Тахометрические датчики (стр. 4 из 4)

Гирометры

Гирометры — это приборы, устанавливаемые на движущихся объектах для определения их угловой скорости.

В зависимости от природы используемого физического явления различают:

а) механические гирометры, основанные на свойствах гироскопа;

б) оптические гирометры на лазерах или волоконной оптике, использующие свойства распространения волн.

Гироскопический измеритель скорости

Гироскоп состоит из ротора, смонтированного в кардановом подвесе, который, будучи раскрученным мотором до большой скорости (~10⁴ об/мин), вращается вокруг оси Y'Y (рис.9.10).

Измеряемая скорость вращения w должна быть направлена по оси Z'Z, перпендикулярной оси Y'Y; из-за этой скорости по является гироскопический момент сил C_gt пропорциональный о) и направленный по Х'Х перпендикулярно осям г У и Z'Z; он стремится повернуть подвес гироскопа. Момент С_е уравновешивается моментом упругих сил С_г, создаваемым двумя пружинами; он пропорционален углу а поворота подвеса. В условиях равновесия имеем

где Cr—ka, k — коэффициент упругости пружины, С_е~сзН_р Н — кинетический момент инерции ротора. Отсюда получаем

Угол а поворота подвеса гироскопа пропорционален измеряемой скорости о; с помощью потенциометра угол а преобразуется в пропорциональный ему электрический сигнал.

Порядок величин метрологических характеристик типового-гироскопического измерителя скорости (докум. SFIM) следующий: диапазон измерений (Д. И.) от ±7°/с до ±360 °/с; чувствительность средняя от 57 Ом/7е до 1,11 Ом/°/с; отклонение от линейности <±1,5% от Д. И.; порог чувствительности <±1 от Д. И.; ошибка гистерезиса 0,5% от Д. И.; собственная резонансная частота заключена между 6 и 25 Гц.

Оптические гирометры

Принцип действия. Когда световая волна распространяется в движущейся среде, преодолеваемое ею расстояние зависит от того, происходит распространение в направлении движения или в противоположном ему. Пусть, например, между двумя зеркалами М и Af₂, расположенными на расстоянии L друг от друга, распространяется световая волна. Если зеркала расположены неподвижно в неподвижной среде, то преодолеваемое волной расстояние от М&bsol; до М₂, т. е. an» равно пути волны от М₂ до Ми т. е. d₂

Когда оба зеркала перемещаются как целое со скоростью V, направленной, например, от Mi к М₂, то

Разность этих путей пропорциональна скорости V:

а) путь di2 увеличивается, потому что М₂ удаляется от фронта волны,

Конструкция. Во вращающейся среде, образующей кольцевой резонатор лазера, две волны, распространяющиеся в противоположных направлениях, создают эффект разности их хода, проявляющийся в двух лазерных пучках различной частоты. Суперпозиция этих двух пучков порождает биение, частота Af которого пропорциональна скорости вращения:

где А — площадь, охватываемая кольцевым резонатором, L — его периметр, X — средняя длина волн излучения. Такой прибор — лазерный гигрометр — позволяет измерять очень малые угловые скорости, порядка 10~²°/ч. В гирометре другого типа два пучка, выходящие из одного и того же лазера, распространяются в противоположных направлениях по оптическому волокну, вращающемуся с измеряемой скоростью. На выходе из волокна два пучка интерферируют; подсчет числа AZ смещенных из-за вращения интерференционных полос позволяет измерить скорость: где L — длина волокна, Я —длина волны излучения лазера. Гигрометр этого типа на оптическом волокне, благодаря увеличению L при многовитковой намотке, позволяет измерять угловые скорости примерно в 100 раз меньшие, чем измеряемые обычным лазерным гигрометром.

Заключение

В данной работе были рассмотрены и изучены: датчики на токах Фуко, гироскопические измерители скорости, оптические тахометры, датчики с переменным магнитным сопротивлением, тахометрические генераторы на переменном и постоянном токе. Синхронный генератор. Речь идет о небольшом генераторе переменного тока. Ротор, связанный с осью, скорость которой Статор несет якорную обмотку (одно- или многофазную), в которой возникает синусоидальная э.д.с; ев амплитуда и частота пропорциональны скорости вращения ротора. Могут использоваться на автомобилях в тяжелой промышленности, ветрянных и гидро-электростанциях.

Приложение

Рас. 1. Принципиальная схема генератора постоянного тока, 1-щетка;

2-коллектор; 3- статор; 4 - ротор; 5-проводники

Рис. 2. Различные тнпы тахометрическнх генераторов постоянного тока (документация фирмы С.Е.М.).

а — с катушечным ротором; б — с жолоколообрмвыы ротором (пример выполнения обмотки фирне MuiiniotorS. А.); в — с днсконджльным роторон (деталь конструкции якоря фкрмы С. Е. U. i — магннт; 2 — якорь; 3 — коллектор; 4 — фиксирующее кольцо; 5 — рязрезаая ступица.

Характеристики

Э.Д.С холостого хода при 10-60 3 3 или 6

1000 об/мин, Ke(V)

Двусторонний допуск Ке, % rtO,5 ±1,5 ±1,5

Линейность, приведенная к 3600 0,15 0,1 О,0б

об/мин, 1эвм, %

Индуктивное сопротивление при 10-^350 36 1

25 °С, Ом

Индуктивность якоря, мГн 8^290 1,6 0,1

Момент инерции ротора, г-см^г 1400^-1500 5,3 350-^1500

Максимальная скорость, об/мвн 5000 6000 4000

Масса, г 1500 700 1000-М500

Рис. 3- Синхронный генератор

л —однофазный двухполюсный; б —трехфазный с 4 полюсами в соединением обмоток в звезду измеряется, представляет собой магнит или совокупность магнитов.

Рис. 4. Тахометр с синхронной электрической передачей (документация фирмы Jaeger).

а — задающий генератор переменного тока; б — индикатор. 1 — квадрат; 2 — постоянный магнит; 3 — статор; 4 — двигатель; 5 — измерительный магнит; 6 — измерительный диск; 7 — регулируемая спиральная пружина; 8— игла; 9 — экранирующая пластин; 10 — узел термокомпенсации; 11 —магнитное поле.

Рис.6. Принцип действия датчика

с подвижной катушкой.

I — катуипм; 2 —постоянный магнит.

Рис.7. Датчик скорости с подвижным магнитом (документация фирмы Schaevitz).

а — конструкция; б — соединение измерительных катушек.

Рис.9.Принцип действия оптического тахометра.

J —линза; 2 — световой пучок; 3— оптическнй приемник.

Рис. 10. Конструкция гироскопа (документация фирмы SFIM).

1 — пружина; 2 — амортизатор; 3 —карданов подвес; 4 — курсор; 5 — ротор; 6 — потенцвомегр.

рис 11. Оптический гирометр.

б — лааерный с оптическим волокном, / — оптическое волокно; 1 — лазер; 3 — интерференционные полосы.