Основні теоретичні положення. Принцип дії індуктивних датчиків базується на зміні індуктивності або взаємоіндуктивності котушки з магнітопроводом при ппереміщенні якоря.

Принцип дії індуктивних датчиків базується на зміні індуктивності або взаємоіндуктивності котушки з магнітопроводом при ппереміщенні якоря.

Індуктивні датчики (рис.2) класифікують на датчики з рухомим якорем, рухомим сердечником, поворотним якорем та магнітопружнього типу.

Індуктивні датчики в основному використовують для вимірювання кутових та лінійних переміщень, а також сили тиску. Вони прості, відносно надійні, безконтактні, у них порівняно велика вихідна потужність, працюють вони на змінному струмові частотою від 50Гц до 5кГц (на частотах менше 50Гц зменшується доля індуктивного опору датчика, а на частотах більше 5кГц зростають втрати на перемагнічування та зростає індуктивний опір датчика).

Для індуктивного датчика з рухомим якорем (рис.2, а) вхідним сигналом δ є переміщення якоря відносно середнього положення, а вихідним - напруга Uвих. Нехтуючи магнітним опором сталевого осердя та активним опором котушки, можна вважати, що струм, протікаючий в обмотках, пропорційний значенню повітряного зазору:

I = kδ,

де: k=U10/(0, 2·π ·ω ·W·S)- коефіцієнт; δ – значення повітряного зазору; U – напруга, прикладена до обмотки; ω – кутова частота, пропорційна лінійній частоті напруги живлення f (ω =2·π ·f); W – число витків обмотки; S - переріз сталевого сердечника.

Індуктивні датчики з рухомим якорем забезпечують вимірювання механічних лінійних переміщень в межах від декількох мікрометрів до декількох міліметрів.

Для вимірювання великих переміщень використовують індуктивні датчики з рухомим сердечником (рис.2, б).

Індуктивні датчики з поворотним якорем (рис.2, в) використовують для вимі рювання кутових переміщень, а індуктивні датчики магнітопружнього типу – для визначення сили тиску (рис.2, г).

Рис.2. Схеми індуктивних датчиків:

а) з рухомим якорем; б) з рухомим сердечником; в) з поворотним якорем; г) магнітопружнього типу.

Залежність між вихідною та вхідною величинами датчика у статичному режимі називають статичною характеристикою датчика. Статична характеристика індуктивного датчика простого типу представлена на рис.7, а. Лінійність характеристики індуктивного датчика простого типу зберігається у межах деякої зони (А-В-С) і порушується, коли активний опір котушки r стає рівним з індуктивним опором XL. Нелінійність при малих повітряних зазорах зумовлена споживанням струму на покриття втрат у активному опорі котушки та у сталі.

Робочу точку індуктивного датчика вибирають на середині прямолінійної частини АС характеристики (точка В, рис.7, а). Цій точці відповідає початковий струм I _по та початковий повітряний зазор δ _во.

Загальний недолік індуктивних датчиків - залежність точності вимірювань від стабільності частоти напруги живлення.