Дифференциально-трансформаторная система

В производственных условиях возникает необходимость передачи показаний на расстояние, в случае если измерительный прибор расположен на щите удалённом от точки, в которой производится измерение. В таком случае применяются электрические или пневматические системы дистанционных передач. Основным элементом системы является дифференциально-трансформаторный датчик, преобразующий механическое перемещение в электрический сигнал

Перемещение до 25 мм. Рассмотрим принципиальную схему такого датчика.

Рис 3.1

На один каркас катушки датчика наматывается первичная обмотка, на которую подаётся напряжение питания переменного тока и на этот же каркас наматывается вторичная обмотка, состоящая из двух половин включённых встречно. Если сердечник свободно перемещается внутри катушки, находится в среднем положении, то напряжение на выходе датчика равно 0, так как напряжения половин обмоток U₂’ и U₂’’ равны по величине и взаимно компенсируются. При перемещении сердечника на выходе датчика выходное напряжение, которое мы можем определить U₂’’ - U₂’. Величина этого напряжения зависит от величины смещения сердечника от среднего положения.

Рассмотрим систему, состоящую из двух одинаковых дифференциально-трансформаторных датчиков. Первичные обмотки, которых питаются от сети переменного тока, а вторичные обмотки 4 и 4штрих включены встречно. Сердечник датчика связан с чувствительным элементом 1 первичного датчика, который измеряет давление. Это входит в комплект вторичного прибора. Если сердечник обоих датчиков находится в одинаковом положении, то напряжение на вторичных обмотках Uвых1 и Uвых2 взаимно компенсируются. Если ДЕЛЬТАУ равна НУЛЮ, то система находится в равновесии, если изменяемый параметр изменяется, то система будет не сбалансирована.

1 – чувствительный элемент первичного датчика, измеряющий давление.

2 – сердечники

3 – первичные обмотки датчиков

4 – вторичные обмотки датчиков, которые включаются встречно

ЭУ – электронный усилитель

РД – реверсивный двигатель

К – кулачок

ДТ – дифференциально-трансформаторные датчики

Реверсирование – это изменение направления вращения ротора трёхфазного асинхронного электродвигателя.

Если сердечники обоих датчиков находятся в одинаковом положении, то напряжения на вторичных обмотках датчиков Uвых1 и Uвых2 равны по величине и взаимно компенсируются и система в состоянии равновесия.

Δu = Uвых2 – Uвых1 = 0

Если измеряемый параметр изменится (давление), то сердечник ДТ1 переместится, изменится напряжение на вторичной обмотке, следовательно появится напряжение Δu, величина которого пропорциональна величине перемещения сердечника ДТ1. Это напряжение поступает на вход электронного чувствительного усилителя (ЭУ), на выходе которого включён реверсивный двигатель РД. Двигатель РД начинает работать и перемещает с помощью кулачка К сердечник датчика ДТ2 до тех пор пока напряжение на вторичной обмотке ДТ2 не сравняется с напряжением на вторичной обмотке ДТ1. Влияние изменения напряжения питания, а также изменение сопротивлений в соединительных проводах не влияют на результат измерения, так как система находится в равновесном режиме.