Дифференциальные трансформаторные датчики - ДТД

Страницы работы

Содержание работы

2. Дифференциальные трансформаторные датчики — ДТД

Дифференциальные трансформаторные датчики благодаря сво­им ценным качествам получили наибольшее распространение для измерения неэлектрических величин. К числу положительных ка­честв следует отнести:

1)  высокую чувствительность, которая обеспечивается за счет возможного выполнения вторичной обмотки датчика с большим числом витков;

2)   возможность  измерения     весьма   малых   перемещений. Это объясняется тем, что датчик имеет высокое  выходное сопротивление, которое хорошо согласуется с входным сопротивлением электронного усилителя.  Применение    последнего   позволяет   измерить незначительные перемещения   (до нескольких микрометров).

     3)  значительный линейный участок характеристики

ДТД представляет собой два совмещенных трансформатора с общим подвижным якорем. Различают несколько конструктивных форм дифференциально-трансформаторных датчиков, которые от­личаются друг от друга магнитной системой: плоские ДТД с магнитопроводом плоской формы и цилиндрические ДТД, v которых магнитопровод имеет круглое сечение.                           

 


Плоский ДТД с двумя раздельными магнитопроводами

(рис. 7.9, а). Каждый из магнитопроводов датчика имеет первичную w1 и вторичную w2 обмотки. Обе половины пер­вичной обмотки имеют одинаковое число витков и включаются по­следовательно, а вторичные обмотки—встречно (рис. 7.9, б).

Магнитодвижущая сила (м.д.с.) F = Iw1 созданная током I, протекающим в последовательно соединенных первичных обмотках, наводит в каждом магнитопроводе датчика магнитный поток, со­стоящий из: а) магнитного потока рассеяния Фр между полюсами. Величина этого магнитного потока одинакова для обоих магнито­проводов и не изменяется с изменением положения якоря; б) ра­бочих магнитных потоков Ф1 и Ф2 между полюсами и якорем. Ве­личина рабочих потоков зависит от намагничивающей силы lw\ и магнитной проводимости G между полюсом и якорем. Магнитная проводимость воздушных зазоров G— величина, обратная магнит-ному сопротивлению Rм магнитной цепи.

Величина  магнитной проводимости зависит от площади полю­са S и длины зазора δв следующим образом:

             

2)  μ0 — магнитная проницаемость воздуха  (μ0 = 4л1О 7 Г/м).

Значения магнитных потоков определяются выражениями:

    

Э. д. с. Е1 и Е2, наводимые во вторичных   обмотках, подсчитываются по формулам:

При нейтральном положении якоря имеет место равенство ве­личин

δв1 = δв2= δ0, G1 = G2=G0,, Ф1 = Ф2 и, следовательно, равенство значений

э. д. с. Е12.

 


Результирующая э. д. с. на выходе дат­чика равна нулю. При воздействии на якорь контролируемой ве­личины зазор между якорем и одним из сердечников становится меньше, т. е. δв1 = δ0 - ∆х (при смещении якоря вверх), а между другим сердечником и якорем становится больше, т. е.

δв2 = δ0 + ∆х,  где ∆х —смещение якоря. Соответственно изменяются проводимо­сти: G1= Go + ∆C1, G2 = GQ∆G2. Подставляя данные значений проводимостей C1 и G2 в формулы (7.21) и (7.22), получим:

В некоторых пределах смещения якоря от нейтрального поло­жения изменение проводимостей рабочих зазоров с некоторым при­ближением можно считать пропорциональным смещению якоря ∆х, т. е.

                                                  

где κ — коэффициент пропорциональности.

Подставляя (7.25) в (7.23) и (7.24), после некоторого преобра­зования получим значение э. д. с. на выходе датчика

                         

где ω = 2πf  В зависимости    от   направления    перемещения   якоря меняется фаза результирующего э.д.с.

Плоский ДТД с общим магнитопроводом (рис. 7 10) Такой датчик реагирует не на изменение величины воздуш­ного зазора а на изменение его площади. На среднем сердечнике размещается первичная катушка w1, на двух крайних -вторичные w2 (вторичные обмотки включены встречно).

Магнитный поток Ф, определяемый первичной   катушкой, разветвляется вправо и влево пропорционально магнитным  проводимостям левой и правой частей магнитопровода. При симметричном рас­положении якоря в магнитопроводе магнитные проводимости обеих час­тей системы равны друг другу, т. е. G1 = G2 и, сле­довательно, равны значе­ния э. д. с. для обеих вто­ричных катушек Е12. При смещении якоря вле­во или вправо изменяют­ся, значения магнитных проводимостей G1  и G2соответственно изменяют­ся потоки Ф2 или Ф1 ,а следовательно,

и э. д. с. Е2 или Е1 , т. е. ∆E = E1 - Е2. Фаза ∆E  изменяется

на 180° при смещении якоря в другую сторону от нейтрального по­ложения.

Цилиндрический ДТД с сосредоточенной  первичной обмоткой (рис. 7.11); применяется, как правило, при малых ходах якоря (до 1 мм). На общем изоляционном каркасе 1 расположены три катушки:  первичная   w1 и две вторичные   w2и w2". Обе вторичные катушки имеют строго одинаковое число вит­ков   и  выполняются  проводом  одного диаметра.  Внутри  катушек перемещается якорь 3 цилиндрической  формы   (плунжер),  на ко­торый воздействует контролируемая величина х. Снаружи катушки охватываются  круглым   магнитопроводом  2 из листовой  электро­технической стали.

При нейтральном    положении  якоря    наведенные в обмотках э. д. с. будут ргзны 1 = Е2), а выходное   значение э. д. с. равно нулю  (∆E = 0). При смещении якоря вверх или вниз от нейтраль­ного положения на величину ∆х: нарушается равенство    э. д. с.  (так как магнитный поток в одной катушке, например w2', увеличивает­ся, а в другой, w2'', уменьшается) и результирующая э.д.с, равная разности э. д. с. в катушках, приобретает некоторое значение  (при встречном включении вторичных катушек)

Где ω- угловая частота; I- ток, протекающий в первичной катушке; ω1 - число витков первичной катушки; ω2 - общее число витков вторичной катушки; к- коэффициент пропорциональности; ∆х - величина смещения якоря. Фаза выходной величины э. д. с. зависит or направления перемещения якоря.

Похожие материалы

Информация о работе