一般意義上的傳感器是一種將一種物理量轉換為另一種物理量，便於處理、傳輸或後續轉換的裝置。通常，第一個量是物理的，不能直接測量（溫度、速度、位移等），第二個是電或光信號。傳感器佔據了測量儀器領域的一個利基市場，其主要元件是電感器。
電感傳感器的工作原理和工作原理
根據工作原理，電感式傳感器是有源的，即需要外接發電機才能工作。它向電感器提供具有給定頻率和幅度的信號。
通過線圈匝的電流會產生磁場。如果導電物體進入磁場，線圈的參數就會發生變化。它仍然只是修復此更改。
簡單的非接觸式傳感器會對繞組附近區域出現的金屬物體做出反應。這會改變線圈的阻抗，這種變化必須轉換為電信號，使用比較電路放大和（或）固定閾值的通過。
另一種類型的傳感器響應作為線圈核心的物體縱向位置的變化。當物體的位置發生變化時，它會移入或移出線圈，從而改變其電感。這種變化可以轉換為電信號並進行測量。這種傳感器的另一個版本是當物體從外部接近線圈時。由於接地效應，這會導致電感減小。
電感式位移傳感器的另一個版本是線性可調差動變壓器 (LVDT)。它是一種複合線圈，按以下順序製作：
- 次級繞組1；
- 初級繞組；
- 二次繞組 2.
來自發生器的信號被饋送到初級繞組。中間線圈產生的磁場在每個次級線圈中感應出一個 EMF（變壓器原理)。鐵芯在移動時會改變線圈之間的相互連接，從而改變每個繞組中的電動勢。這種變化可以通過測量電路來修復。由於鐵芯的長度小於復合線圈的總長度，因此可以通過次級繞組中的 EMF 比率明確確定物體的位置。
基於相同的原理 - 繞組之間電感耦合的變化 - 構建了一個轉動傳感器。它由兩個同軸線圈組成。信號施加到其中一個繞組上，第二個繞組中的 EMF 取決於相互旋轉的角度。
從工作原理來看，電感式傳感器無論設計如何，都是非接觸式的。它們遠距離工作，不需要與受控對象直接接觸。
電感式傳感器的優缺點
電感式傳感器的優點主要包括：
- 設計可靠性；
- 缺乏聯繫；
- 輸出功率大，降低了噪聲的影響，簡化了控制電路；
- 高靈敏度;
- 從工業頻率的交流電壓源工作的能力。
電感式傳感器的主要缺點是它們的尺寸、重量和製造複雜性。對於具有給定參數的繞組線圈，需要特殊設備。此外，準確保持來自主振盪器的信號幅度的需要被認為是負數。當它發生變化時，敏感區域也會發生變化。由於傳感器僅在交流電上工作，因此保持幅度成為一定的技術問題。直接（或通過降壓變壓器）無法將傳感器連接到家庭或工業網絡 - 在其中，幅度或頻率的電壓波動在正常模式下甚至可以達到 10%，這使得測量精度無法接受.
此外，測量精度可能受以下因素影響：
- 第三方磁場（根據其工作原理不可能屏蔽傳感器）；
- 供應和測量電纜中的第三方 EMF 拾音器；
- 製造錯誤；
- 傳感器特性誤差；
- 不影響整體性能的傳感器安裝位置的間隙或變形；
- 精度對溫度的依賴性（繞組線的參數變化，包括其電阻）。
電感傳感器無法響應其磁場中介電物體的出現可歸因於優點和缺點。一方面，這限制了它們的應用範圍。另一方面，它使其對被監控對像上存在的污垢、油脂、沙子等不敏感。
了解電感式傳感器操作中的缺點和可能的限制允許合理利用它們的優點。
電感式傳感器的範圍
電感式接近傳感器通常用作限位開關。此類設備已變得普遍：
- 在安全系統中，作為未經授權打開門窗的傳感器；
- 在遠程機械系統中，作為單元和機構最終位置的傳感器；
- 在日常生活中用於指示門、百葉窗關閉位置的方案；
- 用於計數對象（例如，沿傳送帶移動）；
- 確定齒輪的旋轉速度（每個齒經過傳感器產生一個脈衝）；
- 在其他情況下。
角度編碼器可用於確定軸、齒輪和其他旋轉部件的旋轉角度，也可用於絕對編碼器。此外，此類設備可與線性位置傳感器一起用於機床和機器人設備中。您需要確切知道機制節點的位置。
電感式傳感器的實施實例
在實踐中，電感式傳感器的設計可以以不同的方式實現。最簡單的執行和包含是用於兩線單傳感器，它監控其敏感區域中是否存在金屬物體。這種裝置通常是在 E 形芯的基礎上製造的，但這不是一個基本點。這樣的實現更容易製造。
當線圈電阻發生變化時，電路中的電流和負載兩端的電壓降會發生變化。可以提交這些更改。問題是負載電阻變得至關重要。如果太大，那麼出現金屬物體時電流的變化就會比較小。這會降低系統的靈敏度和抗噪性。如果它很小，那麼電路中的電流就會很大，需要一個電阻更大的傳感器。
因此，存在將測量電路內置在傳感器外殼中的設計。發生器產生饋入電感器的脈衝。當達到某個級別時，觸發器觸發，從狀態 0 翻轉到 1，反之亦然。緩衝放大器在功率和（或）電壓方面放大信號，點亮（熄滅）LED，並向外部電路輸出離散信號。
輸出信號可以形成：
在這種情況下，需要三根線來連接傳感器：
- 食物;
- 公共線（0伏）；
- 信號線。
這種傳感器也可以由直流電壓供電。脈衝到電感它們是通過內部發生器形成的。
差分編碼器用於位置監控。如果受控對象關於兩個線圈對稱，則通過它們的電流相同。當任何繞組移向磁場時，就會發生不平衡，總電流不再等於零，這可以通過刻度中間帶有箭頭的指示器記錄下來。該指標可用於確定偏移的幅度及其方向。代替指針設備，您可以使用控制方案，在接收到有關位置變化的信息時，將發出信號，採取措施對齊對象，調整工藝流程等。
根據線性可調差動變壓器原理製成的傳感器以完整的結構形式生產，它是一個帶有初級和次級繞組的框架和一個內部移動的桿（它可以是彈簧加載的）。引出電線以從發電機發送信號並從次級繞組中去除 EMF。受控對象可以機械地連接到桿上。它也可以由電介質製成——只有閥桿的位置對測量很重要。
儘管存在某些固有的缺點，但感應傳感器關閉了許多與空間中物體的非接觸式檢測相關的區域。儘管技術不斷發展，但這種設備在可預見的未來不會離開測量設備市場，因為它的運行是基於物理的基本定律。
類似文章：
