2.3.4. Магнитные дп

Действие магнитных ДП основано на принципе изменения взаимоиндукции (взаимной индуктивности) между двумя или более магнитосвязанными катушками в зависимости от перемещения сердечника или катушек, обусловленного движением объекта.

Дифференциально-трансформаторный дп

Датчик (рис. 2.23) состоит из сердечника, плунжера, одной первичной обмотки W1 и двух вторичных обмоток W2, соединенных встречно. При перемещении плунжера напряжение в одной из вторичных обмоток увеличивается, а в другой уменьшается. Разность этих напряжений пропорциональна смещению х плунжера от исходного положения, т.е. .

Рис. 2.23. Конструкция и схема включения дифференциально-трансформаторного ДП

Статическая характеристика датчика (х) линейная в рабочей зоне. Фаза выходного напряжения изменяется при проходе плунжером точки х = 0 среднего положения плунжера относительно обмоток. Этим датчиком можно измерять перемещения от нескольких миллиметров до метра.

Применение фазочувствительного выпрямителя позволяет получить на выходе постоянное напряжение, полярность которого зависит от направления движения плунжера (объекта).

Сельсины

Сельсины в системах автоматики используются в качестве датчиков угловых (или линейных с преобразователем движения) перемещений объектов, а также как датчики углового рассогласования (разности угловых перемещений).

Сельсин – датчик угла (рис. 2.24) – представляет собой малую электрическую машину переменного тока, на роторе которой имеется обмотка возбуждения, а на статоре расположены три обмотки синхронизации, соединенные в Y (в бесконтактных сельсинах все обмотки располагаются на статоре).

Рис. 2.24. Сельсин – датчик угла в амплитудном режиме

При использовании сельсина в амплитудном режиме работы в функции измеряемого угла изменяется амплитуда выходного сигнала согласно выражению

, (2.1)

где – максимальная амплитуда (при = 0).

Выражение (2.1) справедливо, если угол поворота ротора отсчитывается от оси, смещенной на относительно оси обмотки W_A, а диапазон изменения угла составляет от – до + . Если последнее условие не выполняется, то с ростом существенно вырастает погрешность измерения.

Для использования сельсина в фазовом режиме напряжение возбуждения подают на статорные обмотки от трехфазной сети. При повороте ротора изменяется фаза  выходного напряжения, снимаемого с роторной обмотки, согласно выражению .

Датчик углового рассогласования выполняется на двух сельсинах (рис. 2.25), называемых сельсин-датчиком СД и сельсин-приемником СП.

Рис. 2.25. Схема датчика разности углов, выполненного на сельсинах

Статорные обмотки сельсинов соединяются трехпроводной линией связи, на роторную обмотку СД подается напряжение возбуждения переменного тока, а с роторной обмотки СП снимается выходное напряжение , пропорциональное разности углов поворота роторов и соответствующих сельсинов:

, (2.2)

где U_max – максимальное выходное напряжение датчика; ,  – углы поворота роторов соответственно СД и СП.

Выражение (2.2) справедливо, если начальная установка роторов СД и СП соответствует углу между осями их обмоток , а измеряемая разность углов не превышает (в противном случае существенно возрастает ошибка измерения).

Датчик углового рассогласования широко применяется в следящих системах автоматики, где СД выполняет функции задатчика, а СП – датчика угла.