आगमनात्मक सेंसर

आगमनात्मक संवेदक एक पैरामीट्रिक प्रकार का ट्रांसड्यूसर है जिसका संचालन सिद्धांत परिवर्तन पर आधारित है अधिष्ठापन L या कोर के साथ वाइंडिंग का पारस्परिक अधिष्ठापन, सेंसर के चुंबकीय सर्किट के चुंबकीय प्रतिरोध RM में परिवर्तन के कारण जिसमें कोर प्रवेश करता है।

विस्थापन को मापने और 1 माइक्रोन से 20 मिमी तक की सीमा को कवर करने के लिए उद्योग में आगमनात्मक सेंसर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। दबाव, बल, गैस और तरल प्रवाह दर आदि को मापने के लिए आगमनात्मक सेंसर का उपयोग करना भी संभव है। इस मामले में, मापा मूल्य को विभिन्न संवेदनशील तत्वों का उपयोग विस्थापन परिवर्तन में परिवर्तित किया जाता है और फिर यह मान आगमनात्मक मापने वाले ट्रांसड्यूसर को खिलाया जाता है।

दबाव माप के मामले में, संवेदनशील तत्वों को लोचदार झिल्ली, आस्तीन आदि के रूप में बनाया जा सकता है। वे निकटता सेंसर के रूप में भी उपयोग किए जाते हैं, जिनका उपयोग हां या ना के सिद्धांत पर गैर-संपर्क तरीके से विभिन्न धातु और गैर-धात्विक वस्तुओं का पता लगाने के लिए किया जाता है।

आगमनात्मक सेंसर के लाभ:

• स्लाइडिंग संपर्कों के बिना निर्माण की सादगी और ताकत;

• बिजली आवृत्ति स्रोतों से जुड़ने की क्षमता;

• अपेक्षाकृत उच्च उत्पादन शक्ति (दसियों वाट तक);

• महत्वपूर्ण संवेदनशीलता।

आगमनात्मक सेंसर के नुकसान:

• ऑपरेशन की सटीकता आवृत्ति द्वारा आपूर्ति वोल्टेज की स्थिरता पर निर्भर करती है;

• संचालन केवल प्रत्यावर्ती धारा से ही संभव है।

आगमनात्मक कन्वर्टर्स के प्रकार और उनकी डिज़ाइन सुविधाएँ

निर्माण योजना के अनुसार, आगमनात्मक सेंसर को एकल और अंतर में विभाजित किया जा सकता है। आगमनात्मक सेंसर में एक मापने वाली शाखा होती है, एक अंतर एक - दो।

डिफरेंशियल इंडक्टिव सेंसर में, जब मापा पैरामीटर बदलता है, तो दो समान कॉइल का इंडक्शन एक साथ बदलता है और परिवर्तन एक ही मान से होता है लेकिन विपरीत चिह्न के साथ होता है।

जैसा कि ज्ञात है, कॉइल का इंडक्शन:

जहाँ W घुमावों की संख्या है; एफ - चुंबकीय प्रवाह इसे मर्मज्ञ; मैं - कॉइल से गुजरने वाला करंट।

वर्तमान अनुपात से एमडीएस से संबंधित है:

हमें कहां मिलता है:

जहाँ Rm = HL / F आगमनात्मक सेंसर का चुंबकीय प्रतिरोध है।

उदाहरण के लिए, एक एकल आगमनात्मक सेंसर पर विचार करें। इसका संचालन एयर-गैप चोक की संपत्ति पर आधारित होता है ताकि एयर-गैप वैल्यू में बदलाव के रूप में इसके इंडक्शन को बदला जा सके।

इंडक्टिव सेंसर में एक योक 1, एक कॉइल 2, एक आर्मेचर 3 - स्प्रिंग्स द्वारा आयोजित होता है। लोड प्रतिरोध आरएन के माध्यम से कॉइल 2 को एक वैकल्पिक वर्तमान आपूर्ति वोल्टेज की आपूर्ति की जाती है। लोड सर्किट में करंट को इस प्रकार परिभाषित किया गया है:

जहां rd चोक का सक्रिय प्रतिरोध है; एल सेंसर का अधिष्ठापन है।

क्योंकि सर्किट का सक्रिय प्रतिरोध स्थिर है, वर्तमान I में परिवर्तन केवल आगमनात्मक घटक XL = IRN में परिवर्तन के कारण हो सकता है, जो वायु अंतराल δ के आकार पर निर्भर करता है।

प्रत्येक मान के लिए δ एक निश्चित मान I से मेल खाता है, जो प्रतिरोध Rn पर एक वोल्टेज ड्रॉप बनाता है: Uout = IRN - सेंसर का आउटपुट सिग्नल है। आप विश्लेषणात्मक निर्भरता Uout = f (δ) प्राप्त कर सकते हैं, बशर्ते अंतर काफी छोटा हो और आवारा प्रवाहों को उपेक्षित किया जा सकता है, और लोहे के मैग्नेटोरेसिस्टेंस Rmw को एयर गैप मैग्नेटोरेसिस्टेंस Rmw की तुलना में उपेक्षित किया जा सकता है।

यहाँ अंतिम अभिव्यक्ति है:

वास्तविक उपकरणों में, सर्किट का सक्रिय प्रतिरोध आगमनात्मक की तुलना में बहुत कम होता है, फिर अभिव्यक्ति कम हो जाती है:

निर्भरता Uout = f (δ) रैखिक है (पहले सन्निकटन में)। वास्तविक विशेषता इस प्रकार है:

शुरुआत में रैखिकता से विचलन को स्वीकृत धारणा Rmzh << Rmv द्वारा समझाया गया है।

छोटे डी पर, लोहे का मैग्नेटोरेसिस्टेंस हवा के मैग्नेटोरेसिस्टेंस के अनुरूप होता है।

बड़े d पर विचलन को इस तथ्य से समझाया गया है कि बड़े d RL पर सक्रिय प्रतिरोध - Rn + rd के मान के अनुरूप हो जाता है।

सामान्य तौर पर, माना जाने वाला आगमनात्मक सेंसर में कई महत्वपूर्ण नुकसान होते हैं:

• गति की दिशा बदलने पर धारा का चरण नहीं बदलता है;

• यदि दोनों दिशाओं में विस्थापन को मापना आवश्यक है, तो प्रारंभिक वायु अंतर और इसलिए वर्तमान I0 को सेट करना आवश्यक है, जो असुविधाजनक है;

• लोड करंट आपूर्ति वोल्टेज के आयाम और आवृत्ति पर निर्भर करता है;

• सेंसर के संचालन के दौरान, चुंबकीय सर्किट के आकर्षण का बल आर्मेचर पर कार्य करता है, जो किसी भी चीज से संतुलित नहीं होता है और इसलिए सेंसर के संचालन में त्रुटि का परिचय देता है।

विभेदक (प्रतिवर्ती) आगमनात्मक सेंसर (डीआईडी)

डिफरेंशियल इंडक्टिव सेंसर दो अपरिवर्तनीय सेंसर का एक संयोजन है और एक प्रणाली के रूप में बनाया जाता है जिसमें एक सामान्य आर्मेचर और दो कॉइल के साथ दो चुंबकीय सर्किट होते हैं। डिफरेंशियल इंडक्टिव सेंसर को दो अलग-अलग बिजली आपूर्ति की आवश्यकता होती है, जिसके लिए आमतौर पर एक आइसोलेशन ट्रांसफार्मर 5 का उपयोग किया जाता है।

चुंबकीय सर्किट का आकार डब्ल्यू-आकार के चुंबकीय सर्किट के साथ अंतर-आगमनात्मक सेंसर हो सकता है, जो विद्युत स्टील के पुलों द्वारा भर्ती किया जाता है (1000 हर्ट्ज से ऊपर की आवृत्तियों के लिए, लौह-निकल-पेर्मोला मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है), और एक घने परिपत्र चुंबकीय सर्किट के साथ बेलनाकार . सेंसर के आकार का चुनाव नियंत्रित डिवाइस के साथ इसके रचनात्मक संयोजन पर निर्भर करता है। W-आकार के चुंबकीय सर्किट का उपयोग कॉइल को असेंबल करने और सेंसर के आकार को कम करने की सुविधा के कारण होता है।

डिफरेंशियल-इंडक्टिव सेंसर को पावर देने के लिए, सेकेंडरी वाइंडिंग के मध्य बिंदु के आउटपुट के साथ एक ट्रांसफॉर्मर 5 का उपयोग किया जाता है। डिवाइस 4 इसके और दो कॉइल के सामान्य अंत के बीच शामिल है। हवा का अंतर 0.2-0.5 मिमी है।

आर्मेचर की मध्य स्थिति में, जब हवा के अंतराल समान होते हैं, कॉइल 3 और 3' के आगमनात्मक प्रतिरोध समान होते हैं, इसलिए कॉइल में धाराओं का मान I1 = I2 के बराबर होता है और परिणामस्वरूप डिवाइस में करंट 0 है।

एक दिशा या किसी अन्य में आर्मेचर के मामूली विचलन के साथ, नियंत्रित मान X के प्रभाव में, अंतराल और अधिष्ठापन के मान बदल जाते हैं, डिवाइस अंतर वर्तमान I1-I2 को पंजीकृत करता है, यह आर्मेचर का एक कार्य है मध्य स्थिति से विस्थापन। धाराओं में अंतर आमतौर पर इनपुट पर एक रेक्टिफायर सर्किट बी के साथ एक मैग्नेटोइलेक्ट्रिक डिवाइस 4 (माइक्रोमीटर) का उपयोग करके दर्ज किया जाता है।

आगमनात्मक सेंसर की विशेषताएं हैं:

कॉइल के प्रतिबाधा में परिवर्तन के संकेत की परवाह किए बिना आउटपुट करंट की ध्रुवीयता अपरिवर्तित रहती है। जब मध्य स्थिति से आर्मेचर के विचलन की दिशा बदलती है, तो सेंसर के आउटपुट में धारा का चरण रिवर्स (180 °) में बदल जाता है। फेज़-सेंसिटिव रेक्टीफायर्स का उपयोग करते समय, आर्मेचर की यात्रा की दिशा का संकेत मध्य स्थिति से प्राप्त किया जा सकता है। फेज-फ्रीक्वेंसी फिल्टर के साथ डिफरेंशियल इंडक्टिव सेंसर की विशेषताएं इस प्रकार हैं:

आगमनात्मक सेंसर रूपांतरण त्रुटि

मापा पैरामीटर को परिवर्तित करते समय आगमनात्मक सेंसर की सूचना क्षमता काफी हद तक इसकी त्रुटि से निर्धारित होती है। आगमनात्मक सेंसर की कुल त्रुटि में बड़ी संख्या में त्रुटि घटक होते हैं।

निम्नलिखित आगमनात्मक सेंसर त्रुटियों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है:

1) विशेषता की गैर-रैखिकता के कारण त्रुटि। कुल त्रुटि का गुणक घटक। मापा मूल्य के आगमनात्मक रूपांतरण के सिद्धांत के कारण, जो आगमनात्मक सेंसर के संचालन का आधार है, यह आवश्यक है और ज्यादातर मामलों में सेंसर की माप सीमा निर्धारित करता है। सेंसर विकास के दौरान मूल्यांकन के लिए अनिवार्य विषय।

2) तापमान त्रुटि। यादृच्छिक संघटक।सेंसर घटकों के तापमान-निर्भर मापदंडों की बड़ी संख्या के कारण, घटक की त्रुटि बड़े मूल्यों तक पहुंच सकती है और महत्वपूर्ण है। सेंसर डिजाइन में मूल्यांकन किया जाना है।

3) बाहरी विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के प्रभाव के कारण त्रुटि। कुल त्रुटि का यादृच्छिक घटक। यह बाहरी क्षेत्रों द्वारा सेंसर घुमावदार में ईएमएफ को शामिल करने और बाहरी क्षेत्रों के प्रभाव में चुंबकीय सर्किट की चुंबकीय विशेषताओं में बदलाव के कारण होता है। बिजली विद्युत प्रतिष्ठानों के साथ औद्योगिक परिसर में, प्रेरण टी और आवृत्ति के साथ चुंबकीय क्षेत्र मुख्य रूप से 50 हर्ट्ज का पता लगाया जाता है।

चूँकि आगमनात्मक सेंसर के चुंबकीय कोर 0.1 - 1 T के प्रेरण पर काम करते हैं, परिरक्षण के अभाव में भी बाहरी क्षेत्रों का हिस्सा 0.05-0.005% होगा। स्क्रीन इनपुट और डिफरेंशियल सेंसर का उपयोग परिमाण के लगभग दो क्रमों से इस अनुपात को कम करता है। इस प्रकार, बाहरी क्षेत्रों के प्रभाव के कारण होने वाली त्रुटि को केवल कम संवेदनशीलता वाले सेंसर डिजाइन करते समय और पर्याप्त परिरक्षण की असंभवता के साथ ही माना जाना चाहिए। ज्यादातर मामलों में, यह त्रुटि घटक महत्वपूर्ण नहीं है।

4) मैग्नेटोइलास्टिक प्रभाव के कारण त्रुटि। यह सेंसर असेंबली (एडिटिव कंपोनेंट) के दौरान मैग्नेटिक सर्किट की विकृतियों की अस्थिरता और सेंसर ऑपरेशन (मनमाना घटक) के दौरान विकृतियों में बदलाव के कारण उत्पन्न होता है। चुंबकीय सर्किट में अंतराल की उपस्थिति को ध्यान में रखते हुए गणना से पता चलता है कि चुंबकीय सर्किट में यांत्रिक तनाव की अस्थिरता के प्रभाव से ऑर्डर सेंसर के आउटपुट सिग्नल की अस्थिरता होती है, और ज्यादातर मामलों में इस घटक को विशेष रूप से उपेक्षित किया जा सकता है।

5) कॉइल के स्ट्रेन गेज प्रभाव के कारण त्रुटि।यादृच्छिक संघटक। सेंसर कॉइल को घुमाते समय तार में एक यांत्रिक तनाव पैदा होता है। सेंसर के संचालन के दौरान इन यांत्रिक तनावों में बदलाव के परिणामस्वरूप कॉइल के प्रतिरोध में प्रत्यक्ष धारा में बदलाव होता है और इसलिए सेंसर के आउटपुट सिग्नल में बदलाव होता है। आमतौर पर ठीक से डिज़ाइन किए गए सेंसर के लिए, यानी इस घटक पर विशेष रूप से विचार नहीं किया जाना चाहिए।

6) कनेक्टिंग केबल से विचलन। यह तापमान या विकृतियों के प्रभाव में केबल के विद्युत प्रतिरोध की अस्थिरता और बाहरी क्षेत्रों के प्रभाव में केबल में ईएमएफ को शामिल करने के कारण होता है। त्रुटि का यादृच्छिक घटक है। केबल के अपने प्रतिरोध की अस्थिरता के मामले में, सेंसर के आउटपुट सिग्नल की त्रुटि। कनेक्टिंग केबल्स की लंबाई 1-3 मीटर और शायद ही कभी अधिक है। जब केबल क्रॉस-सेक्शनल कॉपर वायर से बना होता है, तो केबल का प्रतिरोध 0.9 ओम से कम होता है, प्रतिरोध अस्थिरता। चूंकि सेंसर प्रतिबाधा आमतौर पर 100 ओम से अधिक होती है, सेंसर आउटपुट में त्रुटि उतनी बड़ी हो सकती है इसलिए, कम ऑपरेटिंग प्रतिरोध वाले सेंसर के लिए, त्रुटि का अनुमान लगाया जाना चाहिए। अन्य मामलों में, यह महत्वपूर्ण नहीं है।

7) डिजाइन त्रुटियां।वे निम्नलिखित कारणों के प्रभाव में उत्पन्न होते हैं: सेंसर भागों (एडिटिव) की विकृति पर माप बल का प्रभाव, विरूपण की अस्थिरता (गुणात्मक) पर माप बल में अंतर का प्रभाव, का प्रभाव मापने वाली नाड़ी (गुणक) के संचरण के दौरान मापने वाली छड़ की मार्गदर्शिका, चलने वाले हिस्सों (यादृच्छिक) के अंतराल और बैकलैश के कारण मापने वाली नाड़ी के हस्तांतरण की अस्थिरता। डिजाइन त्रुटियों को मुख्य रूप से डिजाइन में दोषों द्वारा निर्धारित किया जाता है सेंसर के यांत्रिक तत्व और आगमनात्मक सेंसर के लिए विशिष्ट नहीं हैं। मापने वाले उपकरणों के गतिज संचरण की त्रुटियों के मूल्यांकन के लिए ज्ञात विधियों के अनुसार इन त्रुटियों का मूल्यांकन किया जाता है।

8) तकनीकी त्रुटियां। वे सेंसर भागों (एडिटिव) की सापेक्ष स्थिति में तकनीकी विचलन के परिणामस्वरूप उत्पन्न होते हैं, उत्पादन (एडिटिव) के दौरान भागों और कॉइल के मापदंडों का फैलाव, तकनीकी अंतराल के प्रभाव और भागों के कनेक्शन और गाइड में जकड़न ( मनमाना)।

सेंसर संरचना के यांत्रिक तत्वों के निर्माण में तकनीकी त्रुटियां भी आगमनात्मक सेंसर के लिए विशिष्ट नहीं हैं; यांत्रिक माप उपकरणों के लिए सामान्य तरीकों का उपयोग करके उनका मूल्यांकन किया जाता है। चुंबकीय सर्किट और सेंसर कॉइल के निर्माण में त्रुटियां सेंसर के मापदंडों के फैलाव और बाद के विनिमेयता को सुनिश्चित करने में उत्पन्न होने वाली कठिनाइयों का कारण बनती हैं।

9) सेंसर उम्र बढ़ने की त्रुटि।यह त्रुटि घटक, सबसे पहले, सेंसर संरचना के चलती तत्वों के पहनने से और, दूसरी बात, समय के साथ सेंसर के चुंबकीय सर्किट के विद्युत चुम्बकीय विशेषताओं में परिवर्तन के कारण होता है। त्रुटि को आकस्मिक माना जाना चाहिए। पहनने के कारण त्रुटि का मूल्यांकन करते समय, प्रत्येक विशिष्ट मामले में सेंसर तंत्र की कीनेमेटिक गणना को ध्यान में रखा जाता है। सेंसर डिज़ाइन चरण में, इस मामले में, सामान्य परिचालन स्थितियों के तहत सेंसर के सेवा जीवन को सेट करने की अनुशंसा की जाती है, जिसके दौरान अतिरिक्त पहनने की त्रुटि निर्दिष्ट मूल्य से अधिक नहीं होगी।

सामग्री के विद्युत चुम्बकीय गुण समय के साथ बदलते हैं।

ज्यादातर मामलों में, विद्युत चुम्बकीय विशेषताओं को बदलने की स्पष्ट प्रक्रिया चुंबकीय सर्किट के ताप उपचार और विचुंबकीकरण के बाद पहले 200 घंटों के भीतर समाप्त हो जाती है। भविष्य में, वे व्यावहारिक रूप से स्थिर रहते हैं और आगमनात्मक सेंसर की समग्र त्रुटि में महत्वपूर्ण भूमिका नहीं निभाते हैं।

आगमनात्मक सेंसर की त्रुटि के घटकों के उपरोक्त विचार से सेंसर की कुल त्रुटि के निर्माण में उनकी भूमिका का मूल्यांकन करना संभव हो जाता है। ज्यादातर मामलों में, निर्धारण कारक विशेषता की गैर-रैखिकता और अपरिवर्तनीय कनवर्टर की तापमान त्रुटि से त्रुटि है।