Курсовая работа: Рамочный датчик угла
0,015
1.6 Погрешности индукционного датчика угла с подвижной катушкой
Всем описывающим электроэлементам присущи погрешности, которые по физическим причинам можно разделить на четыре основные группы:
а) погрешности, вытекающие из принципа работы датчика;
б) погрешности от конструктивных ограничений;
в) технологические погрешности;
г) погрешности, вызванные влиянием внешней среды. Первая группа погрешностей, вытекающих из принципа действия, свойственна счетно-решающим электроэлементам, которые предназначены для решения тех или иных функциональных зависимостей.
С этой точки зрения датчики угла являются списывающими элементами, работа которых заключается в преобразовании углового перемещения ротора в пропорциональный ему электрический сигнал. Для выше рассмотренных типов датчиков погрешности, вызывающие нарушение этой пропорциональности, которая чаще всего выражается линейным законом, не связаны с принципом работы датчиков, а являются следствием влияния причин последующих групп. Поэтому остановимся именно на последних трех группах причин, вызывающих погрешности датчиков.
Конструктивные погрешности. Наличие магнитопровода статора и ротора в датчиках угла, как и во всех электрических машинах и аппаратах, приводит к искажению идеальной кривой намагничивания. Нелинейность кривой намагничивания обусловливает нелинейный характер изменения величины выходного напряжения от угла поворота ротора. Кроме того, с нелинейностью кривой намагничивания связано появление высших временных гармоник в намагничивающем токе. Поэтому нелинейность кривой намагничивания, приводит к увеличению остаточного напряжения датчиков. Следует отметить, что все явления, связанные с искажением кривой намагничивания, в датчиках рамочного типа проявляются в значительно меньшей степени, чем в других датчиках. Это объясняется наличием в датчиках рамочного типа значительного по величине воздушного зазора, представляющего собой большое линейное магнитное сопротивление, по сравнению с которым нелинейное сопротивление стального участка магнитной цепи составляет незначительную величину.
Специфическая конфигурация магнитопровода, а также наличие воздушного зазора обусловливают наличие в датчике значительных полей рассеяния. Распределение и расчет этих полей представляет известные трудности. Асимметрия, вводимая полями рассеяния в общую картину поля датчика, вызывает появление асимметрии и нелинейности выходного напряжения датчика при повороте ротора.
Технологические погрешности. Значения допусков на отдельные детали и несовершенство технологии изготовления и сборки датчиков определяют наличие целого ряда погрешностей датчиков угла.
Необходимым условием при установке в гироскопе датчика угла является требование равномерности воздушного зазора между статором и ротором, так как неравномерный воздушный зазор приводит к искажению характеристики выходного напряжения датчика, делая ее несимметричной.
Отличие угла сдвига фазы между напряжениями выходных катушек от 180° приводит к появлению значительного остаточного напряжения, для устранения которого необходимо использовать один из выше рассмотренных методов и которое приводит к дополнительному увеличению несимметричности характеристики выходного напряжения датчиков. Большое влияние на точность датчика рамочного типа оказывает качество намотки рамки - двух встречно включенных катушек, перемещающихся в воздушном зазоре. Несимметричное выполнение этих катушек приводит к тому, что при повороте рамки изменение потокосцепления с каждой катушкой неодинаково, поэтому нелинейность и несимметричность характеристики выходного напряжения такого датчика существенно увеличиваются.
Погрешности, вызванные влиянием внешней среды. При работе датчиков угла в гироскопе на точность их работы оказывают существенное влияние температурные воздействия, а также наличие внешних электромагнитных полей.
Теплоизлучение других элементов гироскопического прибор может привести к принудительному нагреву датчика угла. В это случае решающее значение имеет правильный выбор конструкционных материалов датчика, так как различные коэффициенты линейного расширения деталей датчика могут привести к нарушению первоначально установленной величины и равномерности воздушного зазора, а следовательно, к смещению электрического нуля датчика и искажению характеристики выходного напряжения.
При изготовлении материала магнитопровода датчика из ферритов в результате нагрева происходит значительное ухудшению магнитных свойств последних, что непосредственно приводит к ухудшению параметров датчиков.
1.7 Достоинства и недостатки рамочного датчика угла
Достоинства индукционного датчика угла с подвижной катушкой. Значительно меньшая величина реактивного момента. Это объясняется тем, что рамка не имеет ферромагнитных масс и, следовательно, не создает электромагнитного момента; магнитоэлектрический момент рамочного датчика незначителен, так как токи в сигнальной катушке малы.
Значительно меньшая величина нулевого сигнала. Величина нулевого сигнала, обусловленного наличием высших и четных гармоник, в рамочных датчиках также ниже, так как магнитная цепь датчика даже при высоких индукциях в магнитопроводе остается линейной за счет большого воздушного зазора, составляющего величину порядка 2-3 мм .
Независимость выходного сигнала датчика (в сдвоенном варианте) от радиальных смещений чувствительного элемента.
Недостатком рамочного датчика является необходимость дополнительных токоподводов к подвижному узлу прибора. Следует также отметить большое потребление энергии рамочным датчиком. Это объясняется необходимостью создания в большом воздушном зазоре датчика требуемой величины индукции. Так же РДУ работает только на переменном токе и требует последующего преобразования выходного сигнала из переменного в постоянный. Выходной сигнал рамочного датчика имеет незначительную мощность, и поэтому всегда подается на промежуточный усилитель, который должен обладать большим входным сопротивлением. Это необходимо для того, чтобы свести к минимуму ток в сигнальной катушке, так как этот ток в основном обусловливает реактивный момент рамочного датчика. К недостаткам так же относится малый диапазон измеряемых углов и значительная нелинейность выходной характеристики.
2. Расчетно-конструкторская часть
Согласно техническому заданию, имеем следующие исходные данные для расчета кольцевого индукционного датчика угла:
Таблица 2-Техническое задание
|
Напряжение возбуждения U, f |
26В, 400Гц |
|
Число витков катушки возбуждения w |
1000 |
|
Число витков сигнальной катушки w |
К-во Просмотров: 434
Бесплатно скачать Курсовая работа: Рамочный датчик угла
|
