1.2 Эквивалентная схема индукционного датчика

Схема датчика дана на рисунке 2.

Рис. 2. Эквивалентная схема электромагнитного датчика

На схеме даны следующие обозначения:

	– сопротивление меди;
	– сопротивление потерь;
	– индуктивность обмотки возбуждения;
	– питающее синусоидальное напряжение;
	– выходное напряжение датчика;
	– коэффициент связи, В/А;
	– входной ток обмотки возбуждения;
	– ток индуктивности, создающий магнитный поток в датчике.

По эквивалентной схеме требуется рассчитать диапазон изменения выходных напряжений датчика. . Для нахождения тока и воспользуемся схемой, представленной на рисунке 1, тогда ток входной ток будет равен:

.

Фазовый сдвиг тока относительно питающего напряжения будет иметь вид:

.

Ток через индуктивность будет равен:

,

,

а фазовый сдвиг тока относительно напряжения имеет вид:

.

Тогда, согласно функциональной схеме, фазовый сдвиг между током и будет равен:

,

.

Диапазон выходных напряжений равен: .

Фазовый сдвиг, необходимый для получения управляющих напряжений, синфазных с выходным, равен .

1.3 Расчет генератора синусоидальных колебаний

Для нахождения необходимой амплитуды генератора по данным технического задания находим падение напряжения на датчике, т.е. выходное напряжение генератора. Дано и .

.

Схема генератора дана на рисунке 3. Он реализован с использованием последовательно-параллельной фазосдвигающей цепи [м/у 2885] на элементах RC.

В качестве нелинейного элемента, обеспечивающего баланс амплитуд (устойчивую работу) используются диоды VD1, VD2. Транзисторы , , включенные как эмиттерные повторители, необходимы для усиления выходного тока генератора.

Частота генератора находится [м/у 2885] из следующих соображений , где R и C – элементы последовательно-параллельной фазосдвигающей цепи.

Резисторы , обеспечивают необходимый коэффициент усиления. Если на выходе генератора задано напряжение , то на инвертирующий вход подается напряжение через делитель , , где падение напряжения на открытом диоде.

Тогда для обеспечения баланса амплитуд необходимо, чтобы выполнялось равенство:

;

, откуда .

ОУ общего применения может отдать ток в нагрузку не более 5 . Если датчик потребляет больше чем , то находим коэффициент усиления по току , для транзисторов , :

.

Максимальное напряжение для этих транзисторов должно быть больше, чем . . Полоса пропускания ОУ должна быть больше, чем - рабочая частота возбуждения датчика .

Пример расчета.

Дано: , , .

Находим: .

Задаемся , находим С:

.

Выбираем резисторы [1] , – металлодиэлектрические С2-29В: .

Выбираем конденсаторы [2] , с полиэтилентерефталатным диэлектриком с фольговыми обкладками:

.

В качестве диодов выбираем [3] диод универсальный исмпульсный КД521А. Находим отношение резисторов .

, .

Рис. 3. Схема генератора синусоидальных колебаний

Задаемся , тогда . Выбираем [1].

По максимальному ток , , выбираем транзисторы [4] КТ3102А, КТ3107А.

В качестве ОУ выбираем микросхему К544УД2А [5].