เครื่องมือวัดที่ใช้เหล็กเคลื่อนที่

เครื่องมือนี้เป็นหนึ่งในรูปแบบที่เริ่มต้นที่สุดของเครื่องมือวัดและเครื่องมือรีเลย์ เครื่องมือชนิดเหล็กเคลื่อนที่ มีอยู่สองประเภทหลัก คือ ชนิดดึงดูดและชนิดผลักออก
เมื่อชิ้นเหล็กถูกวางใกล้มากขึ้นกับแม่เหล็ก ชิ้นเหล็กจะถูกดึงดูดโดยแม่เหล็ก แรงดึงดูดนี้ขึ้นอยู่กับความเข้มของสนามแม่เหล็ก หากแม่เหล็กเป็นแม่เหล็กไฟฟ้า ความเข้มของสนามแม่เหล็กสามารถเพิ่มหรือลดลงได้ง่ายๆ โดยการเพิ่มหรือลดกระแสผ่านขดลวด
ตามลำดับ แรงดึงดูดที่กระทำต่อชิ้นเหล็กก็จะเพิ่มขึ้นหรือลดลง ขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์พื้นฐานนี้ เครื่องมือชนิดเหล็กเคลื่อนที่แบบดึงดูดจึงถูกพัฒนาขึ้น

เมื่อชิ้นเหล็กสองชิ้นถูกวางไว้ข้างๆ กันและแม่เหล็กถูกนำมาใกล้ ชิ้นเหล็กจะผลักออกจากกัน แรงผลักนี้เกิดจากขั้วแม่เหล็กเดียวกันที่ถูกเหนี่ยวนำบนด้านเดียวกันของชิ้นเหล็กเนื่องจากสนามแม่เหล็กภายนอก
แรงผลักนี้จะเพิ่มขึ้นหากความเข้มของสนามแม่เหล็กเพิ่มขึ้น เช่นเดียวกัน ถ้าแม่เหล็กเป็นแม่เหล็กไฟฟ้า ความเข้มของสนามแม่เหล็กสามารถควบคุมได้ง่ายๆ โดยการควบคุมกระแสไฟฟ้าที่เข้าไปในแม่เหล็ก ดังนั้น ถ้ากระแสเพิ่มขึ้น แรงผลักระหว่างชิ้นเหล็กก็จะเพิ่มขึ้น และถ้ากระแสลดลง แรงผลักระหว่างชิ้นเหล็กก็จะลดลง ขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์นี้ เครื่องมือชนิดเหล็กเคลื่อนที่แบบผลักออกจึงถูกสร้างขึ้น

การสร้างเครื่องมือชนิดเหล็กเคลื่อนที่

โครงสร้างพื้นฐานของเครื่องมือชนิดเหล็กเคลื่อนที่แบบดึงดูดแสดงดังนี้
แผ่นเหล็กอ่อนบางถูกตั้งอยู่เบื้องหน้าขดลวดในลักษณะที่ไม่สมมาตร เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวด แผ่นเหล็กจะเคลื่อนที่เข้าหาสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งขึ้น ในเครื่องมือชนิดเหล็กเคลื่อนที่แบบดึงดูด วิธีควบคุมด้วยแรงโน้มถ่วงเคยใช้มาก่อน แต่ในเครื่องมือรุ่นใหม่ วิธีนี้ถูกแทนที่ด้วยวิธีควบคุมด้วยสปริง การปรับน้ำหนักให้สมดุลทำให้เข็มชี้ศูนย์ การทำงานของระบบเบรกในเครื่องมือนี้ได้รับแรงจากการเสียดทานอากาศ รูปภาพแสดงระบบเบรกที่ใช้ในเครื่องมือ ซึ่งแรงเบรกเกิดจากการเคลื่อนที่ของลูกสูบในกระบอกลม

ทฤษฎีเครื่องมือชนิดเหล็กเคลื่อนที่แบบดึงดูด

สมมติว่าขณะที่ไม่มีกระแสผ่านขดลวด เข็มชี้ที่ศูนย์ ความลาดเอียงของแกนของแผ่นเหล็กกับเส้นตรงตั้งฉากกับสนามแม่เหล็กคือ φ ตอนนี้เนื่องจากกระแส I และความเข้มของสนามแม่เหล็กที่สอดคล้อง ชิ้นเหล็กจะถูกเบี่ยงเบนไปที่มุม θ ตอนนี้ส่วนประกอบของ H ที่มีทิศทางเดียวกับแกนของแผ่นเหล็กที่เบี่ยงเบนคือ Hcos{90 – (θ + φ) หรือ Hsin (θ + φ) ตอนนี้แรง F ที่กระทำต่อแผ่นเหล็กเข้าหาขดลวดจะเป็นสัดส่วนกับ H2sin(θ + φ) ดังนั้น แรงนี้ยังเป็นสัดส่วนกับ I2sin(θ + φ) สำหรับความพรุนคงที่ หากแรงนี้กระทำต่อแผ่นเหล็กที่ระยะ l จากจุดหมุน แล้วโมเมนต์แรงเบี่ยงเบนจะเป็น


เนื่องจาก l เป็นค่าคงที่

ที่ k เป็นค่าคงที่
เนื่องจากเครื่องมือควบคุมด้วยแรงโน้มถ่วง โมเมนต์ควบคุมจะเป็น

ที่ k’ เป็นค่าคงที่
ในภาวะคงที่

ที่ K เป็นค่าคงที่

การนำเสนอวิดีโอของเครื่องมือชนิดเหล็กเคลื่อนที่

คำแถลง: เคารพ ต้นฉบับ, บทความที่ดีควรแบ่งปัน, หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อลบ