Двойной трансформаторный емкостной мост для измерения перемещений

 

1. ДВОЙНОЙ ТРАНСФОРМА.ТОРНЫЙ ЕМКОСТНЫЙ МОСТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержавши дифференциальныйемкостный преобразователь с обшим и многосекционным -. электродами н помешенным между подвижным многошелевым заземпенным t 8лектрО|Дом кран 1, трансформатор напряжения , один конец вторичной обмотки которого п;одключен к общему электроду преобразователя, а вторЫ1 заземлен/ 1 детектор равновесия и -компаратор токов, -.имеющий индикаторную обмотку, подключенную к входу детектора равновесия , уравновешивакяцую обмотку с одвим заземленным концом, и две встречно включенные обмотни, обшая точка котсх рых подключена к незаземленному шлводу уравновешивающей обмоткн, о т л и ч а Ю1 ш и и с я тем, что, с целью упрощения конструкции, он снабжен д хсторонним (четырехпозицвонкым кспьцевым ксымутатором, четыре контакта кото § рого с одной стороны объеф1нены в две смежные пары и подключены к двум СО встречно включенным обмоткам К(|паратора токов, а четыре других контакта Подключены к секциям многосекционного электрода емкостного преобразователя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

I ждщ,, с

К ABTOPCHOMY СВИДЕ 7БЛЬСТВУ е

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21 ) 2635599/18-28 (22 ) 21.06.78 46) 23.09.83, Бзж. ¹ 35 (72) Ф.Б.Гриневич и М;Н.Сурду .(71)..Институт электродинамики АН Украинской ССР (53) 531.717 (088.8) (56) 1. Ацюковский В.А. Емкостные преобразователи перемещения. М,-JI. Энергия", 1966.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № . 2339174/28,. кл. G 01 В 7/00, 1975 (прототип). (54) (57) 1. ДВОЙНОЙ ТРАНСФОРМА

ТОРНЫЙ ЕМКОСТНЫЙ МОСТ ДЛЯ ИЗМЕ»

РЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий дифференциальный емкос ткый преобразователь с общим и многосекционным электродами и помепаэнным между кими подвижным многощелевым зазеьщекным электродом экраном, трансформатор нап„„SU „„1043480 ряжения, один конец вторичной обмотки которого подключен к. общему электроду преобразователя, а второй - заземлен, детектор равновесия и компаратор токов, .имеющий индикаторную обмотку, подключенную к входу детектора равновесия, уравновешивающую обмотку с одним заземленным концом, и две встречно включенные обмотки," общая точка которых подключена к незаземленному выводу уравновешивающей обмотки, î r л и ч а ю ш.и и с я тем, что, с целью упрощения конструкции, он снабжен двухсторонним четырехпозициоикым каюьцевым р коммутатором, четыре гонтакта кото . рого с одной стороны объединены в две . смежные пары и подключены к двум встречно включенным обмоткам компаратора токов, а четыре других контакта подключены к секциям многосекционкого электрода емкостного преобразоватеЛЯ °

1043480

2. Мост по п. 1, о т л и ч а ю. ш и и с я тем, что секции многосекционного электрода разбиты на циклические группы по четыре секции в каждой группе и подключены к четырем необъединенным. контактам кольцевого коммутатора так, что к -му контакту всегда подсоединены все (3 + 4 и ) — е секции, где n — числа .натурального ряда,. включая нуль.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений в машиностро: ении, Известны измерители перемещений, основанные на использовании емкостных преобразователей 51 ).

Недостатками этих устройств являют ся низкая, точность измерения и большая сложность. о

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является двойной трансформаторный емкостный мост для измерения перемещений, содержащий дифференциальный емкостный преобразователь.c общим и многосекционным электродами и помещенным между ними под« вижным многощелевым заземленным электродом--экраном, трансформатор напряжения, один конец вторичной обмотки которого подключен к общему электроду преобразователя, а второй - заземлен, детектор равновесия и компаратор токов, имеющий индикаторную обмотку, подключенную к входу детектора равновесия, уравновешивающую обмотку с одним заземленным концом, и две встречно включенные обмотки, общая точка которых подключена к незаэемленному выводу уравновешивающей обмотки 2 ) .

Недостатком известного трансформаторного моста для измерения перемещений является его технологическая и конструктивная сложность, так как для обеспечения высокой точности емкостного преобразователя перемещений необ35 ходимо высокоточное взаимно согласованное выполнение как. электрона компаратора токов, так и электрода-экрана. цепь изобретения - упрощение каис тпукции.

3. Мост по и и. 1 и 2, о т л и ч аю ш и и с я тем, что продольный раз-мер каждой секции многосекпионного электрода больше псловины, но меньше полного размера щели многошелевого электрода-экрана,; и равен четвертой части от суммы продольных размеров щели и межшелевого промежутка этого электрода, 2

Поставленная цель достигается тем, что двойной трансформаторный емкостйцймост для измерения перемещений снабжен двухсторонним четырехпозиционным ксльцевым коммутатором, четыре контакта которого с одной стороны объединены в две смежные пары и подключены к двум встречно включенным обмоткам компаратора токов, а четыре других контакта подключены к секциям многосекционного электрода емкостного преобразователя.

Кроме того, секции многосекционного электрода разбиты на циклические группы по четыре секции в каждой группе и.подключейы- к четырем необъеди-. ненным контактам кольцевого коммутатора так, что к g — му контакту, всегда подсоединены все (+ 4 и ) — е секции, где rl - .числа Натуральйого ряда,. включая нуль.

При этом продольный размер каждой: секции многосекционного, электрода больше половины, но меньше полного размера щели многощелевого электрода- экрана, и равен четвертой части от суммы продольных размеров щели и межщелевого промежутка этого электрода.

На чертеже представлена принципиальная схема двойного трансформаторного емкостного моста для измерения перемещений.

Мост содержит дифференциальный емкостный преобразователь 1 с общим электродом 2, подвижным многощелевым заземленным электродом-экраном 3 и многосекционным электродом 4 с секция-" ми 5-17, трансформатор 18 напряжении с вторичной обмоткой 19, двухсторонний четырехпозиционный кольцевой коммутагор 20 с контактами 21-24, компара: Сост авитель В.Николаев

Редактор А.Шишкина Техред ВЯалекорей Корректор А.Зимокосов

Заказ 7323/43 Тираж 602 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений -и открытий . 113О35, Москва, Ж-.35, Раушская наб., д. 4/5

Филиатт ППП Патент, г.

Ужгород, ул. Проектная, 4

3 10434 тор 25 токов с уравновешивакщей обмоткой 26, двумя встречно включенными обмотками 27 и 28 и индикаторной обмоткой 29, детектор 30 равновесия.

Общий электрод 2 емкостного преобразователя 1 подключен к вторичной обмотке 19 трансформатора 18 напряжения, подвижный многощелевой,электрод-экран заэемлен, а секции 5-7 многосекционно го электрода 4 объединены в циклическйе 1Î группы 5-8, 9-12, 13-16 и подключены . к внутренним ламелям контактов 21-24 коммутатора 20. Внешние ламели. соседних котактов 2 1 и 24, а также контак! тов 22 и 23 коммутатора 20 обьединены в две пары и подключены к двум концам встречно включенных обмоток 27 и 28 компаратора 25 токов, вторые концы которых объединены и подключены к уравновешивающей обмотке 26, которая, в свою очередь, подсоединена, к земле. . Индикаторная обмотка 29 компаратора 25 токов подключена к детектору 30 равновесия, управляющему уравновешиванием

"прибора путем изменения количества вит- -.д ков уравновешивающей обмотки 26, Устройство работает следующим образом.

Пусть подвижный электро-экран 3 и коммутатор 20 занимают такое положение, как это представлено на чертеже, и дифференциальные емкости секций ,6, 7, 10, 11, 14, и 15, с одной стороны, и секций 8, 9, 12, 13, 16 и 17, с другой стороны, равны между 3 . собой. Тогда равны и токи, протекающие по обмоткам 27 и 28 компаратора 25 токов. Если при этом нисла витков встречно включенных обмоток 27 .и 28 равны между собой, то равны Ю и противофаэны создаваемые ищи магнитные потоки. Поэтому суммарный магнитный поток компаратора токов равен, нулю, и мост находится в состоянии равновесия. Если подвижный электрод- 45 экран 3 смешается на некоторую величину, например вверх по чертежу, емкости секций 6, 7, 10, 11, 14, и 15 .уменьшаются, а секций 8, 9, 12, 13, 16 и 17 увеличиваются. Равновесие магнитных потоков в компараторе токов нарушается, на детектор 30 равновесия с обмотки 29 поступает сигнал, и детектор 30 равновесия вызывает изменение количества ви ков уравновешивающей обмотки 26 так, что магнитный поток, связанный с этой обмоткой, компенсирует разность магнитных потоков обмоток 27 и 28. По копичеству, витков уравновешивающей обмотки 26 можно определить величину перемещения.

Если смешение подвижного электрода

3 вверх превышает поповину продопьно-. го размера секции электрода 4, детектор 30 равновесия выдает импульс управления на коммутатор 20, и внутренние контакты коммутатора смещаются на один шаг по часовой стрелке.

При дальнейшем перемещении вверх подвижного электрода-экрана 3 уравновешивание опять происходит изменением количества витков обмотки 26, Если же величина перемещения опять превышает половину продольного размера секции электрода 4, то с детектора 30 равно,весия на . коммутатор 20 снова поступает импульс управления, и внутренние контакты коммутатора еще раз смещаются на один шаг по часовой стрелке.. В дальнейшем циклы уравновешивания повторяются. По са7 витков уравновешивающей обмотки 26 и по.количеству срабатыва-, ний коммутатора 20 однозначно отсчиты-. вается величина перемещения

При описанном выполнении схемы двойного трансформаторного моста с емкостным преобразователем перемещения высокоточным должен быть только один i многосекционный электрод. Требования к точности нанесения щелей и межщелевых чромежутков многощелевого электрода-экрана снижаются во много раз. Не требуется компенсация погрешностей, допущенных при изготовлении этого электрода, что значитепьно упрощает схему и конструкцию прибора, повышает ее технологичн ость,