19) Трансформаторные датчики

Принцип действия основан на изменении коэффициентов взаимоиндукции обмоток при перемещении якоря. Они относятся к электромагнитным датчикам генераторного типа. Магнитные системы трансформаторных датчиков такие же как и индуктивные датчиков. Отличие – добавляется обмотка, с которой снимается выходной сигнал. Благодаря этому трансформаторных датчиках отсутствует непосредственно электрическая связь между цепью питания и измерительной цепью. Существует лишь связь за счет магнитного поля, что позволяет выбором числа витков выходной обмотки получить требуемый уровень выходного напряжения. Трансформаторный датчик линейного перемещения ш-образного типа – сердечника: Обмотка возбуждения W1 питается напряжением, которое создает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф. во вторичной обмотке W2 индуцируется ЭДС Е2, значение которой зависит от первоначального воздушного зазора δ. Мах ЭДС получается при δ=0, поскольку при этом магнитное сопротивление замкнутого магнитопровода Min и по нему проходит Мах магнитный поток Ф. с увеличением воздушного зазора уменьшается Ф и соответствующая ему ЭДС. Такой датчик используется для измерения малых линейных перемещений, но имеет недостаток: зависимость ЭДС Е2 от перемещения якоря х нелинейная и не проходит через 0. трансформаторный датчик угловых перемещений или с поворотной обмоткой - Магнитопровод датчика не подвижен и состоит из ярма и сердечника. Обмотка возбуждения W1 размещена на ярме, запитанным переменным напряжением U и создает в зазоре между ярмом и сердечником переменный магнитный поток Ф, амплитудное значение которого неизменно по величине. В зазоре с равномерном распределением индукции размещена поворотная рамка с вторичной обмоткой W2, в которой индуцируется ЭДС Е2, являющееся выходного сигнала датчика. В зависимости от угла поворота α выходной сигнал изменяется от 0 до мах значения, плоскость рамки в этом случае размещена поперек направления магнитного потока и весь магнитный поток сцеплен с витками вторичной обмотки W2. при изменении значения угла поворота α фаза ЭДС меняется на 180 С, т.е. датчик является реверсивным. В некотором диапазоне входного сигнала Е2 от α:

Такие датчики получили распространение для дистанционной передачи показания различных приборов. Их недостаток: зависимость выходного сигнала от колебания напряжения и частота питания.

21) Вращающиеся трансформаторы

Трансформаторные датчики с входным сигналом в виде углового перемещения часто выполняют в виде электрических микромашин, называемых вращающимися трансформаторами ВТ. На статоре и роторе размещены по 2 взаимно перпендикулярных обмотках. Коэффициент взаимоиндукции статорных и роторных обмоток изменяется по синусоидальному закону в зависимости от угла поворота α. В зависимости от схемы соединения обмоток различают синусокосинусные вращающиеся трансформаторы СКВТ и линейные ВТ ЛВТ. Схема СКВТ:

Напряжение питания U1 подано на одну из обмоток статора. С роторных обмоток снимаются выходные сигналы U2 и U3, изменяющиеся соответственно по закону sin и cos в функции угла поворота ротора. Если роторные обмотки подключить к измерительным цепям, то по обмоткам пойдут токи нагрузки. Под влиянием токов нагрузки синусная и косинусная составляющая искажается. Для устранения этого выполняют операции симметрирования ВТ, заключающейся в подборе соответсвующих сопротивлений R1 первичное симметрирование, R2R3 вторичное симметрирование. Выходные напряжения СКВТ записываются в виде U2=KU1sinα, U3=KU1cosα, K- коэффициент пропорциональности зависит от соотношения витков обмоток, не зависит от угла поворота. Схема соединения ЛВТ:

Зависимость выходной напряжения от угла поворота: . Для малых углов α зависимость Uвых=f(α) принимает вид: , т.е. выходное напряжение линейно зависит от угла α. При соответсвующем выборе обмоточных данных в диапазоне α до 50 ° не превышает 0,05% относительно приведенная погрешность ЛВТ.