Датчики, использующие лучевую энергию, состоят из источника излучения и приемника. В качестве источника возможно применение различных радиоактивных элементов, электрических ламп и светодиодов.
Для радиоактивного источника наиболее подходящими являются чистые излучатели β-частиц, не требующие громоздкой наружной защиты. При выборе изотопа учитывается материал приемника, наличие или отсутствие поглотителя, срок службы и хранения двигателя.
Изотоп в виде очень тонкого слоя располагается непосредственно на индукторе или на специальной подложке, которая снижает величину обратного рассеяния и повышает использование излучения изотопа.
При применении электрических ламп или светодиодов они размещаются на неподвижных частях двигателя. Изменение величины светового потока, падающего в зависимости от положения индуктора на приемники, производится при помощи зеркал или специальных диафрагм, закрепленных на валу двигателя. Применение электрических ламп снижает надежность и к. п. д. двигателей, особенно у машин малой мощности, для которых мощность, потребляемая лампами, может оказаться соизмеримой, а иногда и большей, чем мощность двигателя.
В качестве приемников, подающих сигналы на коммутирующие устройства, используются фотосопротивления, фотодиоды и фототриоды.
В фотосопротивлениях используется явление фотопроводимости. Основные характеристики фотосопротивлений: чувствительность, инерционность, внутреннее сопротивление и рабочая область спектра. Чувствительность понижается с повышением температуры. Инерционность фотосопротивлений определяется временем жизни носителей заряда и зависит от материала.
Работа фотодиодов основана на фотоэффекте в р-п переходах. Фотодиоды могут работать без внешнего источника электроэнергии и служить преобразователем лучевой энергии в электрическую или включаться в цепи с внешними источниками. В этом случае фотодиоды обладают значительно большими сопротивлениями и более высокой чувствительностью, чем фотосопротивления.
Фототриоды по существу объединяют в себе фотодиод и полупроводниковый усилитель. Они обладают значительно большей чувствительностью (100 ма/лм), большей выходной мощностью и малой инерционностью (5 мксек).
Существенным недостатком фотосопротивлений и фотодиодов является небольшая мощность выходных сигналов, что заставляет применять промежуточные усилители. Широкое применение фототриодов задерживается в виду их относительно высокой стоимости. Кроме того, все перечисленные приемники могут работать только при ограниченных температурах, германиевые до 353° К, а кремниевые до 423° К.
3.2 ДПР с емкостными элементами
Датчики, использующие энергию электрического поля, выполняются как конденсаторы, емкость которых меняется в зависимости от положения индуктора. Емкостные датчики могут включаться по мостовой схеме. В этом случае сигналы снимаются с диагонали моста, усиливаются промежуточным усилителем и поступают на коммутирующее устройство. Более эффективное использование емкостных датчиков возможно при включении их в цепи обратной связи высокочастотных генераторов таким образом, что при изменении емкости происходит срыв генерации. Такое включение позволяет отказаться от промежуточных усилителей, но требует применения для каждого датчика специального генератора, что усложняет схему управления. Кроме того, провода, соединяющие емкостные датчики с генератором, должны иметь малые емкости.
Наибольшее распространение в бесконтактных двигателях получили датчики, использующие для своей работы энергию магнитного поля. К таким датчикам относятся: датчики Холла, индуктивные датчики э. д. с. вращения, магниточувствительные сопротивления, магнитодиоды, индуктивные датчики с переменным воздушным зазором и индуктивные датчики с подмагничиванием магнитной цепи.
3.3 Индуктивные датчики э. д. с. вращения
Они состоят из неподвижного магнитопровода с обмоткой и вращающейся магнитной системы. При вращении в обмотке наводится э. д. с, величина которой зависит от скорости вращения магнитной системы, а фаза – от положения индуктора относительно обмотки датчика. Датчики просты по конструкции, позволяют использовать основную магнитную систему двигателя, но не выдают сигналов при неподвижном индукторе и, следовательно, требуют применения специальных пусковых датчиков или устройств, обеспечивающих пуск двигателя.
3.4 Датчики Холла
Датчики Холла выполняются в виде тонкой пластинки монокристалла или пленки из полупроводникового материала с высокими подвижностями носителей заряда(Ge, InAs, HgSe и др.) и имеют четыре вывода: продольные и поперечные. Датчики работают на основе гальваномагнитного эффекта, возникающего в полупроводнике при прохождении по нему электрического тока и действии магнитного поля. При действии магнитного поля появляется э. д. с, пропорциональная величине магнитного поля, которая и является сигналом на включение соответствующих элементов коммутатора.
Достоинствами датчиков Холла являются малые размеры, любые входные и выходные сопротивления, быстродействие, механическая устойчивость к вибрациям и ускорениям, а также неограниченный практически срок службы; недостатками — очень низкий к. п. д. и значительная зависимость параметров от температуры.
Внутреннее сопротивление датчиков Холла колеблется от нескольких ом до нескольких килоом. Датчики Холла при относительно небольших размерах позволяют снять значительные мощности.
3.5 Магниточувствительные сопротивления
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.