§ 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.