Тахометр индукционный (стр. 3 из 5)
2.3.2 Технические параметры
Диапазон измерений преобразователя 100ч1000 об·мин-1.
Чувствительность преобразователя 10 об·мин-1
Погрешность преобразователя не превышает 5%.
Стабильное постоянное напряжение на катушке подмагничивания составляет 1±0,05В.
Общая потребляемая мощность преобразователя не превышает 0,02 Вт.
2.3.3 Принцип работы
Вращение вала передается зубчатой шестерне, расположенной между стержнями сердечника. На обмотку подмагничивания сердечника подается постоянное напряжение, что наводит в сердечнике магнитный поток. При вращении зубчатой шестерни изменяется магнитное сопротивление цепи, образованной сердечником и зубьями и впадинами шестерни, что ведет к периодическому изменению магнитного потока через сердечник, вследствие чего во вторичной обмотке наводится ЭДС, амплитуда которой пропорциональна скорости вращения вала. Между выводами вторичной обмотки измеряется амплитудное значение переменного напряжения и с откалиброванной в об·мин-1 шкалы вольтметра снимаются показания.
2.3.4 Условия эксплуатации
Допускаемая окружающая температура от -20 до +40 °С
Относительная влажность до 98% (при 20±5°С)
Атмосферное давление 84 – 106,7 кПа
Во время эксплуатации, датчик должен находится в обогреваемом или охлаждаемом помещении без непосредственного воздействия осадков, песка и пыли.
3 КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ
3.1 Разработка структурной схемы
Структурная схема преобразователя представлена на листе 3 графической части курсового проекта.
На рисунке 7 изображена структурная схема индукционного тахометра.
Рисунок 8 – Структурная схема преобразователя
Вращающийся объект воздействует на вал 6, который закреплен в двух радиально-упорных подшипниках 20. Вращение вала 6 непосредственно передается зубчатой шестерне 7. На обмотку подмагничивания 3 подается постоянное напряжение, которое создает в цепи, образованной магнитопроводом 11 и зубчатой шестерней 7, магнитный поток. При вращении зубчатой шестерни 7 изменяется магнитное сопротивление цепи, образованной магнитопроводом 11 и зубьями и впадинами шестерни 7, что ведет к периодическому изменению магнитного потока через сердечник, вследствие чего во вторичной обмотке 5 наводится ЭДС, амплитуда которой пропорциональна скорости вращения вала. Подшипники 20 вставлены в крышку корпуса 4, между ними на валу 6 располагается распорная втулка 9, для предотвращения их передвижения внутри крышки корпуса 4 служит стопорное кольцо 18. Для предотвращения передвижения подшипников по валу 6 на нем устанавливается стопорное кольцо 19. Окончательное закрепление подшипников внутри крышки корпуса 4 осуществляется навинчиванием на нее запорной крышки 10. Также в крышке корпуса 4 установлены выводы обмоток 8. Магнитопровод 11 вставлен в пазы корпуса 1 и закреплен с помощью фиксирующей скобы 2, соединенной с корпусом винтами 12 с гайками 13. Во избежание повреждения фиксирующей скобы 2 под гайку 13 подкладывается шайба 14. Скрепление крышки корпуса 4 и корпуса 1 осуществляется при помощи винтов 15 и гаек 16. Во избежание повреждения корпуса 1 под гайку 16 подкладывается шайба 17.
3.2 Расчет функции преобразования
В соответствии с законом электромагнитной индукции амплитудное значение ЭДС, наводимой магнитным полем во вторичной катушке равно
, (8)где
– число витков вторичной катушки;щ – круговая частота, Гц;
– амплитудное значение переменной составляющей магнитного потока, ВбКруговая частота щ определяется частотой вращения ротора
и числом зубцов ротора k, причем 
,Гц (9)Магнитный поток в магнитопроводе, создаваемый катушкой подмагничивания определяется как
, Вб (10)где
- ток, протекающий в катушке подмагничивания, А; 
– число витков катушки подмагничивания; 
- полное магнитное сопротивление магнитопровода, 1/Гн.Ток
связан с напряжением питания катушки подмагничивания 
выражением 
, А (11)где
- активное сопротивление провода катушки подмагничивания.Активное сопротивление провода определяется выражением
, Ом (12)где с – удельное сопротивление материала провода, Ом·м;
- диаметр провода катушки подмагничивания без изоляции, м; 
– длина провода катушки подмагничивания, м.Длина провода катушки определяется как
, м (13)где
- средняя длина витка катушки, определяемая по формуле
, м (14) где
- ширина стержня магнитопровода П-образного сердечника, м; 
- толщина стержня магнитопровода П-образного сердечника, м.Подставим (14) в (13), затем (13) в (12), получим
, Ом (15)Подставим (15) в (11), получим
, А (16)Полное магнитное сопротивление магнитопровода
определяется суммой магнитного сопротивления П-образного сердечника 
, магнитным сопротивлением воздушных зазоров 
и магнитным сопротивлением ротора 
: 
+ , 1/Гн (17)Магнитное сопротивление П-образного сердечника определяется выражением
, 1/Гн (18)где
– длина средней магнитной линии в П-образном сердечнике, м;- площадь поперечного сечения стержня магнитопровода П-образного сердечника,
;- магнитная проницаемость П-образного сердечника, Гн/м.
Площадь поперечного сечения стержня магнитопровода П-образного сердечника определяется как
, (19)Подставив (19) в (18), получим
, 1/Гн (20)Магнитное сопротивление воздушного зазора определяется выражением
, Гн (21)где
– магнитные проводимости отдельных участков воздушного зазора, Гн.Магнитная проводимость зазора между торцами магнитопроводов, образующих воздушный зазор, определяется по формуле
, Гн (22)где д – величина воздушного зазора, м;
- абсолютная магнитная проницаемость физического вакуума, Гн/м;c – ширина торца магнитопровода, м;
d – длина торца магнитопровода, м.
Магнитная проводимость между ребрами магнитопроводов определяется как
, 1/Гн (23)Магнитная проводимость между углами магнитопроводов определяется как