§ 26.4. Магнитные модуляторы с выходным импульсным сигналом

Наряду с магнитными модуляторами, имеющими выходной переменный ток основной или удвоенной частоты, применяются модуляторы с выходным импульсным сигналом. Под импульсом обычно понимается электрический сигнал в виде тока или напряжения, который в течение некоторого промежутка времени остается неизменным по полярности, но изменяется по величине. Затем до поступления очередного импульса ток и напряжение равны нулю. Форма импульса может быть самой разнообразной: прямоугольной, треугольной, трапецеидальной и т. п.

В модуляторах с выходным импульсным сигналом промежуток времени между импульсами значительно превышает их длительность. Амплитуда импульса определяется величиной управляющего сигнала на входе модулятора, полярность импульса — полярностью управляющего сигнала. Питание модулятор.] с импульсным выходным сигналом осуществляется либо достаточно большим по значению переменным током, либо периодическими импульсами постоянного тока.

В первом случае значения переменного ток?, выбирают таким, чтобы сердечники усилителя в течение большем части полупериода находились в состоянии насыщения. Тогда индукция в каждом сердечнике будет меняться дважды за период на 2В,: один раз — от — В» до -B_s, другой раз — от -B, до —В, (напомним, что В, — индукция насыщения). Эти изменения будут происходить за весьма малый промежуток времени (т. с. будет большая скорость ), поэтому импульсы ЭДС, индуцируемые в выходной обмотке, достигают большой величины.

Когда сигнал на входе отсутствует, импульсы ЭДС e1 и е2, индуцируемые в выходной обмотке при изменении индукции соответственно в первом и втором сердечниках, равны и противоположны по направлению. Следовательно, результирующая ЭДС в выходной обмотке равна нулю (рис. 26.4, а).

При подаче управляющего сигнала на вход моменты насыщения каждого сердечника в соседние полупериоды изменяются в противоположные направления (рис. 26.4, б). Поэтому на выходе модулятора появляются импульсы, величина которых пропорциональна входному сигналу, а полярность определяется направлением тока управления (dhc. 26.4. я. г). Частота импульса будет вдвое превышать частоту питающего переменного тока, поскольку за один период его изменения индукция изменяется дважды.

При питании магнитных модуляторов импульсами постоянного тока необходимы дополнительные элементы, обеспечивающие исключение импульсов обратной полярности. Магнитные модуляторы с импульсным выходным сигналом имеют более высокий коэффициент усиления , чем модуляторы с выходным переменным синусоидальным током.

Особенно большое усиление обеспечивается при импульсном питании модулятора, однако при этом ухудшается чувствительность.

§ 26.5. Магнитомодуляционные датчики магнитных величин

В разд. II были рассмотрены электрические датчики неэлектрических величин, используемые в системах автоматики. В этом параграфе даются краткие сведения о датчиках, используемых для измерения внешних магнитных полей. Эти элементы автоматики удобнее изучать не в специальном разделе, посвященном датчикам, а в главе, посвященной магнитным модуляторам, поскольку магнитомодуляциоииый датчик (называемый также феррозондом) представляет собой, по существу, магнитный модулятор с выходным переменным током удвоенной частоты. Особенность его и отличие от рассмотренных выше магнитных модуляторов в том, что он имеет разомкнутый магнитный сердечник в виде пермаллоевоп трубки или пластинки.

Применение разомкнутого сердечника позволяет измерять малые напряженности внешнего магнитного поля (до ), даже значительно меньшие, чем напряженность магнитного поля Земли. Магнитомодуляционные датчики широко используются в навигационных приборах, металлоискателях, приборах для геомагнитной разведки, поиска полезных ископаемых, бесконтактных путевых переключателях, магнитных дефектоскопах и других устройствах.

Форма сердечников для магнитомодуляцпонных датчиков определяется назначением этих датчиков. Прямые (стержневые) сердечники применяются в датчиках, измеряющих практически равномерные поля. Простейшая схема такого датчика показана на рис. 26.5. Напряжение питания с частотой подается на обмотки возбуждения намотанные порознь на дпух параллельных стержнях и включенные встречно. Выходное напряжение снимается с выходной обмотки охватывающей оба стержня. Постоянное подмагничивание стержней определяется напряженностью внешнего магнитного поля Выходное напряжение изменяется с частотой , а его амплитуда пропорциональна

Для измерения неоднородного магнитного поля используется сердечник с малым воздушным зазором (рис. 26.6), куда проникает измеряемое поле. Две половины обмотки возбуждения включены встречно. Выходное напряжение снимаемое с обмотки имеет двойную частоту.

Расчет магнитомодуляционного датчика проводится аналогично расчету магнитного модулятора. Если в магнитном модуляторе напряженность подмагничивающего поля определяется током в обмотке управления , то в магпптомодуляционном датчике эта же величина определяется внешним магнитным полем 'с напряженностью

Магнитомодуляционный датчик в принципе можно использовать как магнитный модулятор, если разместить на сердечнике обмотку управления Однако коэффициент усиления при этом значительно снижается из-за того, что магнитная цепь разомкнута.

Все же иногда разомкнутые сердечники применяют и для модуляторов, например когда требуется преобразовать слабый сигнал от источника тока с большим внутренним сопротивлением. В этом случае нужна обмотка управления с очень большим числом витков, а ее значительно проще изготовить именно на разомкнутом сердечнике.