ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4

Дослідження диференційного індуктивного давача (регулятора)

Мета

1. Дослідження диференційного індуктивного давача (перетворювача] й використання його для активного контролю розмірів деталей.

2. Ознайомлення з конструкцією та принципом дії індуктивного

3. Знімання дослідним шляхом вихідної характеристики давача при двох значеннях напруги живлення

4. Визначення ціни поділки і чутливості, а також встановлення впливу напруги на точність роботи давача.

Короткі теоретичні відомості

Принцип дії індуктивних давачів полягає в зміні їх індуктивності та взаємоіндукції. Вони працюють з допомогою струму і широке використовуються в приладах автоматики для вимірювання малих кутових і лінійних механічних переміщень. Також можуть використовуватися для вимірювання та контролювання родини, газу, температури, зусилля, швидкості, прискорення та ін.

До переваг індуктивних давачів відносять: простоту конструкції й надійність у роботі, так як відсутній ковзаючий контакт; відносно велику величину потужності на виході давача, що дає можливість підєднувати безпосередньо до нього контрольний прилад; можливість живлення промисловою частотою. Недоліком простого індуктивного давача є залежність його характеристики від частоти джерела живлення, що впливає на точність роботи.

Простий індуктивний давач, виконаний на одному осерді, являє собою магнітний ланцюг із повітряним зазором (рис.4.1.а). Цифрами позначено: 1 - магнітопровід; 2 - якір; 3 - котушка індуктивності; 4 - навантаження (вимірювальний прилад). Магнітопровід і якір виготовлені з магнітом'якого матеріалу. Вихідним параметром індуктивного давача є зміна індуктивності L (або повного опору Z) обмотки осердя при зміні величини повітряного зазору (і як результат - зміна струму Ін або напруги на виходу).

За наявності невеликого зазору індуктивність котушки L (дроселя) із змінним зазором без урахування реактивного опору, зумовленого втратами на вихрові струми й гістерезис, визначиться:

Магнітний потік:

Підставивши (2) і (3) в (1), одержимо значення індуктивності дроселя:

На основі аналізу отриманого виразу можна зробити висновок, що при незмінних конструктивних параметрах давача та при постійній напрузі джерела живлення струм у колі навантаження залежить від величини повітряного зазору

Ця залежність відображається графічно і називається вихідною характеристикою давача

Змінити повітряний зазор можна шляхом переміщення якоря, що використовується в давачах переміщення. Якщо в повітряний зазор помістити феромагнітне тіло, розміри якого незмінні, а змінюються тільки властивості матеріалу, то такий давач може бути використано для визначення складу даного матеріалу.

Звичайно робочу точку індуктивного давача вибирають посередині прямолінійної характеристики (див. рис.4.1б, точка В). Цій точці відповідає початковий струм навантаження

Перевагами розглянутих вище індуктивних давачів є:

- висока чутливість;

- надійність роботи;

- тривалий термін служби;

- велика потужність на виході (до сотень вольт-ампер).

Недоліки:

- нелінійність характеристики;

- наявність струму холостого ходу на виході датчика при нульовому положенні якоря, тобто при 4х=0;

- необхідність значних зусиль для переміщення якоря, так як у процесі роботи датчика на якір діє тягове зусилля з боку електромагніту.

Вказані недоліки відсутні в реверсивних (двотактових) датчиках, які можуть бути виконані або за диференційною (рис.4.2а), або за мостовою (рис.4.2б) схемах, у принципі давач являє собою сукупність двох нереверсивних давачів із загальним якорем. При використанні Ш-подібного і сталевого магнітопроводу розміри датчика зменшуються, крім того, полегшується технологія намотування котушки. Диференційний індуктивний ткач потребує два окремих джерела напруги U~/2, для чого в схемі і див.рис.4.2а) використовують трансформатор ТР. Схему, зображену на цис.4.2б виконано за принципом мостової схеми на змінному струмі.

При середньому положенні якоря індуктивний опір обох котушок однаковий і струм, який протікає в колі навантаження Ін=0. Тягові зусилля, які діють на якір від двох котушок, взаємно компенсуються по всьому діапазону переміщення якоря. Однак треба відзначити, що повна сил можлива тільки при середньому положенні якоря. При його відхиленні якоря в той чи інший бік від середнього положення величина індуктивного опору котушок і в навантаженні з'являється амплітуда якого пропорційна зміщенню якоря від середнього положення.

Використання мостових і диференційних схем дозволяє значно розширити лінійну ділянку статичної характеристики індуктивного давача.

Крім цього такі давачі мають більшу чутливість і меншу температурну похибку, більшу точність.

Статичну характеристику реверсивного давача зображено на рис.4.2в (крива 3). Ця характеристика (загальна) побудована шляхом алгебраїчного гумування ординат характеристик кожного з нереверсивних давачів (1 і 2). Чутливість реверсивної схеми в два рази більша, ніж нереверсивно. При використанні фазочутливих детекторів можна фіксувати не тільки величину, але й напрям зміщення якоря за допомогою приладу, з нульовою позначкою посередині шкали.

До недоліків реверсивних давачів відносяться:

1.Технологічна складність установки на нуль (Ін0). Пояснюється тим, що в процесі налагодження схеми важко забезпечити рівність активних і реактивних опорів.

2.Наявність струму розбалансу через неповну симетрію схеми (при

3.Зменшення чутливості схеми при збільшенні

4.Низький к.к.д. через втрати в опорах мостових давачів (їх чутливість в 2 рази менша, ніж диференційних).

Опис експериментального обладнання

Прилад АНІТНМ 357/ДІ-І призначений для контролю розмірів деталі в процесі шліфування методом вирізування. В комплект входять два основних вузли: давач ДУ-2 і електронний перетворювач - блок АНІТУМ-357, що містить підсилювач, електронне реле ЕР, вимірювальний прилад.

У приладі АН1ТУМ 357/ДІ-І порівнюються моменти співпадання розміру виробу з розміром еталона, що характеризується балансом вимірювального моста змінного струму, утвореного обмотками диференційного трансформатора і котушки диференційного давача.

Сигнал, що надходить в електронний блок, позв’язаний із розміром виробу й використовується для керування електромеханічним реле, що видає команди керування верстатом. Водночасно сигнал надходить на вимірювальний прилад, який служить для візуального контролю за обробкою деталі.

Величина струму, що протікає через вимірювальний прилад, визначається плітудою сигналу, який залежить від переміщення якоря давача відносно токи балансу.

Технічна характеристика приладу АШТІМ 557/ДІ-І.

Хід виконання роботи

1.Ознайомитися з конструкцією та принципом роботи різних типів індуктивних давачів.

2.Зняти покази вимірювального приладу залежно від переміщення якоря давача три рази і вивести середнє значення.

3.Визначити чутливість приладу в межах прямолінійної ділянки характеристики за формулами

1.Встановити за допомогою регулюючого гвинта якір давача в положення "нульової” поділки (позначка на приладі АНІТІМ 357).

2.Переміщувати якір давача в крайнє верхнє положення, через кожні0,02 мм фіксувати покази вимірювального приладу. Отримані дані записати в таблицю 1.

3.За формулою (4.10) встановити чутливість і ціну поділки вимірювального приладу.

Опрацювання дослідних даних

1.Скласти принципову електричну схему дослідної установки.

2.Перелічити обладнання та прилади, використані в роботі.

3.Зняти показники вимірювання, дані записати в табл. 4.1.

4.За допомогою формул встановити чутливість і ціну поділк вимірювального приладу.

5.На основі показників приладу нарисувати функціональну вихідн характеристику давача при різних значеннях напруги.

6.Зробити науковий висновок.

Контрольні запитання.

1.У чому полягає принцип дії індуктивного давача?

2.Які переваги та недоліки індуктивних давачів?

3.Пояснити будову індуктивного давача?

4.Яким шляхом побудовано характеристику реверсивного давача?

5.Які недоліки реверсивних давачів?

6.Пояснити принцип роботи приладу АНІТУМ - 357.

7.Яким чином можна змінити повітряний зазор, що використовуєш в давачах переміщення?

8.Де вибирають робочу точку індуктивного давача?

9.Яку функцію виконує сигнал, що надходить в електронний блок?

10.Від чого залежить величина індуктивного опору котушки.

Використана література

1.В.М. Шляндин. Элементы автоматики и счетно решающие устройства. - Машиностроение, 1967.

2.А.М. Туричин. Электрические измерения неелектрических величин. - Энергия, 1966.

3.А.Н. Малов, Ю.В. Иванов. Основы автоматики и автоматизации производственных процессов. - М.: Машиностроение, 1974.

4.Л.И.Волчкевич и др. Комплексная автоматизация производства. - М.: Машиностроение, 1983.