2.2.11. Преобразователи с магнитной компенсацией

Передающие преобразователи с магнитной компенсацией предназ­начены для преобразования перемещения свободного конца упругого чувствительного элемента прибора, воспринимающего измеряемую вели­чину в унифицированный выходной сигнал постоянного тока.

Структурная схема преобразователя приведена на рис. 25. Магнитный индуктор 2 служит для преобразования перемещения  сво­бодного конца упругого чувствительного элемента 1 в управляющий магнитный поток Ф_М. Магнитное преобразующее устройство 3 предназ­начено для преобразования разности магнитных потоков Ф = Ф_М – Ф_о.с., создаваемых постоянным магнитом и током обратной связи I_о.с., в электрический сигнал U. Снимаемый сигнал с выхода магнитного преобразовательного устройства подается на вход полупроводникового усилителя 4, который усиливает его и преобразовывает в выход­ной сигнал постоянного тока I_вых. = 0...5 мА. Устройство отрица­тельной обратной связи 5 позволяет установить необходимый закон преобразования.

Рис. 25. Структурная схема преобразователя

Выходной сигнал магнитного преобразователя определяется:

, (17)

где X_м.п – перемещение магнитного плунжера;

– ток обратной связи;

К₁, К₂ – постоянные коэффициенты.

Выходной ток полупроводникового усилителя

I_вых = К_уU, (18)

где К_у – коэффициент передачи усилителя.

Для преобразователя с линейной характеристикой

Х_м.п = А^.Х и I_о.с = К_о.с I_вых , (19)

где А – постоянный коэффициент;

К_о.с – коэффициент передачи устройства обратной связи.

При достаточно большом коэффициенте из выражений (17)…(19) получим

. (20)

При линейном преобразовании входного сигнала отрицательная обратная связь образуется резистором через который протекает выходной ток.

Рис. 26. Принципиальная

схема преобразователя с

магнитной компенсацией

Принципиальная схема преобразователя приведена на рис. 26. Магнитное преобразовательное устройство передающего преобразователя имеет две обмотки возбуждения и и две обмотки обратной связи и , расположенных на двух магнитопроводах специальной формы М₁ и М₂. Цепь возбуждения содержит диоды Д₁ и Д₂ и балластные резисторы R₁ и R₂. Обмотки возбуждения и балластные резисторы образуют измерительную схему моста. В выходную цепь включен фильтрующий конденсатор С. Питание моста осуществляется от силового трансформатора напряжением в виде прямоугольных импульсов с частотой 50 Гц, формируемых с помощью стабилитрона и ограничительного резистора. В выходную цепь усилителя включено устройство обратной связи УОВ и нагрузка R_н. Обмотки возбуждения, расположенные на магнитопроводах М₁ и М₂, включены встречно и сфазированы таким образом, что в магнитопроводах магнитный поток, создаваемый одной из них ( ), направлен согласно с управляющим магнитным потоком постоянного магнита NS, а другой ( ) – встречно; обмотки обратной связи, расположенные на тех же магнитопроводах М₁ и М₂, также включе­ны встречно, что позволяет скомпенсировать наводимую в них ЭДС от обмоток возбуждения. Магнитные потоки в магнитопроводах М₁ и М₂, создаваемые током I_о.с при протекании его по обмоткам обрат­ной связи, направлены навстречу потокам постоянного магнита.

При нейтральном положении магнитного плунжера токи, протекаю­щие в обмотках W_В и , равны и противоположны по направлению, и выходной сигнал равен нулю. При смещении магнитного плунжера на магнитопроводы М₁ и М₂ действует магнитный поток постоянного магнита, который в одном магнитопроводе, например М₁, оказывает подмагничивающее действие, складываясь с магнитным потоком от об­мотки возбуждения W_В, а в другом М₂ – размагничивающее действие. Вследствие этого в магнитопроводе М₁ наступает состояние насыщения раньше, чем в магнитопроводе М₂, и, следовательно, значение среднего тока, протекающего через обмотку возбуждения W_В и балластный резистор R₁, будет больше, чем в цепи R₂ – . Снимаемый с балластных резисторов сигнал будет пропорционален управляющему воздействию.