מהו שנאי דיפרנציאלי ליניארי

ניתן להשתמש בזרם חילופין שזורם בסליל ראשי אחד כדי להשרות מתח חילופין בשני סלילים משניים. אם שתי הפיתולים המשניים זהים במאפיינים שלהם ושני הנתיבים של קווי השדה המגנטי העוברים דרך סלילים אלה זהים אף הם, אז שני המתחים המשניים שנוצרו יהיו שווים. מכשיר בעל מבנה זה נקרא שנאי דיפרנציאלי.

שנאי דיפרנציאלי יכול להיות בעל ליבת אוויר או ליבה מגנטית.

ניתן לחבר שתי פיתולים משניים בפאזה או נגד פאזה, במקרה הראשון המתחים שלהם מתווספים זה לזה ובמקרה השני מופחת אחד מהשני.

פיתול ראשוני משמש להנעת שתי פיתולים משניים סימטריים, כאשר האחרון שבהם יכול להיות מחובר כך שהמתחים המשניים מוסיפים או מפחיתים זה מזה.

אם שני סלילים מחוברים לפי ערכת חיסור, אז באותם ערכים של המתחים שלהם, המתח המשני הכולל יהיה אפס.אם מאפייני המעגל המגנטי של אחד מהסלילים הללו משתנים בכוונה בהשוואה למאפייני המעגל המגנטי של הסליל השני, אזי שני המתחים המשניים יהיו שונים וההבדל שלהם לא יהיה אפס.

בתנאים אלה, הפאזה של המתח המשני הכולל מציין לאיזה נתיב של קווי השדה המגנטי יש את ההתנגדות הגדולה ביותר, בעוד שהמשרעת של מתח זה משקפת את ערך הפרש הרתיעה.

אם אותה פעולה משמשת להגדלת ההתנגדות המגנטית של נתיב אחד ולהקטנת ההתנגדות המגנטית של הנתיב השני, אז מתח המוצא המשקף פעולה זו מגיע לערכו המקסימלי, ולפונקציית ההעברה תהיה הליניאריות הגדולה ביותר האפשרית.

מכיוון שלא ניתן ליצור שני פיתולים משניים ולא שני נתיבים של קווי שדה מגנטי זהים לחלוטין, לשנאי דיפרנציאלי יש תמיד מתח מוצא מוגדר, אפילו עם אפס אות שימושי בכניסה.

בנוסף, המאפיינים של מעגלים מגנטיים אינם ליניאריים. כתוצאה מאי-לינאריות זו, מופיעים אפילו רכיבים הרמוניים של התדר הבסיסי של מתח העירור הראשוני המופעל, אשר לא ניתן לפצות עליהם באופן מלא בכל סידור של הפיתולים המשניים.

חוסר הרצון של מעגל פרומגנטי מרווח אוויר הוא פונקציה של רוחב הפער עם אי-לינאריות חזקה. כתוצאה מכך, השראות של סליל הכרוך סביב מעגל כזה היא גם פונקציה לא ליניארית של רוחב הפער.

יחד עם זאת, אם ישנם שני נתיבים זהים פחות או יותר של קווי השדה המגנטי, שלכל אחד מהם מרווח אוויר, ואם רוחבו של מרווח אחד גדל ככל שרוחב השני פוחת, אזי ההבדל בהתנגדות המגנטית של אלה נתיבים יכולים להשתנות באופן ליניארי מספיק.

העקרונות הבסיסיים של השנאי הדיפרנציאלי מגולמים בפועל במגוון תצורות עיצוב ספציפיות למטרות רבות ושונות.

שנאי דיפרנציאלי ליניארי משתנה (LVDT) הוא מתמר פסיבי (חיישן) שפועל על עיקרון של אינדוקציה הדדית וניתן להשתמש בו למדידת תזוזה, מתח, לחץ ומשקל.

לרוב הם באמצעות NS יכולים לשמש למדידת תזוזה בטווח של מספר מילימטרים עד סנטימטרים, תוך המרת תזוזה של I'm ישירות לאות חשמלי.

השראות הסליל שליד או בתוכו נמצא המוט הפרומגנטי היא פונקציה של קואורדינטת המיקום של מוט זה ביחס לסליל בעל אי-לינאריות חזקה.

אם מוט כזה הוא מעגל פרומגנטי של שנאי דיפרנציאלי כלשהו, ​​אז המתח ההפרש המשני יכול לשמש כאינדיקטור לתזוזה של המוט, תלוי באופן ליניארי מספיק בתזוזה זו.

הפיתול הראשי מחובר למקור AC. לשתי הפיתולים המשניים S1 ו-S2 יש מספר שווה של סיבובים והם מורכבים בסדרה זה מול זה.

לפיכך, ה-EMF המושרה בפיתולים אלה נמצא ב-180° מחוץ לפאזה אחד עם השני, ולכן ההשפעה הכוללת מתבטלת.

ניתן לקבוע את המיקום של הליבה הפרומגנטית הסימטרית המסופקת בתכנון השנאי הדיפרנציאלי מהפאזה והמשרעת של המתח המשני.

ההפרש המוחלט בין שני המתחים המשניים מצביע על הערך המוחלט של תזוזה של המוט ביחס למרכז או מיקום אפס, והפאזה של מתח שונה זה מצביע על כיוון התזוזה.

עקומת B / I של שנאי דיפרנציאלי משתנה ליניארי מוצגת באיור.

דוגמה לשימוש בשנאי דיפרנציאלי ליניארי כדי לספק משוב מיקום מדויק לניטור ובקרה של שסתומים במפעלים כימיים, תחנות כוח וציוד חקלאי:

חיישני תזוזה טבולים LVDT D5W:

מתמרים אלו נועדו למדוד תזוזה ומיקום. הם מספקים מדידה מדויקת של מיקום האבזור (חלק הזזה) ביחס לבית חיישן העקירה.

מתמרי תזוזה טבולים מתוכננים לבצע מדידות כשהם שקועים בנוזלים מתאימים. נוזלים לא מגנטיים יכולים להציף את צינור האבזור מבלי להשפיע על פעולת הממיר. ממירים אלה זמינים בגרסאות לא מבוקרות או קפיציות.

בעת אוטומציה של תהליכים טכנולוגיים שונים, משתמשים לרוב בממירים דו-צדדיים עם שנאי דיפרנציאלי עם ליבה פרומגנטית, המוכנסת בקצותיה במרחקים שווים לשני הסלילים המשניים.

כשהמוט נע בציר, הוא נע עמוק יותר לתוך אחד מהסלילים הללו ומתפרש מהשני.ההפרש המוחלט בין שני המתחים המשניים מצביע על הערך המוחלט של תזוזה של המוט ביחס למרכז או מיקום אפס, והפאזה של מתח שונה זה מצביע על כיוון התזוזה.

שנאי AC דיפרנציאלי רוטרי:

שנאי דיפרנציאלי משתנה סיבובי הוא שנאי פסיבי המבוסס על עקרון האינדוקציה ההדדית. הוא משמש למדידת תזוזה זוויתית.

העיצוב שלו דומה לזה של שנאי דיפרנציאלי משתנה ליניארי למעט מבנה הליבה.

הפיתול הראשי מחובר למקור AC. לשתי הפיתולים המשניים S1 ו-S2 יש מספר שווה של סיבובים והם מורכבים בסדרה זה מול זה.

היתרונות של שנאי דיפרנציאלי ליניארי:

• אין מגע פיזי בין הליבה לסלילים;

• אמינות גבוהה;

• תגובה מהירה;

• חיי שירות ארוכים.

זהו החיישן האינדוקטיבי הנפוץ ביותר בשל הדיוק הגבוה שלו.