Teorie měření a regulace

Transkript

1 Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb Teorie měření a regulace snímače princip 1 P-s2.(4) ZS 2015/ Ing. Václav Rada, CSc.

2 A nyní základní podrobnosti hlavních principů přehledně vlastnosti doplňkové informace a jiné.

3 ODPOROVÉ Založeny na faktu, že každá hmota má - jako svou nedílnou vlastnost elektrický odpor, který klade překážku procházejícímu elektrickému proudu. Lze jej považovat za principiálně nejobvyklejší nepřesně řečeno nejjednodušší. Odporové snímače jsou konstrukčně založeny na možnosti pomocí změny odporu zjišťovat úroveň dané fyzikální veličiny.

4 ODPOROVÉ Odporové snímače - jsou většinou výrobně levné a provozně spolehlivéuplatní se pro snímání prakticky všech fyzikálních veličin - nevýhodou je vliv spojovacího vedení na vlastnosti snímače a z toho vyplývající nutnost nějaké kompenzace - nevýhodou (spíše komplikací) je nutnost používat můstkové zapojení, které je zárukou dobrých měřičských i snímačových vlastností.

5 ODPOROVÉ Z materiálů používaných hmoty vykazujících odpor přesněji vhodnou funkční závislost a změnový vektor i diferenciál to jsou nejčastěji Pt, Ni, Cr a vyjímečně Cu v podobě čistého kovu, nebo speciální slitiny jakou jsou Rh-Fe nebo PtRh-Fe, CrNi. To jsou hgomogenní nekrystalizující hmoty.

6 ODPOROVÉ Do skupiny odporových patří i čidla založená na použití krystalů (polovodičové na bázi Ge nebo Si), polykrystalických a monokrystalických základních materiálů, jejichž výhodou je podstatně vyšší citlivost (až 25 krát). Nejvíce odporových čidel a snímačů se používá k měření teploty a dále tlaku.

7 ODPOROVÉ Vztah vyjadřující závislost hodnoty odporu na teplotě: R = R 0 * [ 1 + α * (ν ν 0 ) ] kde: R 0 (základní) odpor při teplotě 0 o C ν, ν 0 teploty α teplotní součinitel odporu α = (R 100 R 0 ) / 100 * R 0

8 ODPOROVÉ Pro složitější konstrukce se používá vztah: R = R 0 * [ 1 + A* ν + B* ν 2 + C*(ν -100)* ν 3 ] kde: R 0 (základní) odpor při teplotě 0 o C ν, ν 0 teploty A, B, C teplotní součinitelé materiálu pro ν 0 o C platí, že konstanta C = 0.

9 Se stykovým odporem ODPOROVÉ Základním principem je změna přechodového odporu na styku dvou odporových míst (bodů, ploch, ). Stykové místo musí být přesně definováno, jak svou velikostí, tak fyzikálními vlastnostmi. Přesnost a chyba je dána především (ne)dokonalostí kontaktu, tepelnou závislostí a hysterezními vlastnostmi při změnách měřené veličiny. VR - ZS 2109/2011

10 Se stykovým odporem měřená fyzikální veličina např. tlak ODPOROVÉ R [Ω] připojovací el. vedení 0 měřená veličina tlakem na pohyblivý segment se mění přechodový odpor mezi deskami a kuličkami je ovlivněn el. vlastnostmi dotýkajících se materiálů deformace / přechodový dotyk = plocha na níž se uplatní přechodový odpor VR - ZS 2010/2011

11 Tenzometrické (odporové) ODPOROVÉ síla F způsobující pnutí (tenzi) v drátcích napjatých mezi kolíky na obou částech, mezi nimiž má být síla změřena pnutí taženého drátku od síly F se měří změnou odporu drátku (změna průřezu a tedy el. odporu)

12 Tenzometrické (odporové) ODPOROVÉ Základní rozsahy parametrů běžných tenzometrů - odpor mezi 50 a 2000 Ω hodnota s běžnou tolerancí 0,2 až 0,5 % - průřez obvykle 1 x 3 mm až 150 x 10 mm běžný průřez 25 x 5 mm - tlouštka 0,05 až 0,1 mm speciální fóliové s obdélníkovým průřezem napařeného drátku tl. 1 až 10 μm jsou přesnější a citlivější a zároveň choulostivější a snadněji poškoditelné v provedení drát je to až 1 mm

13 Tenzometrické (odporové) ODPOROVÉ - povolené proudové zatížení 5 až 20 ma (lze přímo zapojit do regulační obvodů) ve speciálním provedení běžně do 0,5 A, ale i několika A (známé max je 10 A) - standardní teplotní rozsah okolí (aplikovatelnosti) je až do 250 o C - průměrná hmotnost cca100 mg - vydrží zrychlení až do 105 m/s 2 - izolační odpor je větší než 50 MΩ.

14 Tenzometrické (odporové) ODPOROVÉ Lepidla jsou různá podle teploty měřené hmoty: - acetátová lepidla do 50 o C - lepidla na bázi fenolových pryskyřic - od 50 do 200 o C - lepidla na bázi keramických tmelů pro teploty 300 o C a více max. asi do 400 o C - pro teploty hmoty pohybující se až kolem 800 o C se používají lepidla na bázi vodního skla.

15 Tenzometrické (odporové) ODPOROVÉ Pro lepení je stanoven přesný postup všech činností (od přípravy povrchu až po závěrečné vysušení a zaschnutí krycí vrstvy) i doby, po kterou musí jednotlivé vrstvy lepidla zasychat. Z vlastností, použitých materiálů a lepidel plyne, jak dlouho po nalepení lze tenzometr použít i po jakou dobu je jeho funkce kvalitní a spolehlivá samozřejmě pokud při měření nedojde k jeho mechanickému poškození.

16 Tenzometrické (odporové) ODPOROVÉ Úkolem lepidla není jen přilepit tenzometr k měřené hmotě, ale i vzduchotěsně jej oddělit od okolního prostředí tím se zabrání zvlhnutí tenzometrického snímače (snímajícího čidla) a tedy i znehodnocení měření.

17 Tenzometrické (odporové) přívody l = délka ODPOROVÉ krycí vrstva lepidla musí vodotěsně překrýt vše vlastní tenzometrické čidlo materiál, k němuž je snímač přilepen σ SMY K σ TA H l = délka tenzometrického čidla ε podložka = nosič tenzometrického čidla dolní, co nejtenčí, adhesní vrstva speciálního lepidla Řez nalepeným tenzometrem

18 Tenzometrické (odporové) a) ODPOROVÉ c) rozměr celé folie je 2,16 krát 4,45 mm b) délka aktivní části drátku je 0,2 mm délka aktivní části drátku je 0,38 mm délka aktivní části drátku je 5,84 krát 0,38 mm délka aktivní části drátku je 101,6 krát 0,58 mm

19 Tenzometrické (odporové) ODPOROVÉ Na tenzometrické snímače působí různé vlivy. Zejména škodlivý je vliv teploty a změn teploty: na dilataci měrného tenzometrického drátku na citlivost drátku na deformaci nosné podložky tenzometru na celkové elektrické i mechanické vlastnosti na vlastnosti a parametry lepidla, zejména na jeho neprodyšnost.

20 Tenzometrické (odporové) ODPOROVÉ Teplotní vlivy lze charakterizovat vztahem: (dr/r) = (dr υ /R) + (dr S /R) + (dr dl /R) = = α + K * (α S - α dl )) * υ kde: R υ je součinitel změny odporu tenzometrického drátku R S je součinitel dilatace měřené části R dl.. je součinitel dilatace délky tenzometrického drátku α je celkový součinitel pro tenzometrický drátek K je souhrnný koeficient

21 ODPOROVÉ Tenzometrické (odporové) můstkové zapojení Dále pokud platí: α = -K * (αs - αdl) pak nemusí být tepelná kompenzace prováděna a vliv teploty je téměř nulový. Aby se lépe kompenzoval vliv teploty, vyrábí se tenzometry složené ze dvou samostatných částí na společné podložce fólii.

22 Tenzometrické (odporové) můstkové zapojení termočlánek na tenzometru slouží k automatické tepelné kompenzaci R 0 R R k napájecí napětí U R 1 ODPOROVÉ R ν odpor R k slouží k ručně dostavitelné kompenzaci vyrovnávající automatickou kompenzaci od termočlánku ručně nastavitelná kompenzace kompenzované můstkové zapojení

23 ODPOROVÉ Tenzometrický další praktická aplikace akcelerometrický snímač dvojice nebo čtveřice tenzometrických snímačů R 2 R 1 měřicí setrvačná hmota m uzavřená těsná konstrukce má uvnitř vzduch tuhé, neposunovatelné spojení citlivost snímače je dána tuhostí nosníku M ± y(t)

24 KAPACITNÍ Jsou založeny na existenci kapacity mezi dvěma kovovými částmi. Změnou těchto kovových částí se mění kapacita a tím se převádí měřená fyzikální veličina na elektrický signál. Kondenzátor s rovnoběžnými deskami má kapacitu: C = ε r * ε o * S / d kde: ε r poměrná permitivita ε o permitivita vakua má hodnotu 8,845 * [F/m] S plocha elektrody (obě shodných rozměrů) d vzdálenost elektrod.

25 KAPACITNÍ Desky mohou být prakticky libovolného tvaru (kruhové válcové vodiče pásky). Obě desky nemusí mít shodný tvar, ale musí vždy vytvořit určité vzájemné překrytí. Mohou mít omezenou vzájemnou plochu (jen společná část pak tvoří desky kondenzátoru) závislou na změnách měřené veličiny. Mohou mít proměnnou vzdálenost mezi plochami (desky musí zachovat rovnoběžnost) závislou na změnách měřené veličiny. Mohou mít i proměnnou permitivitu dielektrika (vlastnost hmoty = pevná, porézní, kapalina, plyn) závislou na změnách měřené veličiny.

26 KAPACITNÍ U rovnoběžných desek shodného tvaru je kapacita úměrná vzdálenosti mezi deskami. U jednoduchých tvarů a změn působících na změnu kapacity je výpočet aktuální hodnoty jednoduchý. U složitých pak naopak a má i nepříznivý vliv na linearitu (spíše nelinearitu) převodního vztahu mezi měřenou veličinou a hodnotou kapacity. U složitých tvarů je nebezpečí vlivu dalších přídavných veličin, působících negativně. Nepříznivě se mohou projevovat i nevhodné přívody a spoje s navazujícími obvody.

27 KAPACITNÍ U kondenzátoru je důležitým parametrem součinitel jakosti: Q c = ω * C * R iz = 1 / δ = ω * τ kde τ je časové konstanta dynamických vlastností kond. τ = C * R iz δ je ztrátový úhel ukazuje na kvalitu kondenzátoru nebo tg δ = ω * C * R iz = ω * C / R iz kde tg δ je tzv. ztrátový úhel. Dalším důležitým parametrem je impedance, ukazující na frekvenční závislost i na frekvenční vlastnosti kondenzátoru.

28 KAPACITNÍ VÝHODY: - velká přesnost celkem snadno konstrukčně dosažitelná - malé rozměry a malá váha - vysoká resonanční frekvence = schopny velmi rychle reagovat na dynamiku změn měřené veličiny - obvykle nepůsobí zpětně na měřenou veličinu a ni na prostředí v němž se měří - poměrně malá citlivost na změny parametrů a hodnot pracovního prostředí (okolí)

29 KAPACITNÍ C el. připojení desek d 2 d 3 0 vzájemná plocha VR - ZS 2015/2016 d 1 vzájemný posun desek ve směrech d 1, d 2 a d 3 určuje kapacitu danou překrývající se plochou (vyšrafována)

30 KAPACITNÍ dielektrikum el. připojení desek C d 2 d 0 x d 0 x d 1 zasouvání střední desky z dielektrika ve směrech d 1 a d 2 určuje kapacitu 0 vzájemná plocha

31 KAPACITNÍ d společná délka l d di tloušťka dielektrika = vzdálenost mezi deskami plocha desky a * b dielektrikum je zasunuto volně mezi desky kapacita je ovlivněna tloušťkou dielektrika

32 KAPACITNÍ plocha desky a * b tloušťka vzduchové mezery (případně může být i jiné dielektrikum d vz d di tloušťka dielektrika vzdálenost mezi deskami dielektrikum je zasunuto volně mezi desky kapacita je ovlivněna tloušťkou dielektrika a vzduchovou mezerou VR - ZS 2015/2016

33 KAPACITNÍ VR - ZS 2015/2016

34 KAPACITNÍ Kapacitní bezkontaktní senzor přiblížení spínač. snímače přiblížení (proximity senzor) nebo polohové spínače (proximity switch). Obvykle obsahují kruhovou elektrodu uvnitř válcového stínicího pouzdra. VR - ZS 2015/2016

35 KAPACITNÍ Zapojení zpětnovazebního měřicího obvodu pro kapacitní čidlo vhodný hlavně pro systém s proměnnou vzduchovou mezerou d. Moderní elektronické obvody pro kapacitní senzory mívají rozlišovací schopnost menší než 1fF (10 15 F). VR - ZS 2015/2016

36 KAPACITNÍ Kapacitní hladinoměry

37 INDUKČNOSTNÍ Založeny na vzniku napětí pokud se mění indukčnost libovolné cívky pohybující se v magnetickém poli nebo pokud se mění indukčnost libovolné cívky v pohybujícím se magnetickém poli nebo se uplatňuje princip změny magnetických vlastností ferromagnetika při jeho deformaci vnější silou: u (t) = B * l * v = B * l * (dx / dt) kde: B indukce magnetického pole l délka vodiče cívky (pohybujícího se v mag. poli) v rychlost pohybu (vodiče nebo pole).

38 INDUKČNOSTNÍ Snímač je vždy tvořen cívkou nebo systémem cívek. Zapojen je do obvodu, který je schopen reagovat na změny hodnoty indukčnosti.

39 Základní rozdělení snímačů: - elektromagnetické - elektrodynamické - se snímacím vodičem - snímače vibrací - absolutní - relativní. INDUKČNOSTNÍ

40 INDUKČNOSTNÍ Rozdělení podle konstrukce cívky:a magnetického obvodu: - s malou vzduchovou mezerou v magnetickém obvodu - s otevřeným magnetickým obvodem - s potlačeným magnetickým polem - bez ferromagnetika.

41 INDUKČNOSTNÍ Rozdělení podle použití k měření veličiny: vzdálenost tlakové a tahové síly krouticí moment průtok vibrace zrychlení drsnost lineární pohyb rozměr tlaku a podtlaku kapalin a plynů deformace lineární i točivá rychlost tloušťka fólií vlhkost úhlový pohyb.

42 INDUKČNOSTNÍ střídavé napájení cívka s indukčností L L L = (μ 0 * S * N 2 ) / (2 * δ) změna polohy S δ ± δ ± δ δ změna mezery

43 s otevřeným magnetickým obvodem x 0 ± x INDUKČNOSTNÍ U 2 x 0 ± x x střídavé napájecí napětí U 1 a indukované napětí U 2 systém je vhodný pro snímače mikropohybů

44 INDUKČNOSTNÍ Snímač s potlačeným polem Konstrukce velice jednoduchého snímače princip je založen na změně vzdálenosti cívky od magneticky vodivého materiálu s danou tloušťkou změna tloušťky nebo tvaru (trasy) pohybu pak mění tvar magnetických siločar a tím ovlivňuje impedanci vinutí cívky a tedy její indukčnost.

45 INDUKČNOSTNÍ Snímač s potlačeným polem Podmínkou je, aby tloušťka materiálu byla shodná s efektivní tloušťkou vniku siločar do materiálu obdobně to platí i pro vzdálenost cívky od materiálu. Jinak snímač ztrácí na účinnosti a citlivosti. Výhodou snímače je, že může pracovat i nad magneticky vodivou kapalinou proudící v nekovové trubce (kovová by vytvořila závit nakrátko s vířivými proudy a tak by oslabily nebo zrušily potřebné účinky).

46 INDUKČNOSTNÍ 2 * R I l napájení střídavým napětím ± x δ ± x h

47 Magnetické snímače MAGNETICKÉ Magnetické snímače se od předchozích liší tím, že využívají změny magnetických vlastností ve ferromagnetickém materiálu, který je objektem měření. Například působením deformační síly F, přímého tlaku, vzdálenosti, atp.

48 MAGNETICKÉ Lze je rozdělit například takto: - magnetoelastické - princip cívka - magnetický materiál - princip dvou cívek = vzájemná indukčnost - magnetoanizotropní - tenzometrické - s Wiedemannovým jevem - tepelné (využívají Curieho bod).

49 Magnetoelastické MAGNETICKÉ Využívají magnetostrikce, což je deformace polykrystalického tělesa (magnetické měrné hmoty) při zmagnetování na hodnotu magnetické polarizace. Pokud neexistuje působící vnější síla F a tedy neexistuje mechanické napětí od této síly působící na feromagnetikum, pak se toto ferromagnetické těleso zmagnetuje ve vnějším magnetickém poli intenzitou H na indukci B. Potom se působením síly F zmagnetuje feromagnetikum při stejné hodnotě intenzity H na úroveň indukce B F.

50 MAGNETICKÉ Je potřeba používat materiály s vysokou permeabilitou, hodnotou magnetostrikce a malou indukcí při nasycení. Konstrukční řešení snímače je poměrně složité i náročné na přesnou výrobu. Výhodou je, že současné konstrukce snesou veliké přetížení (až 50 %) bez jakéhokoliv poškození a po odlehčení pracují dále bez problému. Snímače jsou určeny zejména ke sledování změn rozměrů součástí vyrobených z feromagnetik, k měření tlakových a tahových sil, pro měření krouticího momentu a jiných deformací.

51 Magnetoanizotropní MAGNETICKÉ Na rozdíl od předchozího typu jsou tyto snímače podstatně používanější, i když vzhledem k poměrně vysoké ceně to není běžný snímač. Mají vysokou přesnost ( 0,5 % i lepší) získané hodnoty působící síly i velkou citlivost na velmi malé hodnoty změn, používají se ke sledování deformací způsobených působící silou na hmotu.

52 MAGNETICKÉ Deska (plný materiál nebo složena z plechů) v níž jsou čtyři díry souměrně a symetricky kolem středu desky. Dvěma otvory jsou protaženy závity budicího (primárního) a výjimečně i snímacího (sekundárního) vinutí. Obvykle jsou využity protilehlé dvojice děr k uložení samostatných vinutí. Primární vinutí je buzené střídavým napětím frekvence f. Při dokonalé geometrické a magnetické symetrii se do sekundárního vinutí (ideálně) neindukuje žádné napětí.

53 MAGNETICKÉ Při působení síly F na stranu měřicí ferromagnetické desky změní se její magnetická vodivost ve směru působící síly magnetický tok půjde cestou lepší magnetické vodivosti. Tím se změní vazba mezi primárem a sekundárem a v sekundárním vinutí se bude indukovat napětí úměrné působící síle.

54 budicí vinutí F = 0 budicí vinutí MAGNETICKÉ F Ф Ф snímací vinutí F = 0 snímací vinutí F síla F způsobí deformaci desky tím se pokřiví magnetické pole uvnitř v desce (je vyvoláno budicím vinutím)

55 Princip Wiedemanova jevu MAGNETICKÉ Základem je ferromagnetická tyč nebo trubka kruhového průřezu. Je na jedné straně upnuta (vetknuta, aby byla nehnutelná). Na o- pačné straně působí zkrut v podélné ose. Tyč nebo trubka je současně magnetována podélným a kruhovým magnetickým polem. Snímač se hodí pro velice malé hodnoty posunu (i úhlu pootočení) do cca 100 μm běžně s přesností 0,5 %.

56 MAGNETICKÉ Snímač využívající toto uspořádání obsahuje: - budicí vinutí navinuté podél delší osy - snímací vinutí navinuté kolmo k podélné ose. - měrný úsek trubky (tyče) musí mít určitou délku, aby efekt mohl dostatečně působit. Pokud na trubku nepůsobí krouticí síla je budicí vinutí bez napětí. Když na trubku začne působit krut, pokřiví se podélné i příčné magnetické pole a dynamika tohoto děje naindukuje v sekundárním vinutí elektromotorickou sílu (napětí) úměrnou velikosti působícího krutu (je úměrné velikosti úhlu zkrutu).

57 MAGNETICKÉ Podmínkou je, aby magnetický obvod trubky snímače byl v nasyceném stavu, pak ho neovlivní okolní magnetické pole. Toto napětí je závislé i na velikost (intenzitě) vytvořeného kruhového magnetického pole, součinitelích magnetických vlastností materiálu, z kterého je zhotovena trubka. Větší efekt přinese použití tenkostěnné trubky tyč je velmi málo vhodná.

58 Princip Wiedemanova jevu MAGNETICKÉ vinutí snímací cívky deformační síla F α H l H α střídavé napájení měřicího elementu povrchové vlákno (vodič), které je silou F pootočeno o úhel α

59 Magnetostrikční (MTS) MAGNETICKÉ Základem čidla (snímače polohy) je feromagnetický měřící prvek, vlnový vodič. Pohyblivý permanentní magnet vytváří ve vlnovém vodiči podélné magnetické pole. Jakmile začne vlnovým vodičem procházet elektrický impuls, vzniká okolo něj druhé magnetické pole radiální permanentního magnetu. Protnutím obou magnetických polí (magnetická strikce) se vytváří torzní vlnění (impuls), které se přenáší konstantní ultrazvukovou rychlostí od měřeného místa ke koncům vlnového vodiče. Ve snímací hlavě se převede na výstupní signál přímo úměrný vzdálenosti.

60 Magnetostrikční MAGNETICKÉ mech. torzní impuls mag. pole permanentního magnetu magnetostrikční měřicí čidlo (vlnový vodič) vzniklé magnetické pole elektrický impuls

61 Snímač s Curieho bodem MAGNETICKÉ Tento snímač je založen na existenci tzv. CURIE-ho bodu, což je charakteristický bod každého ferromagnetika. Tímto názvem je označen inflexní bod na křivce magnetické indukce, která je funkční závislostí teploty. Speciální vlastností tohoto bodu je, že označuje teplotu, po jejímž překročení se materiál změní na paramagnetický. Použití těchto snímačů je výjimečné a používají se tam, kde je nutná jejich vysoká časová stálost.

62 MAGNETICKÉ B [ T ] inflexní body H [ A / sec ] υ [ o C]

63 Elektrodynamické MAGNETICKÉ Jednou z nejdůležitějších praktických aplikací je - elektrodynamický snímač vibrací. kmitající část s pólovou nástavbou U snímací cívka Princip snímače je založen na mechanicky vybuzeném kmitání cívky pohybující se kolem permanentního magnetu. Ф S J pevná část s magnetem a pólovou nástavbou

64 MAGNETICKÉ Princip funkce vychází z náhradního mechanického schematu setrvačná hmota cívky má určitou tuhost uložení a tlumení pohybu. Předpoklad = měřené těleso vykonává časově proměnný kmitavý pohyb budicí harmonický (sinusový) pohyb frekvence f. Pro poměrnou výchylku mezi hmotností m a základem (hmotou měřeného tělesa) bude pro rovnováhu dynamických sil platit diferenciální rovnice. m * d 2 x / dt 2 + b * dx / dt + c * x = 0 Řešení této rovnice, pro ustálený stav: y(t) = y 0 * sin (ω * t)

65 Náhradní mechanické schéma MAGNETICKÉ Princip elektrodynamického snímače vibrací a zrychlení (akcelerace) setrvačná hmota m souřadnice z tuhost systému c tlumení b souřadnice x měřená hmota M souřadnice y

66 MAGNETICKÉ Pro měření vibrací a zrychlení se používají dynamické snímače s rozdělení: - absolutní dynamické - relativní dynamické. VR - ZS 2010/2011

67 MAGNETICKÉ Absolutní dynamický snímač Setrvačná hmota m snímače je spojena s měřenou hmotou M článkem s malou tuhostí c. Výstupní napětí je úměrné amplitudě vybuzených kmitů, pokud: * vlastní frekvence f 0 (nebo ω 0 ) je <<< než frekvence sledované amplitudy kmitání platí pro snímač rychlostní nebo amplitudový. * pokud je vlastní frekvence f 0 (nebo ω 0 ) >>> než frekvence sledovaného kmitání, slouží snímač jako akcelerometr, tj. snímač zrychlení.

68 MAGNETICKÉ Relativní dynamický snímač U tohoto snímače je to naopak. Setrvačná hmota m snímače je spojena s měřenou hmotou M článkem s velkou tuhostí c. V tomto případě je výstupem velikost výchylky z.

69 INDUKČNÍ Principem těchto snímačů je genratorický efekt, kdy pohybem se indukuje napětí úměrné pohybu. Jsou odvozeny z existence Faradayova indukčního zákona daného vztahem: U = - N * dφ / dt Jsou dvojí: - elektromagnetické magnetický tok se mění se změnou impedenace magnetického obvodu - elektrodynamické využívají změny magnetického toku v čase.

70 INDUKČNÍ Elektromagnetické Na jádře stálého magnetu je umístěna cívka snímající změny magnetického pole vznikající pohybem kotvy pohybující se částí magnetického obvodu. snímací cívka S J kotva d pohyb x

71 INDUKČNÍ Na shodném principu jsou založeny i snímače lineárního pohybu. Cívka se pohybuje na zubatou magnetickou tyčí. V cívce se při pohybu indukují pulsy, které jsou úměrné rychlosti pohybu i velikosti zubů a intenzitě magnetického pole. Shodného principu používá i snímač vibrací. Pro něj je charakteristickou frekvence výstupního napětí, která je úměrná rychlosti vibračního pohybu. Nebo snímač otáčivé rychlosti, kdy je cívka umístěna nad ozubeným kolem.

72 INDUKČNÍ Elektrodynamické Někdy je užit název magnetický rychlostní snímač. Princip těchto snímačů je odvozen od Faradayova indukčního zákona a je založen na existenci vířivých proudů vyvolaných působením elektromagnetického pole na elektricky vodivý materiál. Budicí cívka vybudí kolem sebe magnetické pole, které indukcí v elektricky vodivém materiály vyvolá vířivé proudy, které zpětně ve snímací cívce vybudí indukované napětí.

73 INDUKČNÍ Velikost napětí je přímo úměrná rychlosti pohybu elektricky vodivého materiálu pod budicí cívkou, protože to odpovídá principu elektromagnetické indukce. Na snímací cívku má přímý vliv i statické pole budicí cívky a to jako by se jednalo o běžný transformátor je to v podstatě rušivý vliv (způsobí zkreslení měrného signálu). Druhý princip využívá fiktivního vodiče - veden jakoby napříč kovovým pásem (proudem). Naindukované napětí se snímá kluznými kontakty umístěnými proti sobě (kolmo k pásu).

74 Výhody těchto snímačů: - nemají pohyblivých součástek - mají velice jednoduchou a robustní konstrukci - z toho plynou minimální nároky na údržbu - jsou časově i teplotně velice stabilní - mají prakticky neomezenou životnost. INDUKČNÍ Hodí se pro nasazení do těžkých a horkých provozů.

75 INDUKČNÍ buzení výstupní U indukovaný tok Ф I v I v budicí tok Ф vybuzené vířivé proudy rychlost pohybu v

76 INDUKČNÍ šířka pásu l permanentní magnet nebo budicí cívka S výstupní napětí snímače rychlosti pohybu pásu U ind snímací cívka v x J I v indukovaný vířivý proud

77 permanentní magnet nebo budicí cívka S INDUKČNÍ šířka pásu l J v x I v indukovaný vířivý proud fiktivní vodivé vlákno vedené středem pásu U ind výstupní napětí snímače rychlosti pohybu pásu indukuje se ve fiktivním vodiči pásu

78 a to by bylo k informacím o principech snímačů (skoro) vše 2.4cv.. VR - ZS 2015/2016

79 SNÍMAČ. VR - ZS 2010/2011