Elemente sensibile inductive cu miez mobil

In varianta de baza elementul sensibil este construit dintr-o bobina B de lungime l, in interiorul careia se deplaseaza un miez feromagnetic M, sub actiunea marimii de masurat x; aceasta deplasare provoaca o variatie a inductantei propri a bobinei L de forma celei din figura de mai jos.

Element sensibil induc tiv cu miez mobil

Variatia inductantei la un element sensibil induc tiv

Se constata ca se obtine o caracteristica statica pronuntata neliniara datorita campului magnetic neomogen creat. In plus apar forte parazite de atractie ce influenteaza asupra miezului in deplasare, care pot fi eliminate in varianta diferentiala, la care se utilizeaza doua bobine, in interiorul carora se deplaseaza miezul mobil. Varianta diferentiala permite ameliorari si in ce priveste sensibilitatea, iar caracteristica statica este mult mai liniara.

Principiul de functionare se bazeaza pe modificarea reluctantelor circuitelor de inchidere a fluxurilor si respectiv pe modificarea inductantelor proprii ale celor doua bobine:

aproximarea datorandu-se faptului ca reluctanta variaza neliniar cu x.

Daca cele doua bobine sunt alimentate la o sursa de tensiune sinusoidala, relatiile de mai sus permit sa se exprime variatiile impedantelor Z₁ si Z₂. In concluzie, deplasarea miezului mobil fata de pozitia de echilibru are ca efect final aparitia unei diferente de impedante:

Punerea in evidenta a variatiei ΔZ se poate face prin conectarea bobinelor in bratele adiacente ale unei punti de impedante alimentata in curent alternativ de la o sursa avand tensiunea efectiva U_ef si pulsatia ω cunoscute si constante. Cele doua brate sunt construite din rezistente, de asemenea de valoare fixata. Schema de calcul este prezentata in figura de mai jos si asigura, la deplasarea x a miezului, o tensiune de dezechilibru de forma:

in care:

R - rezistenta ohmica a bobinelor L₁, L₂; L₁₂ - impedanta mutuala de cuplaj.

Din relatia de mai sus se poate constata ca tensiunea de dezechilibru este o marime complexa caracterizata prin modul si faza, faza indicand sensul de deplasare a miezului mobil. Variatia U_dr=f(x), unde U_dr este tensiunea la iesirea unui redresor sensibil la faza care primeste la intrare tensiunea de dezechilibru U_d, are aspectul din figura de mai jos.

Caracteristica statica a traductorului inductiv diferential

Element sensibil de tip TDLV:

a)schema constructiva

b)schema conexiuni

Adaptor pentru un element sensibil de tip TDLV

Domeniul maxim pentru traductoare inductive cu astfel de elemente sensibile este uzual mm. In functie de caracteristicile magnetice ale miezului, frecventa tensiunii de alimentare se alege in zona sute Hz pana la 5kHz.

O varianta asemanatoare cu cea prezentata anterior este aceea la care bobinele din montajul diferential constituie secundarul unui transformator. Traductoarele realizate cu un astfel de element sensibil se numesc transformatoare diferentiale liniare variabile (TDLV).

Elementul sensibil este compus dintr-o bobina primara si doua bobine secundare plasate simetric intr-o capsula cilindrica. In interiorul bobinei se afla un miez magnetic deplasabil pe distanta x, care asigura inchiderea fluxului magnetic.

Cand bobina primara este alimentata de la o sursa externa de curent alternativ, in bobinele secundare se induc tensiuni. Intrucat bobinele secundare sunt legate in sens contrar, tensiunile induse sunt in opozitie de faza. Astfel la iesire se obtine diferenta tensiunilor induse. Diferenta este nula cand miezul se afla in centrul bobinei, pozitie considerata de zero.

Traductoarele de tip TDLV folosesc ca adaptor un redresor sensibil la faza, eventual precedat de un amplificator de curent alternativ. Iesirea din demodulator este aplicata unui amplificator de curent continuu cu impedanta de iesire mica, prevazut si cu un circuit de filtrare trece-jos pentru eliminarea armonicilor parazite.

Performantele specifice traductoarelor cu miez mobil sunt:

- lipsa frecarilor la deplasarea miezului, de unde si durata de viata foarte mare,

- moment de inertie redus,

- fiabilitate ridicata,

- robustete;

- rezolutie si reproductibilitate foarte bune;

- insensibilitate la deplasari radiale ale miezului;

- posibilitatea de protectie a bobinei de medii corozive,

- cu presiune ridicata si temperaturi inalte;

- asigurarea separarii galvanice;

- posibilitatea de a optimiza factorul de calitate.