hỗ cảm.
Cảm biến tự cảm
Cảm biến tự cảm có khe từ biến thiên
- Cảm biến tự cảm đơn: trên hình 10.6 trình bày sơ đồ nguyên lý cấu tạo của một số loại cảm biến tự cảm đơn.
Hình 10.6: Cảm biến tự cảm
1) Lõi sắt từ 2) Cuộn dây 3) Phần động
Cảm biến tự cảm đơn gồm một cuộn dây quấn trên lõi thép cố định (phần tĩnh) và một lõi thép có thể di động dưới tác động của đại lượng đo (phần động), giữa phần tĩnh và phần động có khe hở khơng khí tạo nên một mạch từ hở.
Sơ đồ hình 10.6a: dưới tác động của đại lượng đo XV, phần ứng của cảm biến di chuyển, khe hở khơng khí d trong mạch từ thay đổi, làm cho từ trở của mạch từ biến thiên, do đó hệ số tự cảm và tổng trở của cuộn dây thay đổi theo.
Sơ đồ hình 10.6b: khi phần ứng quay, tiết diện khe hở khơng khí thay đổi, làm cho từ trở của mạch từ biến thiên, do đó hệ số tự cảm và tổng trở của cuộn dây thay đổi theo. Hệ số tự cảm của cuộn dây cũng có thể thay đổi do thay đổi tổn hao sinh ra bởi dịng điện xốy khi tấm sắt từ dịch chuyển dưới tác động của đại lượng đo Xv(hình 10.6c). Nếu bỏ qua điện trở của cuộn dây và từ trở của lõi thép ta có:
Trong đó:
W- số vịng dây.
- từ trở của khe hở khơng khí. δ - chiều dài khe hở khơng khí.
s - tiết diện thực của khe hở khơng khí. Trường hợp W = const ta có:
Với lượng thay đổi hữu hạn Δd và Δs ta có:
(10.4)
Độ nhạy của cảm biến tự cảm khi khe hở khơng khí thay đổi (s=const):
(10.5)
(10.7)
Từ cơng thức (10.7) ta thấy tổng trở Z của cảm biến là hàm tuyến tính với tiết diện khe hở khơng khí s và phi tuyến với chiều dài khe hở khơng khí d.
Hình 10.7: Sự phụ thuộc giữa L, Z với chiều dày khe hở khơng khí d
Đặc tính của cảm biến tự cảm đơn Z = f(Δd) là hàm phi tuyến và phụ thuộc tần số nguồn kích thích, tần số nguồn kích thích càng cao thì độ nhạy của cảm biến càng cao (hình 10.7).
- Cảm biến tự cảm kép lắp theo kiểu vi sai: Để tăng độ nhạy của cảm biến và tăng đoạn đặc tính tuyến tính người ta thường dùng cảm biến tự cảm kép mắc theo kiểu vi sai (hình 10.8).
Hình 10.8: Cảm biến tự cảm kép mắc theo kiểu vi sai
Hình 10.9: Đặc tính của cảm biến tự cảm kép lắp vi sai
Cảm biến tự cảm có lõi từ di động
Cảm biến gồm một cuộn dây bên trong có lõi từ di động được (hình 10.10).
Hình 10.10: Sơ đồ nguyên lý cảm biến tự cảm có lõi từ
1) Cuộn dây 2) Lõi từ
Dưới tác động của đại lượng đo XV, lõi từ dịch chuyển làm cho độ dài lfcủa lõi từ nằm trong cuộn dây thay đổi, kéo theo sự thay đổi hệ số tự cảm L của cuộn dây.
Sự phụ thuộc của L vào lflà hàm khơng tuyến tính, tuy nhiên có thể cải thiện bằng cách ghép hai cuộn dây đồng dạng vào hai nhánh kề sát nhau của một cầu điện trở có chung một lõi sắt.