Полупроводниковый мостовой демодулятор

На рис. 11.7 показана принципиальная схема ЛДТ с мостовым демодулятором на полупроводниковых диодах.

Рисунок 11.7 – Принципиальная схема мостового полупроводникового демодулятора

Две выходные обмотки ЛДТ работают на отдельные мостовые схемы и не соединены друг с другом. Когда потенциал точки f положителен по отношению к потенциалу точки e, ток в верхнем диодном мосте протекает по пути e-f-g-c-d-h-e, а в обратном случае – по пути e-h-c-d-g-f-e. Таким образом, ток через резистор R всегда течет в одном направлении – от точки C к точке D. Нижний диодный мост работает аналогичным образом: ток всегда течет от точки B к точке A. Выходной сигнал схемы является суммой двух компонент: U_вых = U_ab + U_cd. Если сердечник ниже нулевой позиции (по схеме), то U_ab по абсолютной величине больше, чем U_cd, и имеет противоположную по отношению к U_cd полярность. Следовательно, полярность выходного сигнала U_вых совпадает в этом случае с полярностью сигнала U_Aab. Поскольку токи через резисторы R всегда протекают от точки C к точке D, и от точки B к точке A независимо от полярности входного сигнала, то напряжения U_cd и U_ab всегда имеет противоположные полярности, поэтому при прохождении сердечником нулевой позиции полярность выходного сигнала изменяется. На рис. 11.8 приведены временные диаграммы напряжений в различных точках схемы в зависимости от положения сердечника (выше и ниже нулевой позиции и в нулевой позиции).

Рисунок 11.8 – Временные диаграммы напряжений в различных точках демодулятора

Преимущество рассмотренной схемы – ее простота, к тому же она работает без какого-либо опорного несущего сигнала. Однако, свойственная диодам нелинейность проявляется в недостаточной линейности всей схемы. Для исключения пульсаций демодулированный выходной сигнал необходимо пропустить через фильтр нижних частот. Если частота возбуждения ЛДТ намного больше характерных частот, связанных с движением сердечника, то можно применить простой RC-фильтр.

Особенности ЛДТ

ЛДТ имеет много характеристик, которые делают его применимым для самых разнообразных применений.

· Между движущимся сердечником и обмотками отсутствует какой-либо механический контакт. Это позволяет использовать ЛДТ для проведения тех измерений, где недопустимы нагрузки, обусловленные трением.

· Отсутствие контакта и трения между сердечником и обмотками означает отсутствие какого-либо механического износа ЛДТ.

· Отсутствие трения в сочетании с индукционным принципом работы, при котором реализуются линейная связь между взаимной индуктивностью сердечника и двух обмоток и смещением сердечника, позволяет ЛДТ вызывать выходной сигнал даже при самых незначительных перемещениях сердечника. Таким образом, при использовании ЛДТ ограничения на разрешение связаны только с внешними считывающими этот сигнал устройствами.

· Симметрия конструкции ЛДТ обеспечивает отсутствие дрейфа нулевой позиции (дрейфа нуля). Отсутствие деформации исключает наличие механического гистерезиса. Таким образом, ЛДТ может быть использован в качестве высокочувствительного индикатора нуля для систем контроля с обратной связью.

· Первичная обмотка возбуждения и вторичные выходные обмотки полностью изолированы друг от друга. Это позволяет использовать ЛДТ в качестве аналогового вычислительного элемента без каких-либо буферных усилителей.

Вопросы для самопроверки

1. Охарактеризуйте индуктивные и индукционные датчики перемещений.

2. Укажите область применения потенциометрических преобразователей.

3. Приведите основное соотношение, используемое при конструировании тензодатчиков.

4. Объясните принцип работы ЛДТ и основные преимущества этих устройств.