Дифференциальные (реверсивные) индуктивные датчики

Дифференциальные индуктивные датчики представляют собой совокупность двух одинарных (нереверсивных) датчиков с общим якорем. Предназначены дифференциальные индуктивные датчики для получения реверсивной статической характеристики и для компенсации электромагнитной силы притяжения якоря.

Рассмотрим работу дифференциального индуктивного датчика (рис. 1.9, а), состоящего из двух одинаковых сердечников 1 и 2 с обмотками и расположенного между сердечниками якоря 3, способного перемещаться влево и вправо относительно среднего симметричного положения.

Питание дифференциального датчика осуществляется от трансформатора с выводом от средней точки вторичной обмотки. Сопротивление нагрузки Rн включается между этой средней точкой и общей точкой обмоток сердечников 1 и 2. Ток в сопротивлении нагрузки можно представить как алгебраическую суму двух токов: в левом и правом контурах. Каждый контур состоит из половины вторичной обмотки трансформатора, одинарного индуктивного датчика и сопротивления нагрузки Rн, общего для обоих контуров.

Рассмотрим направления контурных токов в момент времени, когда во вторичной обмотке трансформатора индуцируется условно положительный полупериод напряжения: плюс + у левого зажима; минус - у правого. Контурный ток I1 будет течь по часовой стрелке, а I2 против часовой. Если якорь находится в среднем положении, то δ1=δ2. Это даст два одинаковых индуктивных сопротивления обмоток. I1=I2. Через Rн ток течь не будет. Если якорь отклонился влево δ1<δ2. Индуктивное сопротивление левой обмотки больше чем правой. I1<I2. Через Rн течет разностный ток I2-I1 и направленный в сторону большего тока т.е. совпадает с направлением тока I2. При перемещении якоря в правую сторону все будет наоборот. Выходная характеристика представлена на рис.1.9б.

Рис. 1.9 Дифференциальный индуктивный датчик.

Таким образом, статическая характеристика дифференциального датчика будет реверсивной, зависящей от знака входного сигнала. А дифференциальным датчик называется потому, что выходной сигнал формируется как разность сигналов двух одинаковых датчиков.

Силы притяжения якоря к сердечникам возникают и в этом случае, но направлены они в противоположные стороны и поэтому почти полностью взаимно компенсируются. Поэтому для перемещения якоря требуется незначительное усилие. Очень важной особенностью дифференциального датчика является равенство нулю выходного сигнала при нулевом входном сигнале. Напомним, что в одинарном датчике выходной сигнал (ток через обмотку) был не равен нулю даже при нулевом воздушном зазоре.

Для получения реверсивной зависимости выходного напряжения от перемещения используют и мостовую схему включения индуктивных датчиков (рис. 1.10, а).

Рис.1.10 Мостовая схема индуктивного реверсивного датчика.

Плечи моста образованы обмотками двух сердечников 1 и 2 с индуктивностями соответственно L1, и L2 и двумя постоянными резисторами с сопротивлением R. К одной диагонали моста подводится напряжение питания U0 переменного тока, со второй диагонали снимается выходное напряжение. Если якорь 3 занимает среднее положение, то индуктивности одинаковы и мост сбалансирован. Выходное напряжение Uвых при этом равно нулю. При отклонении якоря от среднего положения баланс моста нарушается, так как индуктивность одной обмотки увеличивается, а другой -уменьшается. Изменение направления перемещения якоря вызывает изменение фазы выходного напряжения на 180°, т. е. характеристика мостовой схемы индуктивных датчиков является реверсивной (см. рис. 1.10, б).