电感式传感器的工作原理

——

电感式传感器通常用于测量位置或速度,尤其是在恶劣环境中。感应位置感测中使用的术语和技术可能令人困惑。

感应式位置和速度传感器有许多形状,尺寸和设计。可以说所有电感式传感器都使用变压器原理工作,它们都使用基于交流电流的物理现象。这是迈克尔·法拉第在19世纪30年代首次观察到的,当时他发现第一个载流导体可以“诱导”电流流入第二个导体。法拉第的发现构成了现代电动机,发电机的基础,当然还有用于位置和速度测量的电感式传感器。

电感式位置和速度传感器包括简单的接近开关,可变电感传感器,可变磁阻传感器,同步器,旋转变压器,旋转和线性可变差动变压器(RVDT和LVDT),以及新一代感应编码器(有时称为扼流圈)。

电感式传感器的类型
在简单接近(或“接近”)传感器中,电源使交流电流在线圈中流动(有时称为环路,线轴或绕组)。当导电或导磁目标(例如钢盘)接近线圈时,这会改变线圈的阻抗。当阈值通过时,这充当目标接近的信号。接近传感器通常用于检测金属目标的存在或不存在,并且输出通常模拟开关。这种类型的电感式传感器通常用于传统开关可能存在问题的地方 - 特别是在存在大量污垢或水的地方。下次您登上飞机时,您会看到许多电感式接近传感器,或者在登机时看一下起落架。
可变电感传感器和可变磁阻传感器通常产生与导电或可透磁靶(通常为钢杆)相对于线圈的位移成比例的电信号。与接近传感器一样,当线圈通过交流电通电时,线圈的阻抗根据目标的位移而变化。这种传感器通常用于测量气动或液压油缸中活塞的位移。活塞可以布置成越过传感器线圈的外径。
Synchros是另一种形式的感应式位置传感器,它们测量线圈相对于彼此移动时的感应耦合。同步通常是旋转的并且需要电连接到传感器的移动和静止部分(通常称为转子和定子)。它们具有极高的精度,可用于工业计量,雷达天线和望远镜。Synchros的价格非常昂贵且越来越少见,大多数都被(无刷)旋转变压器所取代。这些是感应位置检测器的另一种形式,但电连接仅对定子上的绕组进行。


LVDT,RVDT和旋转变压器测量线圈之间电感耦合变化的位置,通常称为初级和次级绕组。传感器的初级绕组将能量耦合到次级绕组中,但耦合到每个次级绕组中的能量比率与可透磁目标的相对位移成比例地变化。在LVDT中,这通常是穿过绕组孔的金属杆。在RVDT或旋转变压器中,它通常是成形转子或极靴,其相对于围绕转子周边布置的绕组旋转。LVDT和RVDT的典型应用包括航空航天副翼,发动机和燃油系统控制中的液压伺服系统。旋转变压器的典型应用包括无刷电动机换向。
感应位置传感器的显着优点是相关的信号处理电路不需要位于传感器线圈附近。这允许传感线圈位于恶劣的环境中,否则可能会妨碍其他技术 - 例如磁传感器或光学编码器 - 因为它们需要相对精细的硅基电子设备位于传感点。

电感式传感器应用
感应式位置传感器具有长期记录,可在恶劣条件下可靠运行。因此,它们通常是安全相关,安全关键或高可靠性应用的自动选择。这种应用在军事,航空航天,铁路和重工业部门中很常见。

这种良好声誉的原因与基本物理和操作原理有关,它们通常独立于:


电感式传感器的优点和缺点
由于基本操作元件(缠绕线圈和金属部件)的性质,大多数感应式位置传感器非常坚固。鉴于其良好的声誉,一个显而易见的问题是“为什么电感式传感器不能更频繁地使用?” 原因是他们的身体健壮性既是力量也是弱点。电感式传感器往往精确,可靠,坚固,但体积大,体积大,重量大。对精密缠绕线圈的需求也使其生产成本高昂 - 尤其是高精度设备。除了简单的接近传感器之外,更复杂的电感式传感器对于更主流的应用来说非常昂贵。
电感式传感器相对稀缺的另一个原因是设计者难以指定。这是因为每个传感器通常需要单独指定和购买相关的AC生成和信号处理电路。反过来,这需要模拟电子学的重要技能和知识。由于年轻的工程师倾向于专注于数字电子,他们将倾向于采用替代的,更加数字化的方法。

新一代 - 感应编码器或编码器
新一代电感式传感器近年来已进入市场,并在传统和更主流的领域中享有越来越高的声誉。这种新一代的电感式传感器的通常被称为感应编码器或“INCODER”(的混合物  ductive和连接编码器)。该方法使用与传统设备相同的基本物理,但使用印刷电路板和现代数字电子设备,而不是笨重的变压器和模拟电子设备。该方法非常优雅,开辟了电感式传感器的应用范围,包括2D和3D传感器,短距离(<1mm)线性器件,曲线几何形状和高精度角度编码器,包括小型旋转编码器和大型旋转编码器。
PCB的使用使得传感器可以印刷到薄的柔性基板上,这也可以消除对传统电缆和连接器的需求。这种方法的灵活性 - 无论是在物理上还是从为OEM提供定制设计的能力 - 都是一个很大的优势。
与传统的电感式传感器一样,该方法可在恶劣环境中提供可靠和精确的测量。还有一些重要的优点:


传统LVDT(顶部)和Zettlex线性传感器(中间)的图像。以下规模。

上图中很好地说明了这一点 - 展示了传统的150mm行程LVDT及其新一代替代品,它是为线性执行器制造商生产的。与“之前”和“之后”节食照片的相似之处显而易见。当考虑到新一代设备还包括相关的信号生成和处理电路(未示出传统的LVDT)时,这得到了加强。相比之下,UNIVO提供的设备有以下几个优点:

北京优利威科技有限公司专业提供各种传感器技术解决方案

如有产品需求或技术咨询,请拨打客服电话:010-51294688

或关注优利威官方微信公众号:优利威


上一篇数字输出LVDT位移传感器
下一篇增量编码器和绝对编码器

行业新闻The News

让价值共享 记录企业发展脚步

——
生活最亲密的传感器

生活最亲密的传感器

随着技术的进步,手机已经不再是一个简单的通信工具,而是具有综合功能的便携式电子设备。手机的虚拟功能,比如交互、游戏、都是通过处理器强大的计算能力来实现的,但与现实结合的功能,则是通过传感器来实现。1、霍尔感应器这种传感器在以前的翻盖、滑盖手机中是常见的,现在的手机外套、ipad的皮套中,合上就会关电源的,常伴随“嗒”的…[了解更多]

重载AGV电平车控制系统

重载AGV电平车控制系统

(Automated Guided Vehicle,简称 AGV),通常也称为 AGV 小车, 指装备有电磁或光学、惯性导航等自动导引装置,能够沿规定的导引 路径行驶,具有安全保护以及各种移载功能的运输车,工业应用中不 需驾驶员的搬运车,以可充电之蓄电池为其动力来源。…[了解更多]

线性可变差动变压器LVDT介绍

线性可变差动变压器LVDT介绍

什么是 LVDT?LVDT 是线性可变差动变压器的缩写。它是一种常见类型的机电传感器,可将其以机械方式耦合的物体的直线运动转换为对应的电气信号。LVDT 线性位移传感器即插即用,可以测量各种移动,从小到百万分之一英寸到几英寸,甚至大到 ±30 英寸(±0.762 米)的位移。图 1 显示了典型的 LVDT 元件。该变压…[了解更多]

仪器仪表的应用

仪器仪表的应用

仪器仪表应用领域广泛,覆盖了工业、农业、交通、科技、环保、国防、文教卫生、人民生活等各方面,在国民经济建设各行各业的运行过程中承担着把关者和指导者的任务。由于其地位特殊、作用大,对国民经济有巨大倍增和拉动作用,有着良好的市场需求和巨大的发展潜力。具体的需求对象可以从以下几个方面进行表述:   1、在人类社会进入知识…[了解更多]

MEMS传感器的应用

MEMS传感器的应用

MEMS传感器作为获取信息的关键器件,对各种传感装置的微型化起着巨大的推动作用,已在太空卫星、运载火箭、航空航天设备、飞机、各种车辆、生特医学及消费电子产品等领域中得到了广泛的应用。…[了解更多]

倾角传感器的应用

倾角传感器的应用

倾角传感器典型应用场合:角度测量,水平调整,零位调整倾角开关(十二路开关信号),安全控制,监控,报警机械臂,大坝,建筑,桥梁角度测量对准控制,弯曲控制。初始位置控制,倾角姿态记录仪汽车四轮定位倾角传感器应用特点:可以调节输出频率,内置零位调整,可以根据要求定制零位调整按钮,从而实现在一定的角度置零的功能。这对于要测量相…[了解更多]

温度传感器的应用

温度传感器的应用

温度传感器的性能还由其应用领域的许多因素决定,如外部环境(物理和电学 的)、电源供电方式等。总的来说,温度传感器主要应用于以下几个领域。 (1)感测应用。温度传感器的热转换方式经常被用来测量物理量(如流量、辐 射、气体压力、气体种类、湿度、热化学反应等)。这些传感器的测量值都是以热 形式为媒介并以电信号的方式输出。 …[了解更多]

压力传感器的应用

压力传感器的应用

压力传感器,是工业中最为常用的一种传感器,随着科技的不断发展,其种类也在不断的增多,并广泛的应用在众多领域,从工业延伸到日常生活中。如航空航天、石化等等。下面小编就为大家介绍压力传感器的应用领域有哪些:1、科学研究在基础科学研究中,传感器具有突出的地位。例如,在开拓新能源新材料等具有远望作用的各种尖端技术研究,如超高温…[了解更多]

我国传感器市场2016年现状:传感器成自动化仪表重点

我国传感器市场2016年现状:传感器成自

随着我国对智能化仪表设备的需求不断提升,促使工业传感器也在不断突破,智能传感器已经成为了21世纪最具有影响力的高新技术。近日,我国首个传感器产业园的建成,也推动我国未来传感器的发展。据资料预测,到2030年,全球传感器数量将突破100万亿个,未来,工业传感器将成为自动化仪表生产重点。…[了解更多]

TE Connectivity总裁Terrence Curtin将担任公司首席执行官

TE Connectivity总裁Ter…

瑞士沙夫豪森---2016年10月3日—全球连接与传感领域领军企业 TE Connectivity董事会今天宣布自2017年3月9日起Terrence Curtin将接替Tom Lynch任公司首席执行官。Curtin目前任TE 总裁,并在2016年3月2日TE 年度股东大会上入选TE 董事会成员。…[了解更多]

关闭

分享到: