Датчик перемещений
ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий два относительно подвижных элемента , на одном из которых размещена непрерывная обмотка, выполненная в виде щкалы с щагом Т, а на другом - чередующиеся между собой секции двух пространственно смещенных синусной и косинусной обмоток, выполненные в.виде лежащих в одном слое двух проводников с разным направлением токов в них и соединительного проводника, отличающийся тем, что, с целью увеличения полезного сигнала и уменьщения погрещности датчика от влияния высших пространственных гармоник, расстояние S между проводниками каждой секции обмоток выбрано из условия 4--f Ь S - -Ь, где b - щирина проводников, а соединительный проводник каждой секции состоит из двух частей, расположенных в разных слоях.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК з<51> и 01 В 7/00
j4;ÐÙÙ wPАЯ
1
Ц i Щ ) Q 0.
1% ф Цф в 1г ю» с1 . 1с . мьлмтиы
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Фиг.1
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3374061/25-28 (22) 04.01.82 (46) 23.05.83. Бюл. № 19 (72) Г. И. Алкин, В. Н. Макарцев, В. Л. Ройтер и В. В. Лучинин (53) 621.317:39:531.71 (088.8) (56) 1. Патент США № 3064218, кл. 336 — 129, 1962.
2. Авторское свидетельство СССР № 848985, кл. G 01 В 7/00, 1981 (прототип). (54) (57) ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий два относительно подвижных элемента, на одном из которых размещена непрерывная обмотка, выполненная в виде шкалы с шагом Т, а на другом — череду„„SU„„1019218 A ющиеся между собой секции двух пространственно смещенных синусной и косинусной обмоток, выполненные в виде лежащих в одном слое двух проводников с разным направлением токов в них и соединительного проводника, отличающийся тем, что, с целью увеличения полезного сигнала и уменьшения погрешности датчика от влияния высших пространственных гармоник, расстояние S между проводниками каждой секции обмоток выбрано из условия + b($(-Ь
4 в где b — ширина проводников, а соединительный проводник каждой секции состоит из двух частей, расположенных в разных слоях.
1019218
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в индукционных датчиках перемещений с печатными обмотками, применяемых например, для измерения перемещений подвижных узлов станков, машин и приборов.
Известны датчики перемещений типа индуктосин, содержащие два относительно подвижных элемента, на одном из которых размещена непрерывная обмотка, выполненная в виде шкалы, с шагом Т, а на другом— пространственно смещенные секционированные синусно-косинусные обмотки (1).
Недостатком таких датчиков является погрешность, обусловленная наличием низших гармоник, кратных шагу расположения секций синусной и косинусной обмоток.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является датчик перемещений, содержащий два относительно подвижных элемента, на одном из которых размещена непрерывная обмотка, выполненная в виде шкалы с шагом Т, а на другом — чередующиеся между собой секции двух пространственно смещенных на величину Т/4 синусной и косинусной обмоток, выполненные в виде лежащих в одном слое двух проводников с разным направлением токов в них и соединительного проводника.
В этом датчике каждая секция синусной или косинусной обмоток состоит из двух проводников, расположенных в одном слое перпендикулярно направлению перемещения и соединенных с помощью соединительного проводника, расположенного в том же слое.
Это ограничивает величину возможного расстояния между проводниками секции значением (- — b), где Ь вЂ” ширина прот водника, из-за необходимости размещения секции другой обмотки, смещенной на величину Т/4 (2).
Недостаткми такого датчика являются малый уровень полезного сигнала и неполная компенсация высших гармонических составляющих вследствие указанного ограничения расстояния между двумя ближайшими проводниками с разным направлением токов в каждой секции.
Целью изобретения является увеличение полезного сигнала и уменьшение погрешности датчика от влияния высших пространственных гармоник.
Поставленная цель достигается тем, что в датчике перемещений, содержащем два относительно подвижных элемента, на одном из которых размещена непрерывная обмотка, выполненная в виде шкалы с шагом Т, а на другом — чередующиеся между собой секции двух пространственно смещенных синусной и косинусной обмоток, выполненные в виде лежащих в одном слое двух проводников с разным направлением токов в них и соединительного проводника, расстояние S между проводниками каждой
30 секции обмоток выбрано из условия + т 4
+b (S — — b, где b — ширина проводников, 2 а соединительный проводник каждой секции состоит из двух частей, расположенных в разных слоях.
На фиг. 1 представлен вариант датчика перемещений в линейном исполнении; на фиг. 2 — фрагмент выполнения соединительных частей обмоток.
Датчик перемещений содержит непрерывную обмотку 1, расположенную на одном из подвижных элементов датчика, а также синусную 2 и косинусную 3 обмотки, расположенные на другом элементе датчика.
Секции непрерывной обмотки 1 расположены с шагом Т, а секции синусной и косинусной обмоток, каждая из которых состоит из двух проводников 4 и 5, соответственно, чередуются между собой и размещены на расстоянии Т/4.
Соединительные проводники, связывающие электрические проводники 4 — 4 или
5 — 5 соответственно, выполнены с помощью двухслойной печати (фиг. 2) и состоят из двух частей), одна из которых, например часть 6 расположена в одном слое, а часть
7 расположена в другом слое.
Аналогично может быть выполнен датчик и в круговом исполнении.
Датчик перемещений работает следующим образом.
К непрерывной обмотке 1 подводится напряжение синусоидальной формы. При взаимном перемещении обмотки 1 относительно синусной 2 и косинусной 3 обмоток в них наводится ЭДС, амплитуда которой пропорциональна величине перемещения.
В датчике перемещений при указанном исполнении синусной 2 и косинусной 3 обмоток взаимная индуктивность М г, обмоток 1 и 2 может быть определена формулой
M ã= Z A„sinn х, C1)
Л I,Ç,5 т
C„sin г sin т sin т плитуда и-й гармоники взаимоиндукции М», г — шаг непрерывной обмотки 1;
a — ширина проводников обмотки 1;
Ъ вЂ” ширина проводников обмоток 2 и 3;
Ь вЂ” расстояние между ближайшими проводниками с разным направлением токов секции;
x — перемещение;
С вЂ” конструктивный коэффициент.
Взаимная индуктивность М, z обмоток 1 и 3 определяется аналогично.
Из формулы (1) следует, что коэффициент sin †"« описывает особенности представленной конструкции. Очевидно, что для устранения высших пространственных гармоник, например 3, 5, 7 и т. д., достаточно. выбрать расстояние S равным —, — —,— и т. д. Так что с учетом ширины проводйиков эта величина определяется пределами 1p(+b<$ 1019218 Составитель В. грузинский Техред И. Верес Корректор О. Билак Тираж 602 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам Изобретений и открытий ! 13035, Мосина, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор Н. Джугаи Заказ 3685 32 гармоники А, за счет указанного коэффициента также имеет большую величину по сравнению с датчиком перемещений, в котором соединительный проводник расположен в одном слое с проводниками секции, так как в нем S = Т/4. Благодаря указанному выполнению синусной и косинусной обмоток данного датчика внутри каждой секции любой из этих обмоток расположены два проводника, принадлежащие разным секциям другой обмотки с одинаковым направлением токов в C них, вследствие чего в выходном сигнале отсутствуют субгармонические составляющие по перемещению. Варьируя расстояние между проводниками каждой секции, устраняют различные высшие гармонические составляющие по перемещению при одновременном отсутствии субгар мои ических составляющих. В результате этого уменьшается погрешность датчика перемещений от влияния высших пространственных гармоник и увеличивается амплитуда полезного сигнала.
