Выбор и расчет катушек индуктивности как компонентов системы электромагнитного позиционирования

Основными компонентами в большинстве систем электромагнитного трекинга являются катушки индуктивности. В процессе выполнения дипломной работы были рассчитаны параметры двух катушек и рассчитано их влияние друг на друга, в условиях парной работы. Использовались две идентичные катушки ПМЕ-211 без сердечника с числом витков W=2700 и их диаметром d=0,23 мм.

Первоначальные измерения проводились на вольтметре В7-38. Величина сопротивления катушек L1 и L2. R1=132,4 Ом, R2=129,1 Ом. При этом погрешность прибора составляла ± 0,05 %.

Дальнейшие измерения происходили на импедансметре BM-507. Была установлена индуктивность катушек. Z1=14,8 мГн, Z2=15 мГн. Далее на импедансметре была определена зависимость полного сопротивления от частоты.

Учет частоты особенно важен, так как в системах электромагнитного позиционирования часто применяются низкие частоты, которые обладают нужными свойствами, описанными выше.

Измерения проходили с катушкой 1 и производились в нескольких частотных диапазонах, которые в сумме составляют необходимый график зависимости. График показан на рисунке 3.

Как видно из графика в диапазоне частот 47-49 кГц наблюдается резкий скачок комплексного сопротивления - резонанс. Стоит отметить, что погрешность в измерениях различна для разных диапазонов частот и определятся половиной цены деления прибора (от Δ=0,05 кГц при диапазоне F=0,8-3 кГц, до Δ=5 кГц при диапазоне F=100-300 кГц).

Рисунок 3 - Зависимость импеданса от частоты

После установления соответствующих параметров были произведены измерения взаимной индукции двух катушек по методу амперметра - вольтметра. Схема измерения показана на рисунке 4.

Рисунок 4 - Схемы измерения взаимоиндукции катушек методом амперметра - вольтметра

Для определения взаимной индуктивности катушек используется формула (2):

M = k∙√L̅̅̅̄̄1 ̅∙̅ L̅͞2, (2)

где M - взаимная индукция двух катушек, Гн;- коэффициент связи; L1 - индуктивность катушки 1;-индуктивность катушки 2.

Стоит отметить, что коэффициент связи k равен среднегеометрическому из отношения потока взаимной индукции ко всему потоку катушки. Коэффициент связи всегда ниже 1, возрастает с уменьшением потоков рассеяния катушек Ф1 и Ф2.

Измерения производились при расстоянии между катушками r=10 мм, частоте F=5 кГц, согласном включении, по формуле (3)

M = ε/IF, (3)

где M - взаимная индукция двух катушек, Гн;

ε - ЭДС индукции, В; I - ток, мА; F - частота, кГц.

Были получены следующие результаты: I = 4,88 мА, ε = 0,5 В, M = 0,02 Гн. В дальнейшем были произведены измерения, при которых расстояние между катушками и их положение не менялось, но варьировалась частота F. По результатам измерений был создан график зависимости взаимной индукции от частоты, который показан на рисунке 5.

Рисунок 5 - Зависимость взаимной индукции двух катушек от частоты

Другие стьтьи в тему

Разработка преобразователя разности фаз в постоянное напряжение
Разработка преобразователя разности фаз двух сигналов в постоянное напряжение со следующими параметрами: · Частота входных сигналов 10кГц - 100 кГц; · Входное напряжение 50мВ - 5В; · Диапазон измерения ∆φ 0 - 180о ...

Разработка предложений по созданию усовершенствованного варианта металлодетектора
В современном мире остро стоит проблема защиты человека от террористической угрозы. Известно, что одним из средств контроля проноса оружия и запрещенных предметов в места массового скопления людей и на охраняемые объекты являются металлодетекторы. Металлодетекторами (metal detector до ...

Разделы

Радиоэлектроника и телекоммуникации © 2019 : www.techelements.ru