Sensoren - HTL Wien 10

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MESSTECHNIK KOMPENDIUM Sensoren Berufskolleg Olsberg 2004/2005 Induktive Sensoren – Differentialdrossel Um Wegänderungen in Spannungsänderungen umwandeln zu können, bedient man sich einer Differentialdrossel. Bei diesem Sensor nutzt man den Effekt des Blindwiderstandes von Spulen im Wechselstromkreis. Der Blindwiderstand von Spulen kann durch Beeinflussung der mittleren Feldlinienlänge verändert werden. Wie man diese Feldlinienlänge mechanisch verändern kann zeigt Bild 1. Die Induktivität L ist definiert als: N L = R 2 M R M ist der magnetische Widerstand. Er ist ein Maß für die Durchlässigkeit eines Stoffes für den magnetischen Fluss. R M ist definiert als: R l m µ µ M 0 r A lm = µ ⋅µ ⋅A 0 r mittlere Feldlinienlänge ⎛ magn. Feldkonstante ⎜1,256⋅10 ⎝ relative Permeabilität -6 Vs ⎞ ⎟ Am ⎠ Querschnittsfläche des magn. Leiters Der magnetisch Widerstand setzt sich zusammen aus R M Eisen und R M Luft . Es ergibt sich für den Gesamtwiderstand: R M ges Fe = + Fe l 2 ⋅ s µ ⋅µ ⋅A µ ⋅µ ⋅A 0 L 0 Da µ Fe verhältnismäßig groß ist, kann der erste Term vernachlässigt werden. Es ergibt sich nun die endgültige Formel für die Induktivität: 2 µ 0 ⋅A⋅N L = 2s Es ergibt sich nun folgende nicht-lineare Abhängigkeit: Seite 14 von 57
MESSTECHNIK KOMPENDIUM Sensoren Berufskolleg Olsberg 2004/2005 Dieser Verlauf muss linearsistiert werden, um die Spule sinnvoll zur Wegmessung einsetzen zu können. Dies lässt sich realisieren, indem man zwei Spulen in Differentialschaltung betreibt (Bild 3). Die in Bild 3 dargestellte Messschaltung hat nun die Eigenschaft, dass die Wegänderung ∆s proportional zur Spannungsänderung ∆U ist. Diese Schaltung ist das grundlegende Prinzip induktiver Wegsensoren. Man unterscheidet diese Sensoren in zwei Gruppen: - Wegtaster (mit Rückstellfeder) - Tauchanker (ohne Rückstellfeder) Diese Wegsensoren gibt es in den unterschiedlichsten Größen und Messbereichen. Seite 15 von 57
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