Индуктосины

Используются в металлорежущих станках для контроля линейных и угловых перемещений с высокой точностью (до 1 мкм для линейных индуктосинов).

Индуктосин (ИС) – это воздушный датчик (без магнитопровода) с печатными обмотками, которые наносятся на изоляционные пластины (линейные, круговые), располагаемые с зазором 0,1 – 0,5 мм (рис. 2.26). В ИС используется принцип электрической редукции, заключающийся в том, что одному периоду изменения положения (обороту или шагу) механизма соответствует несколько периодов изменения выходного электрического параметра датчика положения.

На линейке ИС выполняется одна обмотка, а на головке – две обмотки с пространственным сдвигом на 1/4 шага (см. рис. 2.26, б). Токи в соседних проводниках сдвинуты по фазе на 180 (имеют противоположное направление).

Напряжение питания повышенной частоты (5 20 кГц) можно подавать как на обмотки съемника (двухфазное), снимая с однофазной обмотки линейки выходное напряжение, так и наоборот, когда однофазное напряжение питания подается на обмотку линейки.

ИС может работать в фазовом или амплитудном режиме.

При использовании фазового режима на пространственно сдвинутые обмотки головки подаются напряжения возбуждения со сдвигом по фазе на :

(2.3)

где , – амплитуда и круговая частота питающего напряжения.

С выхода ИС снимается напряжение

(2.4)

где α – угловое положение подвижного элемента ИС относительно начала шага или оборота (в эл. град.). Для линейного ИС

, (2.5)

где x – перемещение головки относительно начала шага (перемещение объекта); s – шаг обмотки (принимается обычно равным 2 мм).

Из выражения (2.4) с учетом (2.3) после преобразований получим зависимость выходного напряжения от перемещения объекта

, (2.6)

где  – фаза выходного напряжения (для круговых ИС ).

В амплитудном режиме работы ИС на обмотки головки подаются напряжения питания со сдвигом по фазе, равным  (в противофазе). Амплитуда выходного напряжения для круговых ИС определяется выражением:

, (2.7)

где – максимальная амплитуда; – угловое перемещение головки относительно заданного углового положения ₃ (начального угла установки ИС).

Рис. 2.26. Линейный индуктосин: а – конструктивное исполнение; б – взаимное расположение обмоток

2.3.5. Емкостные датчики

Чувствительным элементом емкостных ДП является плоский (или цилиндрический) конденсатор, емкость которого изменяется под воздействием перемещающегося объекта. Для плоского конденсатора емкость определяется выражением:

(2.8)

где s – площадь взаимного перекрытия пластин; d – расстояние между пластинами; – относительная диэлектрическая проницаемость среды между пластинами; – диэлектрическая проницаемость вакуума.

Любой из параметров выражения (2.8) может изменяться при приближении объекта к датчику. Широкое применение в схемах технологической автоматики получили емкостные ДПО (выключатели), работающие на принципе изменения диэлектрической проницаемости. Так действует, например, емкостная защита стрелы экскаватора от удара ковшом, емкостная защита человека от попадания в запретную зону. В приведенных примерах при приближении объекта к датчику емкость защитной антенны изменяется вследствие изменения диэлектрической проницаемости среды.

В емкостных ДП чувствительный элемент включается в одно из плеч измерительного моста, питаемого высокочастотным источником, для повышения чувствительности датчика. Выходной сигнал моста через усилитель включается в схему контроля или управления.