆在缸体中的位移,例如在气动或液压系统中,整个线圈外径可以放置在活塞杆中心孔内。
同步器则是当线圈之间有相对位移时,测量线圈之间的电磁耦合来工作的。线圈通常是旋转的,并且需要在运动和静止部件(通常称为转子和定子)有电气引线。同步器可具有的准确度,用于工业计量、雷达天线和望远镜应用中。同步器价格非常昂贵,现在越来越少见,基本上已经被无刷旋转变压器取代。无刷旋转变压器是感应式传感器的另一种形式,但电气引线仅是在定子绕组上。
LVDT、RVDT和旋转变压器测量初级绕组和次级绕组之间感应耦合的变化来工作的。初级绕组能量耦合到次次绕组,但是耦合到每一个次级绕组的能量与导磁物体的相对位移成比例。在一个LVDT中,通常是一个穿过绕组内孔的金属棒。在一个RVDT或旋转变压器中,通常是一个特殊形状的转子或磁极片,相对于沿转子圆周布置的线圈旋转。LVDT和RVDT的典型应用包括飞机副翼、发动机和燃油控制的液压伺服系统中。旋转变压器的典型应用是无刷电机换相。
感应式传感器的一个显著优点是,相关信号处理电路不需要靠近感应线圈。这使得感应线圈可以位于恶劣的环境中,而其他的传感器技术可能不适合这种环境,比如磁性或光学传感器,因为它们要求比较脆弱的硅基电子电路位于测量点。