Transduttori induttivi
I trasduttori induttivi funzionano sul principio della variazione dell'induttanza a causa di qualsiasi cambiamento significativo nella quantità da misurare. Ad esempio, l'LVDT, un tipo di trasduttore induttivo, misura lo spostamento in termini di differenza di tensione tra le sue due tensioni secondarie. Le tensioni secondarie non sono altro che il risultato dell'induzione dovuta al cambiamento del flusso nel secondo avvolgimento con lo spostamento della barra di ferro. Comunque, l'LVDT viene qui menzionato brevemente per spiegare il principio del trasduttore induttivo. L'LVDT sarà spiegato in un altro articolo in modo più dettagliato. Per ora concentriamoci sulla presentazione di base dei trasduttori induttivi.
Ora, il nostro obiettivo principale è capire come i trasduttori induttivi possano essere fatti funzionare. Questo può essere fatto variando il flusso magnetico con l'aiuto della quantità misurata, e questo cambiamento di flusso modifica ovviamente l'induttanza, la quale può essere calibrata in termini della quantità misurata. Pertanto, i trasduttori induttivi utilizzano uno dei seguenti principi per il loro funzionamento.
Cambiamento dell'induttanza propria
Cambiamento dell'induttanza mutua
Produzione di correnti indotte
Discutiamo ciascun principio uno per uno.
Cambiamento dell'induttanza propria del Trasduttore Induttivo
Sappiamo bene che l'induttanza propria di un avvolgimento è data da
Dove,
N = numero di spire.
R = riluttanza del circuito magnetico.
Inoltre, sappiamo che la riluttanza R è data da
Dove, μ = permeabilità effettiva del mezzo all'interno e intorno all'avvolgimento.
Dove,
G = A/l e chiamato fattore geometrico.
A = area della sezione trasversale dell'avvolgimento.
l = lunghezza dell'avvolgimento.
Quindi, possiamo variare l'induttanza propria attraverso
Cambiamento nel numero di spire, N,
Cambiamento nella configurazione geometrica, G,
Cambiamento di permeabilità
Per facilitare la comprensione, possiamo dire che se lo spostamento deve essere misurato dai trasduttori induttivi, esso dovrebbe modificare uno dei parametri sopra elencati per causare una variazione nell'induttanza propria.
Cambiamento dell'induttanza mutua del Trasduttore Induttivo
Qui, i trasduttori che lavorano sul principio del cambiamento dell'induttanza mutua, utilizzano più avvolgimenti. Utilizziamo qui due avvolgimenti per facilitare la comprensione. Entrambi gli avvolgimenti hanno la loro induttanza propria. Quindi, denotiamo la loro induttanza propria con L1 e L2.
L'induttanza mutua tra questi due avvolgimenti è data da
Quindi, l'induttanza mutua può essere cambiata variando l'induttanza propria o variando il coefficiente di accoppiamento, K. I metodi per variare l'induttanza propria sono già stati discussi. Ora, il coefficiente di accoppiamento dipende dalla distanza e dall'orientamento tra i due avvolgimenti. Pertanto, per la misurazione dello spostamento, possiamo fissare un avvolgimento e rendere l'altro mobile, che si muove con la sorgente il cui spostamento deve essere misurato. Con il cambiamento della distanza nello spostamento, il coefficiente di accoppiamento cambia e ciò causa un cambiamento nell'induttanza mutua. Questo cambiamento nell'induttanza mutua può essere calibrato con lo spostamento e la misurazione può essere effettuata.
Produzione di Correnti Indotte del Trasduttore Induttivo
Sappiamo che quando una piastra conduttrice è posizionata vicino a un avvolgimento portante corrente alternata, viene indotta nella piastra una corrente circolante chiamata "CORRENTE INDOTTA". Questo principio viene utilizzato in questo tipo di trasduttore induttivo. In realtà, cosa succede? Quando un avvolgimento è posizionato vicino a un avvolgimento portante corrente alternata, viene indotta in esso una corrente circolante che a sua volta produce il suo flusso magnetico, cercando di ridurre il flusso dell'avvolgimento portante la corrente e quindi l'induttanza dell'avvolgimento cambia. Più vicina è la piastra all'avvolgimento, maggiore sarà la corrente indotta e maggiore sarà la riduzione dell'induttanza, e viceversa. Pertanto, l'induttanza dell'avvolgimento varia con la variazione della distanza tra l'avvolgimento e la piastra. Quindi, il movimento della piastra può essere calibrato in termini di variazione dell'induttanza per misurare quantità come lo spostamento.
Applicazioni Reali del Trasduttore Induttivo
I trasduttori induttivi trovano applicazione nei sensori di prossimità, che vengono utilizzati per la misurazione della posizione, della dinamica del movimento, dei touchpad, ecc. In particolare, il trasduttore induttivo è utilizzato per la rilevazione del tipo di metallo, per trovare parti mancanti o per contare il numero di oggetti.
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