Індуктивні перетворювачі

Принцип роботи індуктивних перетворювачів базується на зміні індуктивності або взаємоіндуктивності котушки зі сталевим осердям при зміні повітряного проміжку, спричиненого переміщенням рухливої частини магнітопровода під впливом вимірюваної величини.

На рис. 2.6,а показана схема двотактного індуктивного перетворювача, вхідний сигнал якого х - переміщення якоря відносно середнього положення, а вихідний - напруга U_вих.

Рис. 2.6. Схеми індуктивних перетворювачів: а – зі змінним повітряним проміжком; б — диференційно-трансформаторного.

Якщо знехтувати магнітним опором сталевого осердя, який значно менший магнітного опору повітряних проміжків, і активним опором котушки, то струм у котушці можна вважати пропорційним величині повітряного проміжку:

, /2.14/

де

δ — значення повітряного зазору; U - напруга, прикладена до котушки; ω - частота живильної напруги; W - число витків котушки; S – площа поперечного перерізу сталевого осердя.

При переміщенні якоря, наприклад, вверх на значення х відносно середнього положення зміняться величини повітряних проміжків і згідно з формулою /2.14/ зміняться і струми в котушках, а саме:

. Струми І₁ і І₂ зумовлять розбаланс моста і вихідна напруга

/2.15/

При переміщенні якоря вниз вихідна напруга також буде визначатися рівнянням /2.15/, але фаза її зміниться на 180°.

Перетворювачі зі змінними повітряними проміжками використовують для вимірювання переміщень від декількох мікронів до декількох міліметрів. Для вимірювання великих переміщень використовують трансформаторні перетворювачі, робота яких побудована на зміні взаємоіндуктивності двох котушок.

На рис.2.6,б показана схема перетворювача, що має одну первинну 3 і дві вторинні (1 і 2) обмотки. Вхідною величиною перетворювача є переміщення осердя, а вихідною - різниця е.р.с. вторинних обмоток.

Якщо осердя знаходиться в середнім положенні, то у вторинних обмотках індукуються е.р.с., рівні за значенням. Оскільки обмотки 1 і 2 з'єднані зустрічно, то . При переміщенні осердя 4 (наприклад, вверх) Е₁ збільшується, а Е₂ зменшується внаслідок зміни магнітних потоків, які зв'язані з вторинними обмотками, і

, /2.16/

де k — коефіцієнт пропорційності.

Рівняння /2.16/ справедливе, якщо напруга живлення вибрана з умови роботи перетворювача на лінійній частині кривої намагнічування для всіх значень х. Позитивною якістю диференційно-трансформаторного перетворювача є відсутність електричного зв'язку між джерелом живлення і вихідним сигналом.