Le principe de fonctionnement des capteurs électromagnétiques. Systèmes de suivi avec capteurs électromagnétiques

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Les capteurs électromagnétiques présentent les avantages suivants : simplicité et faible coût de conception, résistance mécanique, grande fiabilité grâce à la capacité de capter le signal de sortie sans contacts glissants, capacité d'alimentation à partir d'un réseau industriel avec une fréquence de 50 Hz, capacité pour obtenir une puissance de signal de sortie suffisamment élevée, la capacité de travailler à la fois dans la plage des petits (fractions de mm) et des grands (mètres) mouvements.

Les capteurs électromagnétiques sont les plus largement utilisés pour déterminer la position du joint lors du soudage de joints bout à bout sans arêtes de coupe.

Le capteur électromagnétique est une bobine d'un démarreur magnétique de type PM-O pour une tension de 380 V. Pour éviter la panne de la bobine, elle est recouverte d'époxy, laissant deux fils flexibles. Le capteur électromagnétique est fixé de manière fixe sur le tronc inférieur de la machine à souder avec une pince et relié par des fils à un dispositif indicateur, qui est installé sur le capot supérieur du corps de la machine.

Le capteur électromagnétique représenté sur la Fig.

Capteurs inductifs simples.

Les capteurs électromagnétiques (inductifs, transformateurs, inductifs, magnétoélastiques) sont largement utilisés dans les systèmes d'automatisation.

Circuits équivalents des capteurs électromagnétiques. a - capteur inductif papillon. b - capteur de transformateur différentiel. s - capteur inductif différentiel.

Les micros électromagnétiques sont des conceptions simples et robustes qui permettent parfois un fonctionnement sans amplificateurs ou avec des circuits d'amplification très simples. Plus dessins simples fonctionnent directement à partir d'une tension alternative industrielle (par exemple 50 ou 400 Hz), qui peut fournir plus de puissance et de puissance de signal. Les capteurs pour des fréquences d'alimentation plus élevées (par exemple 5 ou 50 kHz) sont généralement conçus comme appareils supplémentaires dans des systèmes de laboratoire complexes pour mesurer de nombreuses grandeurs mécaniques.

Les capteurs électromagnétiques reçoivent des informations sur le joint ou la surface du produit suite à la modification des paramètres champ magnétique généré par le capteur lui-même.

Les capteurs électromagnétiques enregistrent les signaux électromagnétiques de DP à l'aide d'une antenne. Cette méthode est l'une des méthodes les plus anciennes et les plus pratiques pour enregistrer la DP, car fournit des mesures à distance sans connexion à l'objet. Ces dernières années, il y a eu une transition vers l'utilisation d'une gamme de fréquences allant de plusieurs centaines de mégahertz à plusieurs gigahertz. Dans cette gamme de fréquences, le niveau d'interférence est beaucoup plus faible et il est possible d'utiliser des antennes à forte directivité, qui permettent de localiser la source du signal avec une précision de plusieurs dizaines de centimètres. Ces capteurs sont les plus sensibles aux défauts des parties extérieures de l'équipement (comme les traversées et les isolateurs), les signaux des défauts situés à l'intérieur du réservoir métallique sont fortement atténués.

Les capteurs électromagnétiques (tachymètres-fréquencemètres) à aimant permanent sont les plus fiables en fonctionnement, car ils n'ont pas de pièces frottantes et consomment peu d'énergie pour leur travail.

Des capteurs électromagnétiques sont utilisés pour contrôler le débit de liquides électriquement conducteurs purs et de suspensions de boues contenant des inclusions solides, y compris non conductrices.

Les capteurs électromagnétiques sont conçus pour convertir le mouvement en un signal électrique en modifiant les paramètres du circuit électromagnétique. Ces modifications peuvent consister par exemple à augmenter ou diminuer la résistance magnétique RM du circuit magnétique du capteur lors du déplacement du noyau. Si ce n'est pas le noyau qui bouge, mais l'enroulement, alors la liaison de flux de l'enroulement change. À la suite de tels mouvements, l'inductance de l'enroulement L ou son inductance mutuelle M avec l'enroulement d'excitation change. Par conséquent, dans la littérature technique, les capteurs électromagnétiques sont souvent appelés inductifs.

1. Introduction

2.1 Capteurs thermiques

2.4 Thermistances

2.5 Capteurs de pression

2.6 Capteurs de niveau

2.7 capteur à flotteur

2.8 Capteurs à membrane

2.12 Commutateurs Reed

2.13 Capteurs de vitesse

2.16 Capteurs à effet Hall

2.17 Photocapteurs

4. Littérature

Application

1. Introduction

Lors du fonctionnement des équipements électriques et technologiques, il devient nécessaire de contrôler les processus se produisant dans ce cas, pour cela, des informations sont nécessaires sur l'état et les valeurs actuelles de vitesse, courant, couple, EMF, température, pression, niveau de liquide dans le réservoir, position, éclairage, etc. Les dispositifs qui fournissent ces informations sous forme de signaux électriques sont appelés transducteurs ou capteurs.

Le signal du capteur est transmis au dispositif de comparaison avec le signal spécifié, le signal de différence est transmis à l'amplificateur. Cette signal amplifié agit sur l'organe exécutif qui modifie l'état de l'objet réglementé (contrôlé).

Les capteurs sont classés selon les critères suivants. Selon le principe de conversion des grandeurs électriques et non électriques en capteurs électriques, ils sont divisés en capteurs thermiques, de pression, de niveau, de trajectoire, électromagnétiques, à effet Hall, photocapteurs ; par conception - avec contact et sans contact ; par la nature du courant et l'amplitude de la tension ; par le courant de l'organe exécutif de sortie ; au caractéristiques de conception et le degré de protection.

Selon le type de signal de sortie, les capteurs sont divisés en générateur et paramétrique. Les capteurs de générateur sous l'influence du paramètre physique mesuré produisent énergie électrique. Les capteurs paramétriques sous l'influence de la valeur mesurée modifient tous les paramètres électriques (résistance, capacité, inductance, déphasage, etc.).

thermomètre thermique capteur électrique

2. Dispositif et principe de fonctionnement des capteurs

2.1 Capteurs thermiques

Le principe de fonctionnement des capteurs thermiques repose sur l'utilisation de procédés thermiques (chauffage, refroidissement, échange de chaleur). Pour mesurer la température, celle-ci est convertie en une valeur intermédiaire, par exemple en EMF, en résistance électrique et d'autres quantités. De toutes les méthodes existantes de mesure de la température, les méthodes thermoélectriques sont les plus utilisées.

Les phénomènes thermoélectriques consistent dans le fait que lors de la connexion de deux fils A et B (Fig. 1) de différents matériaux(thermocouple) et créant une différence de température entre le point de connexion T et les points d'extrémités libres T0, une FEM apparaît proportionnelle à la différence des fonctions de température :

E(T 1, T 0) = f(T 1) - f(T 0)

La valeur de thermo-EMF dépend des matériaux du thermocouple et va de fractions à des centaines de millivolts par 100 0AVEC.

Outre les capteurs de température thermoélectriques, des capteurs thermorésistifs sont utilisés, appelés thermomètres à résistance.

2.2 Thermocouples à résistance

Les thermocouples à résistance sont utilisés pour transmettre un signal sur la température d'un objet à distance de celui-ci au dispositif indicateur, c'est-à-dire pour la mesure de température à distance.

Le principe de leur travail repose sur les propriétés des matériaux à modifier résistivité lorsque la température change (Fig. 2). L'élément sensible 1 du convertisseur thermique est constitué d'un fil enroulé sur un châssis. Selon le matériau à partir duquel le fil est fabriqué, il existe des thermocouples à résistance en cuivre (TCM) et en platine (TCP).

La taille du cadre de l'élément sensible est de 60,100 mm. Il est fixé à l'extrémité du corps des garnitures de protection. À son autre extrémité, il y a 5 pinces pour les fils provenant de l'élément sensible. Sur le corps, il y a un raccord pour sa fixation sur un équipement technologique.

Les convertisseurs thermiques diffèrent dans leur longueur de montage par la distance entre le raccord et le cadre dans lequel se trouve l'élément sensible. Cette longueur peut varier de 80 à 3150 mm. Les limites de la température mesurée du convertisseur thermique sont de 200.600°C.

Les convertisseurs thermoélectriques (thermocouples) sont utilisés pour la mesure de température à distance. Le principe de leur fonctionnement repose sur l'utilisation d'EMF, qui est obtenu à partir de deux extrémités soudées d'un fil d'un métal différent, si leur jonction et leurs extrémités libres sont à des températures différentes.

Les convertisseurs thermoélectriques sont désignés en fonction des alliages utilisés : chromel-copel (TCC) ; chromel-alumel (TXA); platine-rhodium-platine (TPP); platine-rhodium (30% rhodium) - platine-rhodium (6% rhodium) (TPR). Le convertisseur thermoélectrique est agencé de la même manière que le thermocouple à résistance. La longueur de sa partie de montage atteint 10 m, les limites de la température mesurée sont de 60 à 1800 °C. La particularité de l'utilisation des convertisseurs thermoélectriques est la nécessité de compenser la température des extrémités froides de la jonction. Si la température des extrémités froides, égale à la température ambiante, change et que la température du milieu mesuré reste inchangée, les valeurs thermo-EMF changeront également. L'invariance des lectures de l'appareil est obtenue grâce à la compensation électrique de l'influence de la température sur le site d'installation de l'appareil qui perçoit la thermo-EMF. Pour ce faire, le convertisseur thermoélectrique est connecté à l'appareil secondaire avec des fils de compensation spéciaux (tableau 1)

Tableau 1

Caractéristiques des fils thermoélectrodes

Désignation du filCouleur de l'isolant du conducteurMatériau du filType de thermocouplepositifnégatifMRRouge MarronCuivreConstantanTHAPRRouge VertCuivreAlliage TTPPPKhKViolet JauneChromelKopelTKhK

2.3 Thermomètres manométriques

Ces instruments sont utilisés pour la mesure de température à distance. Le principe de leur fonctionnement repose sur l'existence d'une relation entre la température et la pression d'un liquide ou d'un gaz à volume constant.

L'appareil se compose d'un thermocylindre 6 relié par un capillaire 5 à un appareil secondaire - un manomètre (Fig. 3). Le capillaire du manomètre est relié à un ressort tubulaire, qui se tord ou se déroule en fonction de la pression du liquide ou du gaz dans le système de manomètre, qui dépend de la température du milieu mesuré où l'ampoule est placée. Le ressort agit sur le mécanisme du manomètre, ce qui affecte les dispositifs d'indication et de régulation (aiguilles, enregistreurs, contacts).

Les thermomètres manométriques sont à gaz, à liquide et à condensation, à enregistrement automatique, à signalisation et à affichage. Les thermomètres indicateurs comprennent type de gaz TKL-100. Limites de mesure divers types les appareils sont à 50.600°C, la longueur du capillaire est de 1.6.40 m.

2.4 Thermistances

Largement utilisé dans les dispositifs d'automatisation. Ils sont intégrés dans les enroulements des moteurs électriques, si un dispositif de protection de la température est utilisé, ce sont des capteurs dans les régulateurs de température.

Les éléments bimétalliques sont des capteurs de température. Le principe de leur fonctionnement repose sur la propriété d'une plaque soudée à partir de deux métaux différents de se plier en raison de l'allongement différent de ces métaux lorsqu'ils sont chauffés. Les éléments bimétalliques sont utilisés dans les dispositifs de contrôle de la température de divers fluides, dans les installations industrielles et les appareils électroménagers, dans les dispositifs de protection - relais thermiques et éléments thermiques des déclencheurs automatiques.

2.5 Capteurs de pression

Sont appliqués à la mesure de la pression dans divers environnements (manomètres Electrocontact). Les éléments sensibles des manomètres sont des membranes plates ou ondulées, des boîtes à membrane, des soufflets et divers ressorts de manomètre (Fig. 4). Dans les circuits d'automatisation, on utilise des manomètres à électrocontact des types EKM-1U, EKM-2U, VE-16Rb, dont les limites de mesure sont de 0,1.160 MPa. Le schéma du manomètre à électrocontact est illustré à la fig. 4.

2.6 Capteurs de niveau

Ils sont utilisés pour contrôler le niveau des liquides dans les réservoirs et donner des signaux sur la régulation de ce niveau. Ces capteurs sont à électrode, à flotteur et à membrane.

Le capteur à électrode est utilisé pour contrôler le niveau de liquides électriquement conducteurs. Il a une électrode courte 1 et deux longues 2, 3, qui sont fixées dans une boîte de pinces (Fig. 5). L'électrode courte est le contact du niveau supérieur du liquide, et la longue est le contact du niveau inférieur. Le capteur est câblé au poste de commande du moteur de la pompe. Lorsque l'eau touche l'électrode courte, le démarreur de la pompe s'éteint. Une diminution du niveau d'eau, lorsqu'il tombe en dessous de l'électrode longue, donne l'ordre d'allumer la pompe. Les électrodes du capteur sont incluses dans le circuit de la bobine relais intermédiaire K, qui est inclus dans l'enroulement secondaire d'un transformateur abaisseur avec une tension de 12 V. Lorsque le niveau de liquide dans le réservoir monte au niveau de l'électrode courte 1, un circuit électrique: enroulement secondaire du transformateur - bobine de relais K - électrode 1 - liquide - électrode 2. Le relais est activé et devient auto-alimenté par son contact K et son électrode 3, tandis que les contacts 6 du relais donnent l'ordre d'éteindre la pompe moteur. Lorsque le niveau de liquide baisse, lorsqu'il tombe en dessous du niveau de l'électrode 3, le relais s'éteint et met en marche le moteur de la pompe.

2.7 Interrupteur à flotteur

Il est utilisé dans les pièces chauffées pour contrôler le niveau de liquides non agressifs. La figure 6 montre un diagramme schématique du relais. Un flotteur 1 est immergé dans le réservoir 10, suspendu à un contact souple à travers un bloc 3 et équilibré par une charge 6. Des butées 2 et 5 sont fixées sur le contact, qui, aux niveaux limites de liquide dans le réservoir, font tourner la bascule 4 du dispositif de contact 8. En tournant, la bascule ferme respectivement les contacts 7 ou 9. qui allument ou éteignent le moteur de la pompe.

2.8 Capteurs à membrane

Pour déterminer le niveau de matériaux en vrac dans les bunkers, des capteurs de niveau à membrane sont utilisés, qui sont montés dans le trou de la paroi du bunker. Dans ceux-ci, la membrane agit sur les contacts, fermant ou ouvrant le circuit de commande des dispositifs de chargement ou de déchargement.

Des capteurs de trajectoire et de position des corps de travail permettent de créer des signaux de commande en fonction de la distance parcourue ou de la position des corps de travail de l'objet contrôlé.

2.9 Capteurs à électrocontact

Ce sont des interrupteurs de fin de course, des interrupteurs de fin de course, des micro-interrupteurs. Ils sont liés cinématiquement aux mécanismes de travail et à l'entraînement de commande, en fonction du chemin parcouru par le mécanisme de travail. L'interrupteur qui limite la course du mécanisme de travail s'appelle l'interrupteur de fin de course. Les interrupteurs de fin de course peuvent coordonner le fonctionnement de plusieurs entraînements, les démarrer, les arrêter, modifier la vitesse en fonction de la position occupée par le mécanisme de la machine de travail. Le principe de fonctionnement des capteurs est basé sur le fait qu'ils sont installés sur les parties fixes des corps de travail dans une certaine position, et les corps de travail mobiles sur lesquels les cames sont fixées, ayant atteint une position donnée, agissent sur le capteurs, les faisant fonctionner. Selon la nature du mouvement du corps de mesure (mobile), les interrupteurs sont divisés en interrupteurs à pression, lorsque la tige effectue un mouvement rectiligne (Fig. 7), et en interrupteurs à levier, lorsque le mouvement est transmis par un dispositif dans le forme d'un levier, qui tourne à un certain angle (Fig. 8).

Les interrupteurs dans lesquels le fonctionnement des contacts dépend de la vitesse de déplacement de la butée sont appelés interrupteurs à simple effet, et ceux dans lesquels la commutation ne dépend pas de la vitesse de déplacement de la butée sont appelés interrupteurs de couple.

Les interrupteurs à poussoir sont fabriqués principalement avec une seule action (Fig. 7). L'interrupteur est constitué d'un socle 1, d'une tige 4 reposant sur la surface sphérique du fourreau 7, de contacts fixes 6, d'un pont porteur - contacts mobiles 5.

Pour un allumage plus fiable, les contacts mobiles 5 et les contacts fixes 6 sont pressés par le ressort 2. Lorsqu'une force est appliquée, la tige 4 se déplace et les ponts de contact sont commutés, c'est-à-dire. ouvrez les contacts d'arrêt et activez les contacts d'établissement.

2.10 Capteurs électromagnétiques

(transducteurs) sont largement utilisés pour mesurer divers grandeurs physiques. Une variante de ces capteurs sont des transducteurs inductifs, créés sur la base du principe de modification de l'inductance d'une bobine électromagnétique en fonction de la résistance du circuit magnétique. La figure 9 montre un schéma d'un capteur à un seul enroulement mouvements linéaires. Lors du déplacement du noyau mobile 3 par rapport au noyau fixe 2, l'entrefer b change. Cela entraîne une modification de la résistance magnétique du circuit et, par conséquent, de la composante inductive de la résistance de l'enroulement 1. Entre réactance inductive enroulement et la taille de l'entrefer il y a une dépendance fonctionnelle

si l'on néglige la résistance magnétique de l'acier.

2.11 Fins de course sans contact

Dans les circuits de commande des entraînements électriques des machines-outils, des mécanismes et des machines, on utilise des convertisseurs de trajectoire qui fonctionnent sans action mécanique de la butée mobile. Les commutateurs de type fente sans contact avec des amplificateurs à transistor fonctionnant en mode générateur sont largement utilisés.

La figure 10, a montre une vue générale du commutateur de type VVK-24. Son circuit magnétique, situé dans le logement 4, est constitué de noyaux de ferrite 1 et 2 avec un entrefer de 5,6 mm de large entre eux. Le noyau 1 contient l'enroulement primaire W k et bobinage positif Rétroaction O ps, dans le noyau 2 - enroulement de rétroaction négative W sur. avec. Un tel circuit magnétique élimine l'influence des champs magnétiques externes. Les bobines de rétroaction sont connectées en série dans des directions opposées. En tant qu'élément de commutation, un pétale (plaque) en aluminium 3 jusqu'à 3 mm d'épaisseur est utilisé, qui peut se déplacer dans la fente (dans l'entrefer) du système magnétique du capteur. Si le lobe est à l'extérieur du noyau, alors la différence de tension induite dans les enroulements W p.s. et W sur. avec., sera positif - le transistor VT1 est fermé et la génération d'oscillations non amorties dans le circuit W k - C3 (Fig. 10.6) ne se produit pas. Lorsque le lobe est inséré dans la fente du capteur, la relation entre les bobines W k et est affaibli (par conséquent, le pétale est également appelé écran), une tension négative est appliquée à la base du transistor VT1 et il s'ouvre. Dans le circuit W k - La génération SZ se produit et un courant alternatif apparaît, ce qui induit une FEM dans la bobine W p.s. dans le circuit de base du transistor VT1 dans lequel la composante variable du courant de base est détectée. Le transistor s'ouvre, provoquant le fonctionnement du relais K.

Pour stabiliser le fonctionnement du transistor, avec des fluctuations de température et de tension, un diviseur de tension non linéaire est utilisé, qui se compose d'un élément linéaire R1, d'une thermistance à semi-conducteur R2 et d'une diode VD2. L'erreur de fonctionnement est de 1,1,3 mm, la tension d'alimentation du commutateur BVK-24 est de 24 V.

Le commutateur se caractérise par une grande fiabilité, une grande fréquence de fonctionnement admissible et une vitesse élevée. Principaux éléments les interrupteurs de course sans contact de type BSP-11 (Fig. 11) sont un capteur de transformateur et un déclencheur à semi-conducteur avec un état stable. Sur les noyaux 1 et 2 du système magnétique, il y a des enroulements secondaires contre-mais inclus W 1et W 2. L'enroulement primaire W est enroulé sur les deux noyaux. 3. Circuit magnétique d'enroulement W 2-W 3est fermée par une armature mobile 3, et le circuit magnétique des enroulements W 2-W 3fermée par une plaque aimantée 4 en permanence. Avec un circuit d'enroulement ouvert W 3-W 1le courant de l'enroulement primaire induit une FEM variable E1 dans l'enroulement W 1, dont la moitié au point A crée un potentiel positif lorsque la tension au collecteur du transistor VT1 et à la base du transistor VT2 est négative. Le transistor VTI est fermé et VT2 est ouvert. La tension de sortie est presque nulle, puisque le transistor VT2 shunte le circuit de sortie. Lorsque l'induit 3 se déplace et ferme le circuit d'enroulement W 2-W 3, enroulement W 2 la variable EMF E2 sera induite, ce qui équilibre la FEM E1. Dans ce cas, le potentiel positif au point A disparaîtra, le transistor VTI s'ouvrira et VT2 se fermera et une tension apparaîtra à la sortie du circuit. Le commutateur de déplacement sans contact BSP-11 est monté dans un boîtier en plastique.

2.12 Commutateurs Reed

Les contacts à commande magnétique sont soudés dans un flacon en verre rempli d'azote ou d'un gaz inerte, c'est-à-dire isolé de environnement externe(scellés), ils sont donc abrégés en interrupteurs Reed, ce qui signifie "contacts scellés". Les contacts 1 (Fig. 12) sont en alliage fer-nickel. Si un aimant permanent 5 avec les pôles M et B est amené à l'ampoule en verre 3 de l'interrupteur à lames (Fig. 12, b), alors les contacts 1 sont magnétisés et attirés l'un vers l'autre. Lorsque l'aimant est déplacé d'une certaine distance, les contacts s'ouvrent. Relais électromagnétique Reed. Si au lieu d'un aimant permanent sur une ampoule en verre 3 interrupteurs à lames, un enroulement de commande est placé courant continu 4 (Fig. 12, a), puis lorsque le relais est activé, le courant circule dans la bobine, un champ magnétique se forme qui magnétise les contacts 1. En conséquence, ils seront attirés l'un vers l'autre et en même temps moment où le circuit de commande sera fermé.

Les commutateurs Reed et les relais Reed se caractérisent par de petites dimensions, un faible poids, une vitesse et une fiabilité élevées, une résistance aux vibrations, une stabilité de la résistance de contact.

2.13 Capteurs de vitesse

Pour obtenir des informations sur la fréquence de rotation du moteur électrique, des génératrices tachymétriques constantes et constantes sont utilisées. courant alternatif, qui convertissent la rotation mécanique de l'arbre en un signal électrique.

2.14 Alternateurs tachymétriques CC

Ce sont de petits générateurs de courant continu à excitation indépendante ou à excitation par aimants permanents. (Fig. 13, a) Ils sont disposés de la même manière que les machines à courant continu conventionnelles. La principale caractéristique des génératrices tachymétriques est la dépendance de la tension de sortie U sortir de vitesse angulaire w : sortir =k TG w Le schéma d'une génératrice tachymétrique à courant alternatif asynchrone est illustré à la Fig. 13, b. Le dispositif de tels générateurs tachymétriques ne diffère pas du dispositif de asynchrone moteur monophasé. Pour mesurer la vitesse de rotation, l'arbre du moteur est relié mécaniquement à l'arbre de la génératrice tachymétrique au moyen d'une transmission ou intégré dans des machines.

2.15 Relais électromécanique de contrôle de vitesse

Le relais de contrôle de vitesse (RSC) est utilisé comme capteur de vitesse et est conçu pour fonctionner dans les circuits de freinage des moteurs électriques afin de déconnecter le moteur du réseau après que la vitesse tombe à zéro. Le relais fonctionne sur le principe moteur à induction. L'aimant permanent 3 du capteur (Fig. 14) est relié à l'arbre du moteur, dont la vitesse de rotation doit être contrôlée, à travers le rouleau 4. L'aimant permanent est placé à l'intérieur du cylindre en aluminium 2, qui a un enroulement dans le forme de cage à écureuil. Lorsque le rotor du moteur et donc l'aimant 3 tourne, même à faible vitesse, un couple commence à agir sur le cylindre 2, sous l'influence duquel il tourne et fournit, à l'aide de la butée 8, des contacts de commutation 10. Lorsque le la vitesse du moteur est proche de zéro, le cylindre se déplace vers la position médiane et le système de contact revient à son état d'origine.

2.16 Capteurs à effet Hall

Les capteurs Hall sont basés sur l'effet Hall - un effet électromagnétique basé sur la déviation des électrons en mouvement dans un champ magnétique.

Dans un champ magnétique, les électrons en mouvement sont affectés par une force dont le vecteur agit perpendiculairement à la direction des composantes magnétique et électrique du champ. Si vous introduisez une plaque semi-conductrice (par exemple, à partir d'arséniure d'indium ou d'antimoniure d'indium) dans un champ magnétique avec induction B (Fig. 15, a), à travers lequel circule électricité, alors une différence de potentiel apparaît sur les côtés perpendiculaires à la direction du courant. La tension Hall (Hall EMF) est proportionnelle au courant et à l'induction magnétique.

Le capteur se compose d'un aimant permanent 2, d'une plaque semi-conductrice 1 (Fig. 15, b) et d'un circuit intégré. Il y a un espace entre la plaque et l'aimant. Dans l'entrefer du capteur se trouve un écran en acier 3. Lorsqu'il n'y a pas d'écran 3 dans l'entrefer, alors un champ magnétique agit sur la plaque semi-conductrice 1 et la différence de potentiel en est retirée. S'il y a un écran dans l'espace, les lignes de force magnétiques se ferment à travers l'écran et n'agissent pas sur la plaque. Dans ce cas, il n'y a pas de différence de potentiel aux bornes de la plaque.

2.17 Photocapteurs

Dans les circuits électriques, les photodétecteurs avec une installation séparée de l'émetteur 1 et du récepteur 2 (Fig. 16, a) ou une installation combinée de l'émetteur 1 et du récepteur 2 dans un boîtier (Fig. 16, b) sont largement utilisés, convertissant l'énergie lumineuse en un signal électrique. Le capteur photo se déclenche lorsqu'un objet traverse le faisceau lumineux. Les photocapteurs sont utilisés dans les circuits de protection qui assurent l'arrêt de l'installation lorsqu'elle entre dans la zone dangereuse service personnelle, pour compter les pièces, vérifier l'intégrité de l'outil de coupe, etc. Les photorelais sont développés sur la base de cellules photoélectriques et sont utilisés pour contrôler l'éclairage extérieur des rues, des places et des territoires des entreprises.

Relais temporisé. Des relais temporisés de différentes conceptions peuvent être utilisés comme capteurs de temps.

2.18 Horloge électromagnétique

Le relais CC se compose d'une partie fixe du circuit magnétique 2 (Fig. 17) et d'une partie mobile du système magnétique (armature 6). Une bobine 1 est installée sur la partie fixe du circuit magnétique.Le relais comporte des contacts fixes 8 et mobiles 9, montés sur la partie mobile. Le relais est activé, comme un relais électromagnétique, sans temporisation. Lorsqu'une tension est appliquée à la bobine de relais 1, l'armature 6 est attirée vers le noyau 2.

La temporisation est fournie en ralentissant le retour de l'armature à sa position d'origine lorsque la tension est coupée de la bobine. La décélération est assurée par le manchon en cuivre 3, qui crée la temporisation. Le flux magnétique descendant crée dans le manchon, selon la loi de Lenz, une FEM et un courant dirigés de telle manière que le flux créé par le manchon empêche une diminution du flux magnétique dans le circuit magnétique. Une décroissance lente du flux crée un retard au relâchement de l'armature 6. La présence d'un manchon en cuivre ralentit la décroissance du flux magnétique, c'est-à-dire l'armature est maintenue pendant un certain temps sur le noyau du circuit magnétique, puis elle est déviée, par conséquent, les contacts du relais sont commutés avec un retard. La temporisation est régulée par pas par le nombre ou la taille des manchons montés sur le circuit magnétique, ainsi que les dimensions du joint amagnétique 7 d'une certaine épaisseur, fixé sur l'armature 6 (réduisant l'épaisseur du joint provoque une augmentation de l'exposition relais et vice versa). Fourni et ajustement en douceur en modifiant la tension du ressort 4 à l'aide de l'écrou 5. Moins le ressort est tendu, plus la temporisation est longue et inversement.

Plusieurs types de minuteries électromagnétiques sont disponibles. Les relais REV 811. REV 818 fournissent une temporisation de 0,25.5.5 s. Ils sont fabriqués avec des bobines conçues pour une tension continue de 12, 24, 48, 110, 220 V.

2.19 Horloge pneumatique

Il se compose d'un électro-aimant, d'un amortisseur de ralentisseur pneumatique et d'un micro-interrupteur. Lorsqu'une tension est appliquée à la bobine 3, l'armature - électroaimant 4, se déplaçant le long des guides 2, est aspirée dans la bobine et libère la tige 5 associée au diaphragme 10. La cavité inférieure 7 du diaphragme communique librement avec l'atmosphère, et la cavité supérieure 11 à travers un trou réglable (papillon 14 et soupape d'échappement 8). À cet égard, la vitesse de déplacement de la tige dépend de la section transversale de l'étranglement, car l'air y pénètre depuis la chambre à air 12 (à travers le trou 14) dans la cavité supérieure du diaphragme. La section des gaz est régulée au moyen d'une aiguille 13 et d'un écrou 15, et plus la section des gaz est grande, plus la temporisation du relais est courte. La commutation des contacts se produit au moment où la tige est abaissée dans la position la plus basse et le levier 17 appuie sur le bouton de commutation 16. Type RVP 72 (Fig. 18)

2.20 Relais temporisés électroniques

Dans les régimes Ces relais utilisent des éléments semi-conducteurs (transistors). La temporisation du relais est déterminée par le temps de charge ou de décharge des condensateurs.

Dans la position initiale, le contact K est fermé, le condensateur C sera chargé avec la polarité indiquée sur la fig. dix-neuf.

La commande de démarrage du compte à rebours est donnée à l'ouverture du contact de commande K. Après cela, le condensateur C commence à se décharger à travers la résistance R2, la jonction émetteur-base du transistor VT2 de potentiel négatif. Le transistor s'ouvrira, le courant circulera dans l'enroulement du relais KV, il fonctionnera et commutera les contacts. Le compte à rebours se terminera. La temporisation du relais est déterminée par le temps de décharge du condensateur C, qui dépend de la valeur de sa capacité et de la résistance de la résistance R2.

En ajustant ces valeurs, vous pouvez définir la temporisation requise du relais.

Des relais temporisés électroniques des séries VL46, VL56 sont produits, qui fournissent une temporisation de 0,1.10 min.

Les relais de courant et de tension sont utilisés comme capteurs de courant et de tension. Leurs bobines sont connectées directement au circuit du récepteur électrique commandé (moteur). Dans certains circuits, les relais sont reliés à des transformateurs de courant et de tension, ce qui permet de séparer les circuits de commande des circuits de puissance. Lorsque le courant atteint le niveau de déclenchement ou de libération du relais, la commutation correspondante des contacts dans le circuit de commande du moteur se produit. Les relais de courant mettent en œuvre une protection de courant minimum et maximum des moteurs électriques, des systèmes d'alimentation entreprises industrielles.

Les relais de tension sont utilisés comme relais de sous-tension. Lorsque la tension secteur chute de 50,60% de la valeur nominale ou lorsqu'elle disparaît complètement, le relais s'éteint et coupe l'alimentation de la régulation par ses contacts.

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Application

Fig.3. Schéma d'un thermomètre manométrique:

Ressort manométrique ;

2 - La Flèche; 3 - axe ; 4 - laisse;

5 - capillaire; 6 - thermoballon.

Fig 4. Schéma du manomètre à électrocontact :

Flèche; 2 - échelle; 3 - pinces à bornes ;

4 - les contacts sont mobiles.

1 - flotteur; 2,5 - arrêts ; 3 - bloquer; 4 - bascule; 6 - cargaison ;

7 - Contactez; 8 - dispositif de contact ; 9 - Contactez; 10 - réservoir de stockage.

Capteurs tachymétriques

D'une part, la vitesse et l'accélération permettent d'autre part de déterminer la vitesse en traitant les signaux capteurs de chacune de ces deux grandeurs.
Appareil. Principe de fonctionnement. Les éléments du dispositif générateur sont.

Les principales différences du capteur électromagnétique

Le capteur électromagnétique n'est pas sensible à l'épaisseur de la couche de mélange formant laitier recouvrant la surface du métal en fusion dans la lingotière CCM ;
La bande passante du capteur électromagnétique dépasse considérablement le paramètre analogue du capteur de radio-isotope ;
Le niveau de bruit intrinsèque d'un capteur de radio-isotopes est relativement élevé. Son écart type est d'environ 1,5 mm. Le bruit du capteur est clairement visible lorsque le moule est vide avant la coulée. Le système de stabilisation ne peut fondamentalement pas fournir une erreur de stabilisation inférieure au niveau de bruit intrinsèque du capteur.

Procédure de test

Les principales caractéristiques métrologiques du capteur électromagnétique (le facteur de conversion et le niveau de métal dans le moule, auquel il est considéré comme rempli à 100%), ont été fixées égales aux indicateurs correspondants du capteur isotopique. Le capteur électromagnétique a été équipé ultérieurement d'une sortie analogique sous la forme d'un courant 4-20 mA. Grâce à cette sortie, le capteur électromagnétique était connecté au système de stabilisation du niveau de métal au lieu du capteur de radio-isotope. Pendant le processus de coulée, il était possible de commuter les capteurs utilisés pour contrôler le niveau de métal dans le moule. Dans tous les modes de fonctionnement du système de stabilisation de niveau, les lectures des deux capteurs ont été enregistrées de manière synchrone par un système de mesure numérique à grande vitesse. Les données de mesure sous forme de valeurs absolues du niveau de métal, mesurées à partir de la coupe supérieure des plaques de cuivre du moule, exprimées en millimètres, ont été stockées dans les archives. Le traitement statistique de tous les résultats de mesure a été effectué de manière uniforme. Pour le traitement, des feuilles de calcul EXCEL ont été utilisées, dans lesquelles des données ont été importées à partir d'archives obtenues lors du processus de coulée. Pour les fragments d'enregistrements sélectionnés, l'écart type a été calculé.

résultats

Le 23 janvier 2003, des essais ont été effectués lors de la coulée d'acier péritectique. Le système de stabilisation du niveau de métal fonctionnait initialement avec un capteur de radio-isotope, et un capteur de niveau électromagnétique était connecté à la fin de la coulée. Meilleur résultat a été atteint en travaillant avec un capteur électromagnétique. Pour ce faire, il a fallu réduire (quatre fois par rapport au capteur radioisotope) la constante de temps du filtre passe-bas en sortie du filtre électromagnétique. Un fragment du dossier d'archives de la fin de la coulée est présenté ci-dessous. Le signal du capteur isotopique s'affiche sous la forme d'une ligne noire et le signal du capteur électromagnétique s'affiche sous la forme d'une ligne grise.

L'écart type du niveau de métal dans le moule, mesuré par un capteur de niveau électromagnétique, à l'intervalle de temps spécifié est inférieur à 1 mm. Un paramètre de signal similaire du capteur de radio-isotope au même intervalle de temps dépasse légèrement 2 mm. Dans le fragment présenté, les moments d'alimentation du mélange formant le laitier au moule sont clairement visibles. Une fois le mélange formant du laitier fourni, le signal de sortie du capteur d'isotopes augmente fortement puis diminue lentement à mesure qu'il est consommé.

La figure suivante montre un fragment de 20 secondes de l'implémentation. Le signal du capteur Berthold est représenté en noir, le signal du capteur TECHNOAP (TA) est représenté en gris. A cette époque, le niveau était contrôlé depuis le capteur TECHNOAP.

L'invention concerne la technologie de mesure et peut être utilisée pour la mesure de la voie, le contrôle automatisé et le contrôle du trafic. Le but de l'invention est d'améliorer la précision d'un capteur de déplacement électromagnétique, qui contient deux noyaux se faisant face avec leurs tiges et installés avec un entrefer l'un par rapport à l'autre, ainsi que des bobinages placés dessus, connectés en série - selon. Il y a aussi un aimant permanent de section rectangulaire, fixé entre les extrémités des tiges extrêmes des deux noyaux. Une autre paire de tiges extrêmes des deux noyaux est séparée par des entrefers de l'objet à tester mobile, qui est réalisé denté, par exemple, sous la forme d'un engrenage ferromagnétique. La valeur maximale de cet écart est inférieure à l'écart entre les tiges médianes des deux noyaux. 2 sep f-ly, 2 malades.

L'invention concerne la technologie de mesure et peut être utilisée pour la mesure de la voie, le contrôle automatisé et le contrôle du trafic.

On connaît un dispositif de mesure de déplacement (1) comprenant une roue sur laquelle sont posés des aimants barreaux de section rectangulaire, un transducteur de mesure constitué de n paires de bobines en opposition parallèle à noyaux ferromagnétiques, des bobines de mesure et de compensation placées sur un support fixe à pas égal le long d'arcs de cercles correspondants.

Un inconvénient du dispositif de mesure de déplacement connu est la complexité de fabrication d'une roue spéciale avec plusieurs barreaux aimantés et d'un support fixe avec plusieurs paires d'inducteurs, ce qui complique grandement la conception de ce dispositif.

La solution technique la plus proche est un capteur de déplacement à transformateur différentiel contenant deux noyaux en forme de W face à face avec leurs tiges, un enroulement primaire placé sur la tige médiane de l'un d'eux et deux tronçons de l'enroulement secondaire connectés en anti-série et une armature placé dans l'entrefer entre les noyaux 12, réalisé sous la forme de plusieurs plaques ferromagnétiques (2).

L'inconvénient de cette conception est la nécessité d'une armature mobile spéciale, dont les plaques ferromagnétiques sont disposées de manière spéciale, et en outre, la nécessité d'alimenter l'enroulement d'excitation, ce qui entraîne une complication de la conception, puisqu'elle nécessite un grand nombre détails et une faible précision de mesure.

Le but de l'invention est de simplifier la conception, d'offrir une polyvalence et d'améliorer la précision.

Ce but est atteint par le fait que le capteur de déplacement électromagnétique contient deux noyaux en vis-à-vis avec leurs tiges installées avec un entrefer l'un par rapport à l'autre, avec des enroulements posés dessus, connectés en série, dont les noyaux, selon l'invention , sont réalisés en forme de F et équipés d'aimants permanents de section rectangulaire, attachés aux extrémités des tiges extrêmes et orientés vers celles-ci avec les mêmes pôles, et les enroulements sont placés respectivement sur les pôles des deux noyaux et sont reliés les uns aux autres selon en série, et les pôles des noyaux sont installés avec un entrefer par rapport à l'élément d'entraînement mobile du dispositif commandé, par exemple, un engrenage ferromagnétique ou une crémaillère, tandis que l'écart maximal entre les pôles des noyaux et la cavité de l'engrenage est inférieur à l'écart formé par les tiges médianes des noyaux. Une analyse comparative de la solution proposée avec le prototype montre que le capteur électromagnétique proposé diffère de celui connu en ce que les noyaux sont réalisés en forme de F et équipés d'aimants permanents de section rectangulaire fixés aux extrémités des tiges extrêmes et orientés vers celles-ci avec les mêmes pôles, et les enroulements sont placés respectivement sur les pôles des deux noyaux et sont connectés les uns aux autres de manière cohérente, dans lequel les pôles des noyaux sont installés avec un entrefer par rapport à l'élément d'entraînement mobile du dispositif commandé , par exemple un engrenage ferromagnétique ou une crémaillère, tandis que l'entrefer maximal entre les pôles des noyaux et la cavité de l'engrenage est inférieur à l'entrefer formé par les tiges médianes des noyaux. Ainsi, le capteur électromagnétique revendiqué répond au critère de "nouveauté". L'analyse des solutions techniques connues dans le domaine des techniques de mesure a montré que certaines des caractéristiques introduites dans la solution revendiquée, par exemple, deux noyaux se faisant face avec leurs tiges et installés l'un par rapport à l'autre avec un entrefer, avec des enroulements placés sur eux, connectés en série, sont connus. Cependant, leur utilisation dans ces capteurs en combinaison avec d'autres caractéristiques ne confère pas aux capteurs les propriétés qu'ils présentent en combinaison avec des caractéristiques supplémentaires dans la solution proposée, à savoir : une réduction significative du pas d'échantillonnage à la distance entre les dents adjacentes d'un engrenage ou crémaillère ferromagnétique et, par conséquent, améliore la précision, simplifie la conception et offre une polyvalence. En fait, le capteur (compteur de dents) de l'invention peut fonctionner avec n'importe quel engrenage ou crémaillère ferromagnétique, qui est généralement un élément de conception de l'entraînement de l'appareil commandé, et non un élément mobile spécial du capteur, ce qui garantit sa polyvalence. Ainsi, cet ensemble de fonctionnalités confère au capteur électromagnétique de nouvelles propriétés, ce qui nous permet de conclure que la solution proposée répond au critère des "différences significatives".

L'essence de l'invention est illustrée par le dessin, où la figure 1 montre une vue générale du capteur ; la figure 2 est une vue de dessus (les bobinages 5 et 7 ne sont pas représentés).

Le capteur électromagnétique est constitué de deux aimants permanents 1 et 2 installés aux extrémités des tiges extrêmes de deux noyaux en forme de F se faisant face 3 et 4. Les enroulements 5 et 7 sont situés sur les pôles A et B des noyaux 3 et 4, connectés en série. Les tiges médianes des deux noyaux forment un espace. L'écart variable de travail est formé entre les pôles A et B et les dents de l'engrenage ferromagnétique 6, qui est un élément de conception de l'entraînement du dispositif commandé.

Le capteur électromagnétique fonctionne comme suit. Lorsque les pôles A et B traversent la cavité de l'engrenage 6, le flux magnétique est fermé par la moindre résistance à travers l'entrefer. Le débit F 1 est minimal. Avec un mouvement supplémentaire de l'engrenage 6, l'écart entre chaque pôle et la dent entrante diminue, le flux magnétique Ф 1 pénétrant dans les enroulements 5 et 7 augmente et, lorsque le taux d'augmentation du flux atteint sa valeur maximale, la FEM aux bornes C et D devient également maximum, moins à la borne D et plus à la borne C. Au-dessus du sommet de la dent, le taux d'augmentation du débit est nul, le débit Ф 1 est maximum et la FEM est nulle. Lors du passage du haut de la dent, l'écart formé par les pôles des noyaux et la cavité de l'engrenage commence à augmenter, le flux magnétique F 1 diminue et lorsque le taux de diminution du flux F 1 devient maximal, la FEM atteint également sa valeur maximale, mais la polarité sera inversée, moins sur la borne C et plus sur la borne D. Au-dessus de la cavité, le flux magnétique Ф 1 sera minimal et le taux de variation du flux est nul, l'EMF est également nul. À l'avenir, tout le cycle se répète, c'est-à-dire lorsque le flux magnétique F 1 dans l'entrefer de travail est maximal, le flux F o dans l'entrefer est minimal et,. au contraire, lorsque le flux magnétique Ф 1 dans l'entrefer de travail est minimal, le flux Ф o dans l'entrefer est maximal. Le flux Ф créé par le système magnétique change peu.

Ainsi, lorsque l'engrenage 6 passe devant les pôles A et B du capteur, le flux magnétique Ф 1 passe du maximum (dans le cas où l'entrefer est minimal) au minimum (lorsque les pôles sont au-dessus de la cavité et l'entrefer est maximale). Le flux magnétique changeant Ф 1 induit dans les enroulements 5 et 7 force électromotrice L'EMF, qui se résume aux bornes C et D, puisque les enroulements 5 et 7 sont connectés en série. L'EMF total, lorsque le débit augmente, passe au maximum d'un signe, et lorsque le débit diminue, au maximum d'un autre signe passe. En conséquence, une FEM variable se produit aux bornes C et D avec une fréquence égale au nombre de dents passant par les pôles A et B par unité de temps F = n / t. L'effet maximal est atteint lorsque l'écart () est inférieur à l'écart maximal entre les pôles A et B et la cavité de l'engrenage 6. La forme des plaques 3 et 4, ainsi que la présence d'un écart () formé par les tiges médianes des noyaux, protège le système magnétique M de la démagnétisation lorsque l'engrenage 6 s'arrête en creux contre les pôles A et B, ainsi que lors du stockage du capteur séparément du système mobile.

1. CAPTEUR DE DEPLACEMENT ELECTROMAGNETIQUE comportant deux noyaux ferromagnétiques à barreaux en vis-à-vis dont les extrémités sont séparées l'une de l'autre par des entrefers, et deux bobinages posés sur les noyaux, caractérisé en ce que, pour augmenter la précision, il est équipé de un aimant permanent de section rectangulaire, fixé dans l'espace entre les extrémités des deux tiges extrêmes des deux noyaux, et les enroulements sont interconnectés en série et placés sur des sections parallèles de ces noyaux, qui sont conçues pour interagir avec leurs extrémités avec l'objet de test ferromagnétique.

2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités des sections parallèles des noyaux sont conçues pour être installées avec un écart par rapport à la mire présentant une surface dentelée.

3. Capteur selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'écart maximal entre les extrémités des sections parallèles des noyaux et l'objet à tester dépasse l'écart entre les tiges médianes des deux noyaux.

Brevets similaires :

L'invention concerne la technologie de mesure et vise à améliorer la précision d'un télémètre capacitif à une surface conductrice, qui contient un capteur capacitif à trois électroniques inclus dans deux bras adjacents d'un pont de mesure de transformateur avec deux autres bras couplés par induction