在电气和机械的恶劣环境中,对附近物体的线性或旋转位置的非接触传感是一个常见的系统需求。有几种方法可以实现这一目标,包括基于霍尔效应、磁限制效应和磁耦合的传感器。
一种广泛使用的方法是感应接近感测,它是有效、准确和坚固的。现代电子极大地简化了它的实现,使它在性能、实用性和成本方面更具吸引力。这个常见问题将着眼于感应位置传感器和电路,可以提供这种能力。
问:什么是感应?
答:这种传感实际上有三种类型:间接利用电磁感应的高频振荡型,利用磁铁的磁性型,以及利用电容变化的电容型。这里我们只关注第一个问题。
问:你为什么说“间接地”?
答:电感式传感器不测量电感本身;说他们有,是一种轻微的误用。 相反,他们在金属目标中使用磁场的电磁感应以及众所周知的空芯变压器的特性(法拉第定律)。这使得传感器能够定位由导电目标引起的磁场扰动。 注意,金属目标不一定是磁性的(亚铁);铝等有色金属也将发挥作用。
问:这些传感器用在哪里?
答:它们被用于许多工业和其他具有挑战性的环境中。最常见的应用之一是通过感应齿轮齿来测量电机轴(转子)的位置和旋转。这些传感器广泛应用于汽车应用,特别是引擎盖或发动机附近。
问:这个传感器是什么样的?
A:它看起来像一个标准的螺栓,它们有不同的直径,不同的范围和灵敏度(图1).这种传感器的一个实际优点是易于安装,因为它可以拧入标准螺纹孔,然后可以用匹配的螺母牢固地连接到支架或外壳上。
问:这个换能器是如何工作的?
答:有一个主线圈,它被一个频率(通常在1到5兆赫之间)激发来产生磁场,两个副线圈用来检测这个磁场(图2).反过来,这些线圈将磁场转换成电压——想想法拉第定律和变压器。(注意电感式位置传感器和LVDT之间的相似之处相关EE世界内容最后)。放置在该磁场中的金属靶会产生与磁场相反的涡流,增加电感电流流量,并改变感应关系。
这种变化具有衰减振荡的作用。传感器通过振幅检测电路检测振动状态的这种变化和衰减。两个接收线圈检测不同的电压,目标的位置可以通过这两个接收线圈电压的比值来确定。 阈值电路然后产生输出信号时,这个比率超过一些预设的限制。
问:这个传感器的其他属性是什么?
答:以下是最重要的几点:
- 坚固可靠:完全封闭,无外露元件。此外,与LVDT类似,传感器本身(不包括电子器件)是一组电线环或线圈,这意味着工作温度范围宽,抗冲击,以及对环境应力的相关容忍度。
- 一致性和可重复性能:基本设计是坚固耐用的,通过适当的电路,采集到的信号在信号强度和阈值上也会保持一致。
- 紧凑的尺寸和易于安装:传感头可以包装在更大的“螺栓”,甚至小螺丝,这便于放置。传感头在一端,电线在另一端,这有利于放置和布线,该传感器的长度可以从5毫米到600毫米。
- 灵敏度:根据设计细节,传感器可以很容易地感知到一毫米或更小或几厘米的目标。分辨率的一致性也相当高,在亚毫米甚至微米范围内。
- 读数不受灰尘和碎片的影响:同样,简单的机械外壳将东西拒之门外,而读数不受非金属环境的影响。
- 高抗电磁干扰:这些传感器的许多应用涉及电机和大电流,如混合动力汽车和电动汽车(牵引电机几百安培),这两者都会产生强烈的杂散磁场。传感器的双线圈设计意味着它能感知不同的磁场,并且大多数杂散干扰磁场在传感器接收器处会自我抵消。
本文的第二部分继续对电感式接近传感器的研究。
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外部引用
凯恩斯公司。”什么是电感式接近传感器?
凯恩斯公司。”电感式接近传感器的分类
Automation.com,”感应式传感器的工作原理”
法戈控制”电感式接近传感器的工作原理
微芯片科技公司"坚固、低成本和抗干扰的运动感应感应传感器
瑞萨电子公司"IPS2550感应位置传感器用于高速电机换向(汽车)
德州仪器,"LDC1101 1.8 v高分辨率,高速电感数字转换器”
了下:传感器提示