Индуктивные сенсоры.

В индуктивных сенсорах используют свойства катушек индуктивности. Принцип действия так называемого " поперечного" индуктивного сенсора показан рис. 12.10.

Рис. 12.10. 1 – катушка индуктивности с ферритовым сердечником; 2 – объект из ферромагнитного материала; 3 – измеритель индуктивности

Чувствительная катушка индуктивности 1 намотана на половине тороида или кольца из феррита. Когда через катушку пропускают электрический ток, то статическое магнитное поле, выходящее из открытых торцов полукольца, пронизывает часть близлежащего пространства. Если в это чувствительное пространство попадает объект 2 из ферромагнитного материала, то он влияет на конфигурацию магнитного поля. Вследствие этого изменяется индуктивность катушки 1, что фиксируется измерителем 3. Чем ближе объект к сердечнику, тем лучше замыкает он магнитный поток, тем больше индуктивность катушки. Такого рода сенсоры с успехом применяют, например, для восприятия закрывания/открывания дверей, ворот, крышек, приближения объектов из ферромагнитных материалов и т.д. К этому виду сенсоров относятся и некоторые традиционные индуктивные головки для считывания информации с магнитных носителей.

На рис. 12.11 показан принцип действия индуктивных сенсоров с " дифференциальным трансформатором ". Такой трансформатор состоит из первичной обмотки и двух вторичных и из одинакового числа витков, намотанных навстречу друг другу. На первичную обмотку подают переменное синусоидальное напряжение . Оно наводит во вторичных катушках тоже переменное напряжение. Когда между катушками нет никаких объектов, первичную катушку регулируют так, чтобы переменные напряжения во вторичных катушках были одинаковыми. Тогда напряжение на выходе дифференциального трансформатора получается равным нулю.

Если в пространство между катушками попадает ферромагнитная деталь (это может быть и не сам объект наблюдения, а кинематически связанная с ним деталь, например, соединённая с помощью тросика), то индуктивная связь первичной катушки с вторичными изменяется. Напряжения во вторичных катушках становятся разными, и на выходе дифференциального трансформатора появляется напряжение, отличающееся от нуля. Его величина и фаза являются функциями от координаты ферромагнитной детали. В других вариантах сама первичная катушка индуктивности является подвижной, кинематически связанной с объектом наблюдения.

Принцип действия индуктивных сенсоров третьего типа (" вихревых") иллюстрирует рис. 12.12.

Слева в поперечном сечении показан круглый ферритовый сердечник 1, в который вставлена катушка индуктивности 2. Справа показана функциональная схема сенсора. Катушка индуктивности 2 является составной частью колебательного контура генератора незатухающих электромагнитных колебаний. В катушке возникают колебания магнитного поля, которые из открытой стороны ферритового сердечника выходят наружу.