 |
Эквивалентная схема индукционного датчика
|
|
|
|
Схема датчика дана на рисунке 1.3.
Рис. 1.3. 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 
.
Измерительный преобразователь для ёмкостного датчика
Общие данные:
Основная приведенная погрешность преобразования,  , %
| 
|
| Дополнительная температурная погрешность | 
|
Рабочий температурный диапазон, 
| 
|
Индивидуальные данные приведены в таблице 2.
Таблица 2
| № вар |  ,
кГц
|  ,
пФ
|  ,
пФ
|  ,
мА
| Тип датчика Схема № | 
|
| 0…5 | 0,4 | |||||
| 0…10 | 0,6 | |||||
| 1,0 | -5…5 | 0,5 | ||||
| 5,0 | -10…10 | 0,3 | ||||
| 10,0 | 4…20 | 0,4 |
| 
|
| 1. Ёмкостный датчик с изолированными электродами | 2. Ёмкостный датчик с заземлённым электродом |
3. Дифференциальный ёмкостный датчик с изолированными электродами
| 
4. Дифференциальный ёмкостный датчик с заземлённым средним электродом
|
|
|
|
Рис. 2.1. Функциональная схема измерительного преобразователя для емкостного датчика с изолированными электродами
| ГКН | – генератор квадратурных синусоидальных напряжений; |
| ПНТ | – преобразователь ток-напряжение; |
| ФЧВ | – фазочувствительный выпрямитель; |
| ФНЧ | – фильтр нижних частот; |
| ПНТ | – преобразователь напряжение-ток; |
| ФУН | – формирователь управляющих напряжений; |
| – электрическая емкость датчика, изменяющаяся под действием физической величины от  до  (дано по заданию);
|
|
| – сопротивление потерь в датчике (задан пересчитывается в );
|
| – напряжение смещения, согласует диапазоны изменения и выходного тока ;
|
|
| – унифицированный выходной сигнал в виде тока. |
Рис. 2.2. Функциональная схема ИП для дифференциального емкостного датчика с изолированными электродами
Рис. 2.3. Функциональная схема ИП для емкостного дифференциального датчика с заземлённым средним электродом
Рис. 2.4. Функциональная схема измерительного преобразователя для емкостного датчика с заземлённым электродом
| Инв | – инвертор выходного напряжения генератора ГКН, получает напряжение противоположной фазы по сравнению с напряжением на датчике ;
|
| Сумм | – суммирует напряжения с выходов усилителя Ус и инвертора Инвдля компенсации неинформативной составляющей; |
| Ус | – усилитель с большим коэффициентом усиления (операционный усилитель) служит для преобразования значения электрической ёмкости в напряжение пропорциональное ;
|
| ПЕН | – преобразователь значения емкости в напряжение  ;
|
|
| – выходное напряжение генератора, оно же и напряжение питания емкостного датчика ;
|
|
| – выходное напряжение преобразователя емкости в напряжение.
|
|
|
|
|
|
|
