18) Дифференциальные индуктивные датчики

Представляют собой совокупность двух одинарных датчиков с общим якорем:  1,2- сердечники, 3- якорь, R_H- сопротивление нагрузки. Дифференциальный индуктивный датчик состоит из двух одинаковых сердечников с обмотками и расположенным между сердечниками якорем, способного перемещается влево и вправо относительно среднего симметричного положения. Питание дифференциальных датчиков осуществляется от трансформатора с выводом от средней точки вторичной обмотки. Сопротивление нагрузки включено между этой средней точкой и общей точки обмоток сердечников 1 и 2.в сопротивлении нагрузки можно представить как алгебраическую сумму двух токов влевом и вправом контурах. Каждый контур состоит из половины вторичной обмотки трансформатора, одинарного индукционного датчика и сопротивления нагрузки общего для обоих контуров. Рассмотрим направление контуров токов в момент времени, когда во вторичной обмотке трансформатора, индуцируется условно положительно полупериод напряжения: ,,+,, у левого зажима, и ,,-,, у правого. Полярность средней точки относительно левого зажима будет минусовая, а правого плюсовая. Дифференциальный датчик называется потому, что выходной сигнал формируется как разность сигналов двух одинаковых датчиков. Мостовая схема включения реверсивного индукционного датчика – для получения статической характеристики реверсивного датчика используют мостовую схему включения индуктивного датчика. Плечи моста образованы обмотками двух сердечников 1 и 2 с индуктивностями L₁ и L₂. К 1-ой диагонали моста подводится напряжение питания U₀ переменного тока, со 2-ой диагонали снимают выходное напряжение U_вых. Если якорь занимает среднее положение, то L₁=L₂ и мост сбалансирован. Выходное напряжение Uвых=0 при этом. При отклонении якоря от среднего положения, баланс моста нарушается, т.к. индуктивность 1-ой обмотки увеличивается, а другой уменьшается. Изменение направления перемещения якоря вызывает изменение фаз выходных напряжений на 180С, т.е. характеристика мостовой схемы индуктивных датчиков является реверсивной. Питание датчиков всегда осуществляется переменным током, но с помощью выпрямительных схем выходной ток может быть постоянным. Сердечники могут быть П и Ш образной формы. Чаще всего используются Ш образные формы. Если одинарные индуктивные датчики, используемые в дифференциальной или мостовой схемах, не идентичны, то возникает остаточное напряжение даже в среднем положении якоря. Это остаточное напряжение сдвинуто по фазе относительно напряжения питания, определяющего фазу полезного сигнала, следовательно остаточное напряжение может быть разложено на 2 составляющие: 1 составляющая, совпадающая по фазе с полезным сигналом, называется синфазной, другая сдвинута на 90 С относительно полезного сигнала, называется квадратурной. Остаточное напряжение является напряжением погрешности и поэтому его необходимо скомпенсировать. Синфазную составляющую можно скомпенсировать соответствующим перемещением якоря от среднего положения. Для подавления квадратурной составляющей используется фазо-чувствительные выпрямители, обладающие свойством не пропускать сигналы, сдвинутые по фазе на 90 С относительно опорного напряжения. Реверсивные датчики с сердечниками Ш и П образной формы используются для измерения довольно малых перемещений; они имеют начальный зазор 0,3-1 мм. Для измерения больших перемещений применяют индуктивные датчики в виде катушки с подвижным внутренним сердечником. Если сердечник полностью находится внутри катушки, на которой намотана обмотка, то ее индуктивное сопротивление максимально, а ток в обмотке имеет минимальное значение. При выводе сердечника из катушки индуктивного сопротивления уменьшается, а ток увеличивается.