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          如何理解電感式接近傳感器存在的多種處理問題?

          發表時間:2021-06-08 17:45【 閱讀量:-

          在惡劣的電氣和機械環境中,對附近物體的線性或旋轉位置的非接觸式傳感是一個常見的系統要求。 有很多方法可以實現這一目標,包括基于霍爾效應、磁致伸縮效應和磁耦合的傳感器。


            一種廣泛使用的方法是電感式接近感應,它有效、準確且耐用。 現代電子產品大大簡化了它的實現,使其在性能、實用性和成本方面更具吸引力。 此常見問題解答將重點介紹可以提供此功能的電感式位置傳感器和電路。


            什么是感應式感應?


            A:這種感應實際上分為三種:一種是間接利用電磁感應的高頻振蕩型,一種是利用磁鐵的磁力型,一種是利用電容變化的電容型。 這里我們只關注第一個。


            為什么說“間接”?


             A:電感式傳感器本身不測量電感; 說他們這樣做是對不當術語的輕微誤解。 相反,它們使用金屬目標中磁場的電磁感應和空心變壓器的眾所周知的特性(法拉第定律)。 這允許傳感器通過導電目標定位磁場干擾。 請注意,金屬靶材不一定具有磁性(黑色金屬); 鋁等有色金屬也適用。


            這些傳感器在哪里使用?


             A:它們用于許多行業和其他具有挑戰性的環境。 最常見的應用之一是通過檢測齒輪齒的存在來測量電機軸(轉子)的位置和旋轉。 這些傳感器廣泛用于汽車應用,例如引擎蓋或發動機附近。


            這個傳感器是什么樣子的?


             A:它看起來像一個標準螺栓,它們有不同的直徑、不同的范圍和靈敏度(圖 1)。 這種傳感器的實用優點之一是易于安裝,因為它可以擰入標準螺紋孔中,然后使用匹配的螺母將其牢固地連接到支架或外殼上。


            這個傳感器是如何工作的?


             A:有一個初級線圈,由一個頻率(通常在 1 到 5 MHz 之間)激發產生磁場,兩個次級線圈用于檢測磁場(圖 2)。 反過來,這些線圈將磁場轉換為電壓——想想拉第定律和變壓器。  (請注意電感式位置傳感器與LVDT的相似之處(請參考文末相關EE世界內容)。放置在磁場中的金屬目標會在其內感應出與磁場相反的渦流,從而增加 感應電流和改變感應關系。


            這種變化具有衰減振蕩的效果。 傳感器通過振幅檢測電路檢測振蕩狀態的這種變化和阻尼。 兩個接收線圈檢測不同的電壓,可以通過兩個接收線圈的電壓比值來確定目標的位置。 當比率超過某個預設限制時,閾值電路產生輸出信號。


            傳感器還有哪些其他屬性?


             A:這些是最重要的:


            1、堅固可靠:全封閉,無外露部件。 此外,與 LVDT 類似,傳感器本身(不包括電子元件)是一組線環或線圈,這意味著較寬的工作溫度范圍、抗沖擊性和對環境應力的相對耐受性。


            2. 性能一致且可重復:基本設計堅固耐用,通過適當的電路,獲取的信號在信號強度和閾值方面將保持一致。


            3. 體積小巧,安裝方便:傳感器頭可以封裝在更大的“螺栓”甚至小螺釘中,便于放置。 傳感器頭在一端,電線在另一端,便于布局和布線。 該傳感器的長度可以在 5 毫米到 600 毫米之間。


            4. 靈敏度:根據設計細節,傳感器可以輕松感知近至一毫米或更小或幾厘米的目標。 分辨率的一致性也非常高,可以縮小到亞毫米甚至微米范圍。


            5.讀數不受灰塵和雜物的影響:同樣,簡單的機械外殼將東西擋在外面,讀數不受非金屬環境的影響。


            6. 對電磁干擾的高抗擾度:這些傳感器的許多應用涉及電機和大電流,例如在 HEV 和 EV(數百安培的牽引電機)中,兩者都會產生強大的雜散磁場。 傳感器的雙線圈設計意味著它可以執行差分傳感,大多數雜散干擾磁場將在傳感器接收器處自行消除。

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