Типы датчиков

Датчики типа СКВТ (Resolver)

Датчик типа СКВТ

Для классического СКВТ датчика статорные обмотки механически располжены под углом 90°. Первичная обмотка возбуждается переменным опорным (эталонным) напряжением. Индуктивная связь наводит ЭДС на вторичные обмотки в соответствии с функцией положения ротора (вала) относительно статора. Таким образом, датчик вырабатывает два выходных напряжения Ucos, Usin, модулированных синусом и косинусом угла поворота вала. Выходные напряжения имеют схожие уравнения:

$$\begin{aligned} S3 - S1 = E_0 \sin \omega t \times \sin \theta = U_{\text{sin}} \\ S2 - S4 = E_0 \sin \omega t \times \cos \theta = U_{\text{cos}} \\ \end{aligned}$$

где:

• $\theta$ — угол ротора резольвера
• $\sin \omega t$ — частота сигнала возбуждения
• $E_0$ — амплитуда сигнала возбуждения

Датчики типа сельсин (Synchro)

Датчик типа Сельсин

Сельсин – вращающийся трансформатор, состоящий из одной первичной обмоткой (ротор) и тремя вторичными обмотками (статор). Три обмотки статора расположены под углом 120° друг к другу.

При подаче переменного напряжения возбуждения Uвх на первичную обмотку сельсина в машине создается электромагнитное поле, ориентированное перпендикулярно плоскости ротора. Данное поле вызывает индуцирование электродвижущей силы во вторичных обмотках сельсина. Амплитуда напряжения, возникающего во вторичных обмотках, определяется углом поворота ротора $\theta$ относительно соответствующей вторичной обмотки и рассчитывается согласно выражениям:

$$U_A = k \cdot U_{Bx} \cdot \sin(\theta),$$ $$U_B = k \cdot U_{Bx} \cdot \sin(\theta + 120^\circ),$$ $$U_C = k \cdot U_{Bx} \cdot \sin(\theta - 120^\circ).$$

При подключении сельсина к микросхеме производится преобразование координат из трехфазной в двухфазную (преобразование alpha–beta–zero). Результирующие сигналы после преобразования соответствуют формату сигналов, поддерживаемых преобразователем в режиме СКВТ. Использование встроенного преобразователя координат позволяет подключить к микросхеме только один сельсин. В случае необходимости одновременного подключения двух сельсинов преобразование координат должно быть реализовано схемотехническими средствами на печатной плате, а микросхема должна работать в режиме СКВТ.

Датчики типа ЛРДТ (LVDT)

Датчик типа ЛРДТ

Линейный регулируемый дифференциальный трансформатор – электрическая машина обычно с одной первичной обмоткой и двумя вторичными обмотками, расположенными на одной линии. ЛРДТ используются в качестве датчиков перемещений.

При подаче сигнала переменного напряжения Uвх на первичную обмотку ЛРДТ в машине создается электромагнитное поле, которое наводит ЭДС во вторичных обмотках ЛРДТ. Амплитуда напряжения во вторичных обмотках зависит от смещения сердечника Ѳ относительно вторичных обмоток и определяется по формулам

$$U_S = k \cdot U_{Bx} \cdot \sin(1 + \theta),$$ $$U_C = k \cdot U_{Bx} \cdot \sin(1 - \theta).$$

Часто используется последовательное соединение вторичных обмоток ЛРДТ. При этом происходит сложение сигналов UA и UB в противофазе. При таком включении сигналы на входе микросхемы, имеют зависимость, которая задается по формулам

$$U_S = k \cdot U_{Bx} \cdot \sin \theta,$$ $$U_C = k \cdot U_{Bx} \cdot \sin 1.$$