2.2. Дифференциальный индуктивный датчик

Дифференциальный индуктивный датчик (ДИД) (рис. 5.2, а) состоит из двух магнитопроводов с общим якорем и двух катушек. Нагрузка Ζ_н включена между средней точкой вторичной обмотки трансформатора Тр и общей точкой катушек w₁ и w₂. При среднем положении якоря (δ' = δ'') индуктивности обеих катушек одинако­вы, что обеспечивает равенство токов в катушках (I₁ = I₂). Поэтому ток в цепи нагрузки, равный разности токов в катушках (I = I₁ – I₂), отсутствует, и выходное напряжение . Перемещение якоря вызовет изменение индуктивностей катушек: при перемеще­нии вправо (рис. 5.2,а) индуктивность одной катушки w₂ увели­чится, а другой w₁ – уменьшится. Это приведет к неравенству токов в катушках, возникновению тока в цепи нагрузки и появлению напряжения на выходе.

Статическая характеристика двухтактного датчика (рис. 5.2, б) определяется путем алгебраического суммирования ординат ха­рактеристик нереверсивных датчиков U' = φ(δ) и U'' = φ(δ). Сред­нее положение якоря (δ' = δ'') соответствует началу отсчета пере­мещений. При этом . Полученная характеристика U_вых = φ(δ) при небольших перемещениях якоря является линей­ной. При перемещении якоря в противоположном направлении от среднего положения (при изменении знака входного сигнала) фаза выходного напряжения изменяется на 180°.

Рис. 5.2.

Индуктивный датчик плунжерного типа с мостовой схемой включения приведен на рис. 5.2, в. На одну диагональ моста пода­ется напряжение питания U, а с другой снимается выходное на­пряжение U_вых. В исходном положении, когда плунжер расположен симметрично относительно катушек, мост сбалансирован и выход­ное напряжение равно нулю. Перемещение плунжера вызывает разбаланс моста, что приводит к возникновению напряжения на выходе .

Дифференциально-трансформаторный датчик (ДТД) представ­лен на рис. 5.2, г. Его принцип работы основан на изменении потокосцепления между двумя системами катушек при перемещении подвижного плунжера. Первичная обмотка w₁, подключаемая к источнику переменного тока, равномерно распределена по длине датчика. Две одинаковые катушки вторичной обмотки w₂' и w₂'', расположенные на разных половинах датчика, включены последо­вательно и встречно. При симметричном расположении подвижного плунжера ЭДС Е₂' и E₂'', наводимые во вторичных катушках, компенсируют друг друга, поэтому выходное напряжение U_вых = 0. При перемещении плунжера появится напряжение на выходе · При изменении направления перемещения от среднего положения фаза выходного напряжения изменяется на 180°.

Дифференциально-трансформаторные датчики применяют для измерения малых перемещений. Индуктивные датчики являются безынерционными элементами автоматики при условии, что часто­та входного сигнала изменяется во много раз медленнее по срав­нению с частотой источника питания.

3. План работы

1. Собрать поочередно схемы, изображенные на рис. 5.3, а и 5.3, б; 5.4, а и 5.4, б, на рис. 5.5 и снять статические характеристики индуктивных преобразователей I = f(_в).

2. Построить графики I = f(_в) для всех исследуемых схем.

3. Определить чувствительность измерительной схемы с индуктивным датчиком по их статическим характеристикам и сравнить между собой.

4. Составить краткий отчет по работе с выводами, изобразить исследуемые измерительные схемы с краткими пояснениями.

а б Рис. 5.3

а бРис. 5.4

Рис. 5.5

Рис. 5.6