Un trasduttore induttivo: funzionamento e sue applicazioni

Un dispositivo in grado di convertire una forma di energia in un'altra forma è chiamato trasduttore. Ciò significa che un trasduttore ha la capacità di convertire un segnale di una forma in un'altra forma. Questi sono principalmente utilizzati per i sistemi di automazione, misurazione e controllo perché il segnale elettrico deve essere convertito in quantità fisiche come forza, coppia, movimento, ecc. Un motore elettrico, una cella solare, una lampadina a incandescenza, un microfono, ecc. sono esempi di trasduttori. Un trasduttore può essere elettrico o meccanico. Un trasduttore elettrico può convertire l'energia fisica in energia elettrica. Un trasduttore meccanico può convertire l'energia elettrica in energia meccanica. Questo articolo descrive un trasduttore induttivo, che è un trasduttore elettrico. Che cos'è un trasduttore induttivo? Definizione: un trasduttore che funziona secondo il principio dell'induzione elettromagnetica o del meccanismo di trasduzione è chiamato trasduttore induttivo. Un'autoinduttanza o mutua induttanza viene variata per misurare le quantità fisiche richieste come spostamento (rotativo o lineare), forza, pressione, velocità, coppia, accelerazione, ecc. Queste quantità fisiche sono annotate come misurandi. Il trasduttore differenziale variabile lineare (LVDT) è un esempio di trasduttore induttivo. Utilizzando LVDT, lo spostamento viene misurato in termini di tensione indotta nell'avvolgimento spostando il nucleo in una direzione. Tipi di trasduttore induttivo I trasduttori induttivi possono essere di tipo passivo o autogenerante. Il tachimetro è l'esempio di un trasduttore induttivo autogenerante. LVDT è un esempio di trasduttore induttivo di tipo passivo. I trasduttori induttivi sono divisi in due tipi. Sono,Tipo di induttanza sempliceIn questo tipo di trasduttore, una singola bobina viene utilizzata per misurare il parametro richiesto. La variazione di spostamento modifica la permeabilità del flusso prodotto nel circuito determina una variazione dell'induttanza della bobina e dell'uscita. L'uscita può essere calibrata rispetto al misurando che deve essere misurato. Il circuito di un tipo a induttanza semplice è mostrato di seguito. Il tipo a induttanza singola è nuovamente diviso in due tipi.Tipo di induttanza semplice Tipo di induttanza a bobina singolaQuando l'armatura del circuito viene spostata, il traferro tra i materiali magnetici e la permeabilità del flusso prodotto nel circuito cambia. Ciò si traduce in un cambiamento dell'induttanza nel circuito. Questo tipo viene utilizzato principalmente nel conteggio del numero di oggetti. Il circuito di un tipo di induttanza a bobina singola è mostrato di seguito. Circuito di tipo induttivo a bobina singola Il nucleo magnetico può essere spostato all'interno del materiale sacro, che ha una bobina avvolta attorno al materiale magnetico sacro L'uscita è proporzionale all'ingresso e può essere calibrata in termini di misurando. Il traferro decide la variazione del campo magnetico delle bobine e il collegamento del flusso. Trasduttori di mutua induttanza (due bobine) In questo tipo, vengono utilizzate due bobine per l'induzione reciproca. Uno per generare eccitazione e un altro per l'output. La differenza di tensione tra le due bobine dipende dal movimento dell'armatura. Quando la posizione dell'armatura viene modificata collegandosi all'elemento meccanico mobile, l'induttanza cambia. Il traferro tra l'armatura e il materiale magnetico e anche la tensione indotta nella bobina dipendono dalla variazione della posizione dell'armatura. Questo tipo è anche chiamato trasduttore induttivo reciproco differenziale.Principio di funzionamento del trasduttore induttivo del trasduttore di mutua induttanza Generalmente, i trasduttori induttivi funzionano in base al principio della variazione dell'autoinduttanza di una bobina, della variazione dell'induttanza reciproca di due bobine e della produzione di correnti parassite. La differenza di tensione e la variazione dell'induttanza sono dovute alla variazione del flusso nelle bobine (bobine secondarie o primarie). Il principio di funzionamento del trasduttore induttivo è spiegato di seguito. Modifica dell'autoinduttanzaConsiderare l'autoinduttanza della bobina essere,L = N2/RL'espressione per la riluttanza della bobina è R = l/µAL = N2µA/lL = N2µGWqui 'N' rappresenta il numero di spire'R' rappresenta la riluttanza del circuito magnetico'μ' rappresenta la permeabilità della bobina (mezzo dentro e intorno alla bobina)G= A/l = fattore di forma geometrica'A' rappresenta un'area della sezione trasversale della bobina'l' rappresenta la lunghezza della bobinaDalle precedenti equazioni, possiamo osservare che l'autoinduttanza può essere variata o cambiata cambiando il n.di spire, o il fattore di forma geometrica o la permeabilità della bobina.Lo spostamento può essere misurata direttamente in termini di induttanza modificando uno qualsiasi dei parametri sopra indicati (spire, fattore di forma, permeabilità). Possiamo anche calibrare lo strumento contro misurando.Cambio in Mutua InduttanzaTrasduttori induttivi anche sul principio di mutua induttanza di più bobine.Si considerino le due bobine, che hanno autoinduttanza L1 e L2La mutua induttanza delle bobine è data da,M = K √L1L2Dove 'K' rappresenta il coefficiente di accoppiamento. Pertanto, l'induttanza reciproca può essere modificata variando l'autoinduttanza delle singole bobine o modificando il coefficiente di accoppiamento. Il fattore K dipende dalla distanza e dall'orientamento delle bobine. Per misurare lo spostamento, una bobina è fissa e l'altra bobina è collegata a un oggetto mobile. Quando l'oggetto si muove, il fattore K cambia, il che si traduce in un cambiamento nell'induttanza reciproca nelle bobine. Questa variazione può essere calibrata in termini di spostamento per uno strumento. Produzione di correnti parassite La produzione di correnti parassite nel trasduttore induttivo può essere variata cambiando la piastra conduttiva posta vicino alla bobina. Quando la piastra conduttiva è posta vicino alla bobina che trasporta corrente alternata, vengono indotte correnti parassite nella piastra che ha un proprio campo magnetico che agisce contro la bobina. La piastra conduttiva che trasporta la corrente circolante è chiamata correnti parassite. Quando la piastra conduttiva viene avvicinata alla bobina, viene prodotta la corrente parassita con il proprio flusso magnetico, che riduce il flusso magnetico della bobina e l'induttanza. Al diminuire della distanza tra la bobina e la piastra conduttiva, si producono correnti parassite più elevate e una maggiore riduzione dell'induttanza della bobina e viceversa. Quindi la variazione di induttanza può essere misurata spostando la piastra conduttiva. Questo cambiamento può essere calibrato per misurare la grandezza fisica chiamata spostamento in uno strumento. Vantaggi/svantaggi del trasduttore induttivo I vantaggi del trasduttore induttivo includono quanto segue. I trasduttori induttivi possono funzionare in qualsiasi condizione ambientale come umidità e alte temperature. Questi possono fornire elevate prestazioni anche nell'ambiente industriale. Questi hanno un'elevata precisione e un intervallo operativo stabile con una buona durata di vita Questi possono essere utilizzati con velocità di commutazione elevate in applicazioni industriali. il trasduttore induttivo include quanto segue. Il campo di lavoro e operativo del trasduttore induttivo dipende dalla costruzione e dalle condizioni di temperatura Dipende dal campo magnetico della bobina. Le applicazioni del trasduttore induttivo sono utilizzati in, sensori di prossimità per misurare la posizione, movimento dinamico, touchpad, ecc.Rilevamento di metalli e parti mancantiConteggio del numero di oggetti.AclerometriMotori lineari e rotativiGalvanometriLVDT e RVDTSensori di pressione e flusso d'ariaPolimeri elettroattiviMisuratori di potenzialeSistemi microelettromeccaniciGeneratori alimentati ecc.Contatori sequenzialiMonitori PB, cardiofrequenzimetri, ecc.Quindi, questa è una panoramica di th e trasduttore induttivo – definizione, tipi, principio di funzionamento, applicazioni, vantaggi e svantaggi.

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