4.2.3. Трансформаторные преобразователи

Принцип действия этих трансформаторов основан на изменении взаимной индуктивности между двумя обмотками

(4.13)

где W1, W2 - количество витков в обмотках 1 и 2 (рис. 4.15); Zм - пол­ное сопротивление магнитной цепи.

Рис. 4.15. Трансформаторный преобразователь:

1 - шихтованный сердечник из магнитопроводящего материала;

2 - якорь с рамочной обмоткой, содержащей W2 витков;

- угол поворота якоря; U1 - напряжение источника;

U2 - напряжение на выходе преобразователя, снимаемое

с рамочной обмотки с помощью щеточного механизма

4.2.4. Емкостные преобразователи

Принцип действия основан на изменении емкости (рис. 4.16-4.18).

(4.14)

где - коэффициент диэлектрической проницаемости среды между обкладками конденсатора; S - площадь обкладок конденсатора; -зазор между обкладками; х - перемещение контролируемого объекта.

Рис. 4.16. Емкостный преобразователь с изменением площади (S) обкладок

Рис. 4.17. Емкостный преобразователь с изме­нением диэлектрической проницаемости среды между обкладками ( )

Рис. 4.18. Емкостный преобразователь с измене­нием величины

зазора между обкладками ( )

4.3. Генераторные преобразователи

Этот вид преобразователей использует энергию входного сигнала для генерации сигнала на выходе. Как правило, выходной сигнал фор­мируется в виде ЭДС.

Виды генераторных преобразователей: 1 .Термоэлектрические (тер­мопары). 2. Индукционные. 3. Пьезоэлектрические. 4. Вентильные фо­тоэлементы.

4.3.1. Термоэлектрические преобразователи (термопары)

В основе термопары - два разнородных металлических проводника, имеющие электрическую связь между собой (рис. 4.19).

Рис. 4.19. Термопара: А, В- два проводника из разнородных металлов;

- температуры нагрева спаек по концам проводников

При наличии разных температур на спайках между проводниками А и В возникает ЭДС

(4.15)

Полагая, что , получим . Величина С является по­стоянной величиной, зависящей от вида материалов. С учетом этого, выражение (4.15) примет вид

. (4.16)

Материалы, используемые для изготовления термопар: платина, иридий, золото, родий, и их сплавы. Кроме того, могут быть использо­ваны более дешевые материалы: сталь, медь, никель, нихром, константан, хромель, алюмель, копель и т.д.

Схема включения термопары под нагрузку и ее характеристика изображены на рис. 4.20.

Рис. 4.20. Схема включения термопары под нагрузку

и ее статическая характеристика управления

4.3.2. Индукционные преобразователи

Это устройства, состоящие из катушки с электрообмоткой и маг­нитной системы, которые преобразуют входной параметр (скорость угловых или линейных перемещений) в ЭДС. Принцип действия основан на том, что в катушке при изменении магнитного потока образует­ся ЭДС. Величина этой ЭДС равна

где W - количество витков в катушке; Ф - магнитный поток; Ч – пото-

косцепление.

Существует три вида индукционных преобразователей (ИП):

- с линейно перемещающейся катушкой (рис. 4.21).

Рис. 4.21. ИП с линейно перемещающейся катушкой

относительно постоянного магнита:

1 — цилиндрическая катушка, связанная с контролируемым объектом, с которой снимается выходной сигнал, пропорцио­нальный скорости перемещения; 2 - постоянный магнит, имеющий форму полого цилиндра

- с вращающейся катушкой (рис. 4.22).

Рис. 4.22. ИП с вращающейся относительно постоянного

магнита катущкой:

1 - вращающаяся цилиндрическая катушка со щеточным

механизмом и коллектором; 2 - постоянный магнит

Выходной сигнал в виде напряжения, пропорционального скорости углового перемещения, снимается с катушки 1 с помощью щеточного

механизма и коллектора;

- с ферромагнитным якорем (рис. 4.23).

Рис. 4.23. ИП с ферромагнитным якорем:

1 -постоянный магнит; 2 - якорь (ферромагнитный материал);

3 - магнитопровод; 4 - катушка