Преобразователь для бесконтактной передачи сигналов постоянного тока с вращающегося объекта
О П И С А Н И Е ( ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советск ма Социалистических Республик 4f З с К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (51)M. Кл. (22) ЗаЯвлено 16,03,81,.(21) 3263554У18 21 с присоединением заявки № Н Ol R 39/00 Гесударстеелнмй комитет СССР (23) Приоритет Опубликовано 15.03.83. Бюллетень № 10 Il0 делам кзееретенкй я открытий (53) УДК 621. ,336(088.8) Дата опублккования опмсанкя 15,03,83 В. Г. Гусев, М. П. Иванов, B. Б. Малешин я А. П. Торгашев (72) Авторы изобретения Уфимский ордена Ленина авиационный институт нм. Орджоникидзе, (7!) Заявктель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ BECKOHTAKTHOA ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ВРАЩАЮШЕГОСЯ ОБЪЕКТА Изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено.для передачи измерительных сигналов постоянного тока с вращающихся объектов на неподвижную измерительную аппа5 ра туру. Известны магнитомодуляционные преобразователи, позволяющие передать сигналы постоянного тока, с вращающихся объек. тов бесконтактно без использования каких- в либо промежуточных электронных уст ройств. Они представляют„собой магнито провод с рядом обмоток - вращающейся сигнальной, подключаемой. к источнику передаваемого сигнала, и неподвижных измерительной и модуляционной, подключаемой к источнику тока модуляции. Указанные преобразователи имеют ши-. рокий диапазон рабочих температур (до 3ОО 400 С) 1). го Недостатком этих преобразователей является увеличение габаритов при увеличении числа информационных каналов. Найболее близким к предлагаемому является многоканальный преобразователь для передачи медленно изменяющихся электрических сигналов с подвижного, объекта на неподвижные. Каждый канал преобразования включает два цилиндрических ферромагнитных основания и вращающуюся между ними на валу ферромагнитную вставку с расположенной на ней вращающейся обмоткой, неподвижнуто измерительную обмотку, расположенную концентрично относительно вращающейся обмотки. Каналы отделены друг от друга магнитными экранами. Замыкают магнитные цепи полые ферромагнитные цилиндры, один из которых охватывает ферромагнитные осно. . вания и магнитные экраны. B зазоре между полыми цилиндрами расположена обмот» i ка модуляции, общая для всех каналов, плоскости витков которой перпендикулярны оси вращения вала преобразователя, Указанный преобразователь позволяет реализовать многоканальную передачу медленно изменяющихся сигналов с вращаю3 1008 шегося объекта при небольших габаритах и уменьшенном потреблении мощности модуляции f2)„ Однако данное устройство требует тща; тельной, регулировки воздушных зазоров между вращающимися и неподвижными частями магнитопровода. допуски из- а етого малы и к точности изготовления и сборки необходимо предъявлять повышенные требования. При монтаже устройства 1р на валах большого диаметра сборка преобразователя оказывается затруднительнойй, так как воздушные зазоры становятря соизмеримыми с допусками на изготовление деталей магнитопровода, а при наличии на концах валов выступов или других элементов большего чем вал диа- метра сборка становится невозможной, так как ыельзя установить вращающуюся часть магнитопровода на вал. Это ограни- и чивает область применения данного преобразователя,объемамн1 с малымн диаметрами валов со свободным доступом к торцу вала, а также теми объектами, где возможна стыковка торца вала вра- уу щающегося объекта с валом преобразователа. Кроме того, максимальное число каналов преобразования сравнительно не- . велико и также ограничено технологическими допусками на сборку, иэготоваение отдельных деталей. Статорная часть 2 включает второй ферромагнитный сердечник S с обмоткой 9. индуктивного токосъемника, второй маг нитный экран 10 и ряд ферромагнитных: сердечников 11 с расположенными на них измерительными обмотками 12, Йля обеспечения механической прочности роторная и статорная части залиты ком.. даундом 13, например эпоксидной смолой. Статорная 2 и роторная 1 части отделены друг от друга воздушным зазором 14. На фиг. 2 приведена конструкция вращающегося магнитопровода 3 с обмотками, неподвижный ферромагнитный сердечник 4,1 с измерительной обмоткой 12 и показано соединение обмоток. Обмотки 15 и 16 являются:модуля: ционными обмотками и соединены последовательно таким образом, что создаваемые ими магнитные потоки.ф1 и ф1ь направлены в среднем стержне 17 вращающегося магнитопровода 3 встречно. Свободные концы обмоток L5 и 16 подключаются к концам вращающейся обмотки 6 (на фиг. 2 показано условно). Обмотки 18 и 19 являются сигнальными обмотками и соединены последовательно и согласно, а их свободные концы подключены к источнику передаваемого постоянного тока, например к термопаре 20. Бель изобретения - расширение функцн. ональних воэможнос теФ, Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе для бесконтактной передачи сигналов постоянного тока с вращающегося объекта, содержащем роторные магнитопроводы с сигнальными и модуляционной обмотками, статорнне маг. нитопроводы с измерительными обмоз 40 ками, роторные магнитопроводы выполнены в виде набора пластин с двумя окнами; в которых расположены секции модуляционной обмотки, включенные последовательно и встречно, и секции сигнальной обмотки, при етом роторные магнитопроводы расположены равномерно по окружности вращающегося объекта, статор« ные магнитопроводы выполнены в виде H -образных. секторов с расположенными на средней их части иэмернтельнымибмотками, включенными последовательно и согласно, и расположены равномерно по окружности (статора .при этом дополнительно введенй индуктивный токосъемник, коммутатор и датчик скорости, роторная обмотка индуктивного. токасъемника соединена с модуляционной обмот229 4 кой, а измерительные обмотки подключены к входам коммутатора, соединенного с датчиком скорости. На фиг. 1 приведена конструкция преобразователя; на фиг. 2 - конструкция одного иэ каналов (роторная и статорная части) с обмотками; на фиг. 3 — элект» рическая схема преобразователя. Преобразователь включает (см. фиг. 1) роторную 1 и статорную 2 части. Роторная часть 1 включает вращающиеся магнитопроводы 3 с обмотками, равномерно расположенные по окружности вращения на валу 4, а также ферромагнит ный сердечник 5 с обмоткой 6 индуктивного токосъемника. Ферромагнитный сердечник 5 отделен от вращающихся магниЬопроводов 3 магнитным экраном 7. Вращающийся магнитопровод 3 целе,сообразно выполнять шихтованным в виде набора пластин, изолированных друг от друга. На фиг. 3 приведена электрическая схема устройства. Модуляционные обмотки 15 и 16 всех каналов (для удобства обозначены элементы только одного канала преобразовании) соединены последова5 1005 тельно н подключены к вращающейся обмотке 6 индуктивного токосъемника 21, Измерительные обмотки 12 подключены к коммутатору 22, синхронизированному от датчика 23 скорости вращения. Вы- 5 ход коммутатора 22 подключен к регистратору 24 (в принципе их может быть больше - на каждый канал преобразоаання свой per истратор), например светолучевому осциллографу или самописцу. 10 . Преобразователь работ ает следующим образом (рассматривается работа одного канала преобразования). Питание модуляционных обмоток 15 и 16 осуществляется с помощью индуктив ного токосъемника 24., (позиции 5, 6, 8 g. 9 на фиг. 1) от источника переменного Напряжении (на фиг. 3. и 2 показаны условно). Вращающиеся сигнальные обмотки 48 и 19 подключены к термопаре 20 - и и по ней протекает постоянный ток, величина которого пропорциональна разнос TB темнератур между спаямн термопары 20. Создаваемый этим током магнитный поток 4 (см. фиг.. 2) при прохождении вращающегося магнитопровода 3 мимо ферроМагнитного сердечника 11 замыкается в. основном по двум путям — по самому вращаемуся магнитопроводу 3 (маг нитный поток ф" ) и через воздушный ЗО зазор 4. 4 по ферромагнитному сердечнику 14. (магнитный поток ф» ). Если магнитное состояние вращаютйегося магнитопровода 3 неизменно, то из-за нащчия воздушного зазора 14 ф" 1 ф . Одна-з ко, если амплитуда тока gP модуляпионнътх обмотках 15 и 1.6 достаточно велика, тек что магнитные потоки ф, н ф ь обмотсж t5 и 16 модуляпии доводят материал вращаккцегося магнитопровода до 4а насыщения (в основном в самых узких .местах магнитопровода 3), то соотношение проводимостей на путях магнитных потоков ф и ф" -существенно изменяется: ф резко возрастает, а ф уменьша-gg етсяе Поскольку модуляционные обмотки питаются переменным током, то.изменения магнитного потока ф .происходят дважды за период от минимального до макси- и мального значения. 229 так как направление силовых линий. магнитного поля, создаваемого вращающимися сигнальными обмотками 18 и 19, параллельно расположению витков измерительной обмот н 12. Таким образом, при прохождении вращающегося магнитопровода 3 мимо ферромагнитного сердечника 11 последние с обмотками вместе образуют магнитомодуляпионный токосъемник. Сигнал с обмотки 4.2 поступае; через коммутатор 22, который синхронизиро» ван от датчика 23, на регистратор 24, При вращении какого-либо магнитопро-. вода 3 вместе с объектом коммутатор 22 подключает ко входу регистратора 24 нужную обмотку 3.2, последовательно обходя по окружности все обмотки 12. Таким образом, осу йествлается од- нозначная передача сигналов постоянного тока с вращающегося объектна неподвижный. При необходимости коммутатор 22 подключают к регистратору 24 непрерывно одну и ту же обмотку 12, благодаря чем информация может быть передана с небольшими разрывами через каждый канал преобразования. Число каналов преобразования определяется при этом числом вращакяцихся мат . нитопроводов 3. Если достаточно один оаз за один обо а рот объекта получить информацию о вели- чине постоянного сигнала во вращакицихся обмотках 18 и 19, то необходим только один ферромагнитный сердечник 3.4. с обмоткой 12. Если же передачу информации необходимо осуществлять одновременно по всем каналам, то осло ферромагнитных сердечников ll с обмотками 3.2 должно быть равно числу вращающихся магнитопроводов 3, а количество регистраторов 24 должно быть равно числу каналов. Для уменьшения габаритов устройства в осевом направлении вращающиеся 3 и неподвижные 11 магнитопроводы с обмотками могут располагаться в одной плоскости, перпендикулярной оси вращения вала объекта. Этй изменения наводят в обмотке 12 ЭДС удвоенной частоты тока модуляции, амплитуда которой пропорциональна величине постоянного тока в обмотках 18 и 3.9. Скорость вращения объекта на величину ЭДС, наводимой в обмотке 12, не влияет Предлагаемый преобразователь позволя» ет в небольшом объеме получить достаточно большое число каналов преобразования. При этом допуски на изготовление элементов преобразователя достаточно велики, а сборка ие вызывает существенных затруднений. Эти преимущества осоФормула изобретения ® и Преобразователь для бесконтактной инд передачи сигналов постоянного тока с вра- м щающегося объекта, содержащий .роторные нь магнитопроводы с сигнальными и модуля- мут ционпой обмотками, статорные магнитопро-1 р воды с измерительными обмотками, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью расш ирен ия функциональных возможностей, роторные магнитопроводы выполнены B ви- м де набора пластин с двумя окнами, в ко- 20 д торых расположены секции модуляцион- о ной обмотки, включенные последовательно и встречно, и секции сигнальной обмотки, п при этом роторные магнитопроводы рас- 1 7 1005 бенно арко проявляются при необходимости расположения преобразователя для передачи сигналов с вращающегося объекта на валах большого диаметра в проходной части, когда допустимый размер преобразователя в осевом направлении ограничен. 229 S йоложенБ равномерно по окружности вращающегося объекта, статорные магнитопроводы выполнены в виде Н-образных секторов с расположенными на средней их части измерительными обмотками, включенными последовательно и согласи > Ф и расположены равномерно по окружности статора, при этом дополнительно введеиндуктивный токосъемник, коммутатор датчик скорости, роторная обмотка уктивного токосъемника соединена с одуляционной обмоткой, а измеритель |е обмотки подключены к входам коматора, соединенного с датчиком скоости. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Гусев B. Г. и др. Индуктивные и агнитомодуляционные преобразователи ля передачи информации с вращающихся бъектов, М., "Энергия", 1979, 2, Авторское свидетельство СССР о заявке М 2523870, кл. 6 01D 5/12, 979 (прототип). l 005 229 l005229 Составитель С. Морозов Редактор М. Петрова Текред Т.Маточка Корректор Л. Бокшан Заказ 1918/73 Тирах< 588 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
