Что такое трансформаторный датчик
Трансформаторный датчик — это особый тип измерительного устройства, построенный на основе трансформатора. Его ключевая задача — преобразовывать механические величины, такие как угол поворота или линейное перемещение, в электрический сигнал. Это достигается за счёт изменения одного из параметров трансформатора: коэффициента преобразования или коэффициента взаимной индукции между его первичной и вторичной обмотками.
Принцип действия
Работа датчика основана на фундаментальном физическом принципе: электродвижущая сила (ЭДС), наводимая во вторичной обмотке, напрямую зависит от магнитной связи между обмотками. Изменяя эту связь — например, перемещая сердечник (магнитопровод) или меняя воздушный зазор в нём, — мы можем управлять величиной выходного напряжения. Именно это изменение и служит мерой измеряемой механической величины.
Конструкция и улучшение характеристик
Простейшая конструкция такого датчика предполагает изменение выходного сигнала за счёт перемещения сердечника, что влияет на величину воздушного зазора. Однако для повышения точности и чувствительности применяется более совершенная схема — дифференциальная. В ней вторичная обмотка разделена на две идентичные части, которые включаются встречно (дифференциально).
Когда подвижный элемент (сердечник) находится в симметричном, или нулевом, положении, напряжения на этих двух половинках обмотки равны и противоположны по знаку. Их суммарное выходное напряжение равно нулю. Любое смещение сердечника от этого положения нарушает баланс, и на выходе появляется напряжение, величина и фаза которого точно соответствуют направлению и размеру перемещения.
Преимущества и сфера применения
Дифференциальные трансформаторные датчики обладают рядом важных преимуществ: высокой чувствительностью, линейной зависимостью выходного сигнала от перемещения (линейная статическая характеристика), а также повышенной точностью измерений.
Благодаря этим свойствам они нашли широкое применение в промышленности и метрологии для прецизионных измерений малых перемещений. Типичный диапазон измерений лежит в пределах от 0,01 до 20 миллиметров, что делает их незаменимыми в задачах, требующих высокой точности контроля положения.