Бесконтактные генераторы и бесконтактные вентильные электродвигатели летательных аппаратов, страница 7

Работа фотодиодов основана на фотоэффекте в р-n 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. Люкс-амперная характеристика германиевых фотодиодов в широком пределе линейна

Фототриоды по существу объединяют в себе фотодиод и полупроводниковый усилитель. Они обладают значительно большей чувствительностью, большей выходной мощностью и малой инерционностью.

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 тол ко при ограниченных температурах, германиевые до 353° К, а кремниевые до 423° К.

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 и усиливаются промежуточным усилителем и поступают на коммутирующее устройство.

Более эффективное использование емкости 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, востребует применения для каждого датчи­ка специального генератора, что усложняет схему управ­ления. Кроме того, провода, соединяющие емкостные датчики с генератором, должны иметь малые емкости. Все это усложняет их применение, поэтому емкостные датчики широкого распространения для двигателей по­стоянного тока не получили.

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 магнита магнитной цепи.

В первых двигателях при­менялись индуктивные датчики э.д.с. вращения. Они состоят из неподвижного магнитопровода с обмоткой и вращающейся магнитной системы. При вращении в обмотке наводится ЭДС, 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. Поэтому такие датчики в современных двига­телях применяются редко.

Датчики Холла выполняются в виде тонкой пластинки монокристалла или пленки из полупроводникового мате­риала с высокими подвижностями носителей заряда (Ge, 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. Если датчик находится вне маг­нитного поля и по его продольной оси проходит ток, то в поперечных электродах ЭДС практически не возни­кает и сигнала от датчиков на коммутирующее устройство не поступает. При действии магнитного поля появляется ЭДС, пропорциональная величине магнитного поля, которая и является сигналом на включение соответствующих элементов коммутатора. Частотные свойства датчиков определяются временами установления ЭДС.

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 КПД и значительная зависимость параметров от тем­пературы.

Внутреннее сопротивление датчиков Холла колеблет­ся от нескольких Ом до нескольких КОм. Датчики Холла при относительно небольших размерах позволяют снять значительные мощности.

Магниточувствительные сопротивления выпол­няются в виде прямоугольной пластинки из полупровод­никового материала с высокой подвижностью носителей, например монокристалла антимонида индия. Один из контактов охватывает монокристалл по пери­метру, а второй наносится по оси симметрии пластины параллельно длинной стороне. Подобная форма контак­тов позволяет создать электрическое поле, обеспе­чивающее максимальное искривление траектории носителей при наложении магнитного поля, и, следовательно, получить максимальный эффект изменения сопротивления.

Размеры пластин выбираются в зависимости от величи­ны проходящего тока. Недостатком магнитосопротивлений является сильная зависимость параметров от температуры и относительно невысокая пре­дельная температура (353 °К). Магнито­чувствительные сопротивления могут встраиваться в магнитопровод якоря двигателя, при этом на них действует поток индуктора, или иметь самостоятельную конструкцию с неподвижным магнитопроводом и вращающимся маг­нитом.

Магнитодиоды выполняются из германия с p-n пере­ходом. При отсутствии магнитного поля падение напря­жения на диоде в прямом направлении при номинальном значении тока составляет 0,5–1 В, при действии индукции в 1 Тл оно возрастает в 10–15 раз. При увеличении магнитного потока чувстви­тельность возрастает по не­линейному закону и стре­мится к конечному значе­нию. Чувствительность магнитодиодов значительно вы­ше чувствительности магниторезисторов.

Недостатками магнитодиодов являются чувстви­тельность к температуре, невысокая предельная тем­пература и относительно большие толщины диодов, затрудняющие их размещение в рабочих зазорах машины.