365606127

Minos

Komponenty mechatroniczne - Podręcznik

1.2    Podstawy teoretyczne

1.2.1    Układ rezonansowy

Źródłem zmiennego pola magnetycznego w czujnikach indukcyjnych jest cewka indukcyjna. Jeżeli prąd przepływający przez cewkę zmienia się w czasie, to strumień magnetyczny w cewce też jest zmienny. Zmianom tym towarzyszy zawsze zjawisko samoindukcji tzn. powstawanie dodatkowego napięcia w zwojach cewki, przeciwdziałającego zmianom prądu.

W elektrycznych układach rezonansowych całkowita energia jest zgromadzona w postaci energii pola magnetycznego E_L cewki indukcyjnej i energii pola elektrycznego naładowanego kondensatora E_c. W każdej chwili suma tych energii jest taka sama tzn. E = E_L + E_c = const. (rys. 1.2).

W początkowej fazie obwód LC, składający się z cewki L i kondensatora C jest otwarty, a cała energia zmagazynowana jest na okładkach naładowanego kondensatora (1). Po zamknięciu obwodu kondensator zaczyna się rozładowywać i w obwodzie rozpocznie płynąć prąd I zmieniając swoją wartość od zera do l_max. Cała energia kondensatora zostanie zmagazynowana w cewce (2).

Pomimo, że kondensator jest już całkowicie rozładowany prąd dalej płynie w obwodzie, w tym samym kierunku. Jego źródłem jest zjawisko samoindukcji w cewce, które podtrzymuje słabnący prąd. Ten prąd ładuje kondensator, więc energia jest ponownie przekazywana do kondensatora. Gdy ładunek na kondensatorze osiąga maksimum prąd w obwodzie całkowicie zanika (3). Stan końcowy jest więc taki jak początkowy tylko kondensator jest naładowany odwrotnie i prąd w obwodzie popłynie w przeciwnym kierunku. W obwodzie LC występują zatem oscylacje pola elektrycznego w kondensatorze i oscylacje pola magnetycznego w cewce.

Rys. 1.2:    Oscylacje w obwodzie LC

7