Электромашинный датчик угловых ускорений

 

ЭЛЕКТРОМА ииННЫЙ ДАТЧИК УГЛОВЬК УСКОРЕНИЙ, содержащий статоо с обмоткой возбуждения, оасположенной на ппопольной оси датчика. и сигнальной обмоткой, а также ротор с двумя взаимно перпендикулярными обмотками, замкнутыми на активные сопротивления, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения ТОЧНОСТИ и расширения диапазона угловых скоростей, сопутствующих ускорениям, сигнальная -обмотка статора смещена относительно поперечной оси датчика на угол f опт описываемьй соотношением . 1 V- - UsVsi.i М лЛ где ()- ; максимальная угловая ско§ рость вращения ротора; (Л L индуктивность роторной обМОТКИ: R суммарное активное сопротивление по контуру роторной обмотки. сл 00 со

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„110581 ц11 G 01 Г 15/08

В. . % q

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ и й,.-фй и б.у с ьтт -Ьвййс

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3523416/18-10 (22) 22.12.82 (46) 30.07.84. Бюл. N 28 .(72) А.И. Копейкин (71) Владимирский политехнический институт (53) 531.768 (088.8) (56) 1. Лопухина Е.M. и др. Асин,хронные микромашины с полым ротором.

М., "Энергия", 1967, с. 404.

2. Казарян С.т. Асинхронный тахометр как датчик угловых ускорений. Автоматика и телемеханика", т . 20, М 5, 1959.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 280069, кл . G 01 Р 15/08, 1968 . (54) (57) электРомапинныи дАтчик

УГЛОВЫХ УСКОРЕНИЙ содержащий статоо с обмоткой возбуждения, расположенной на поопольной оси латчика. и сигнальной обмоткой, а также ротор с двумя взаимно перпендикулярными обмотками, замкнутыми на активные сопротивления, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона угловых скоростей, сопутствующих ускорениям, сигнальная обмотка статора смещена относительно поперечной оси датчика на угол описываемый соотношением

1 где о(= Ыгс1ф 0

L, м мg

3.„„— максимальная угловая скоS рость вращения ротора; — индуктивность роторной об- (/) мотки;

R — суммарное активное сопротивление по контуру роторной обмотки.

1 11058

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к области измерения угловых ускорений вращающихся деталей машин и механизмов.

Известен датчик угловых ускорений, содержащий статор с двумя обмотками, оси которых сдвинуты по от" ношению друг к другу на 90 эл.град., одна из которых, расположенная по продольной оси датчика, является обмоткой воэбущцения, питаемой постоянным током, а с другой — сигнальной, расположенной по поперечной оси датчика, - осуществляется съем сигнала, зависящего от ускорения

15 вращения ротора, который выполнен из немагнитного металла в виде полого цилиндра.

Недостатки этого датчика — сниже" ние чувствительности нз-за повышенного активного сопротивления ротора, что требует применения усилителя на его выходе, отсутствие регулировки чувствительности датчика в зависимости от диапазона скоростей и наличие размагничивания поля ротора с возрастанием скорости, что приводит к увеличению амплитудной погрешности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электромеханический датчик параметров вращения, содержащий статор и ротор с двумя взаимно перпендикулярными обмотками на каждом, причем обмотки ротора замкнуты на активные сопротивления. Одна обмотка статора подключена к источнику постоянного .тока, а с другой, сигнальной, обмотки снимается выходное напряжение 1 J (21 и (3g.

Однако в укаэанном устройстве коэффициент пропорциональности между измеряемым угловым ускорением вала и выходным напряжением существенно зависит от величины угловой скорости 45 вала, что приводит к большой погрешности в измерении углового ускорения, осуществляемого в диапазоне угловых скоростей.

Целью изобретения является повыше">0 ние точности измерения угловых уско" рений и расширение диапазона угловых скоростей, сопутствующих ускорениям.

Указанная цель достигается тем, что в электромашинном датчике угло" 55 вых ускорений, содержащем статор с обмоткой возбуждения, расположенной на продольной оси датчика, и сигналь19 2 ной обмоткой, а также ротор с двумя взаимно перпендикулярными обмотками, замкнутыми на активные сопротивления, сигнальная обмотка статора смещена относительно поперечной оси датчика на угол 9 „т описываеопт мый соотношением с(= archy ы

L где где 1 — постоянная датчика,  — коэффициент нелинейности, > — максимальная угловая скорость вращения ротора; — индуктивность роторной обмотки;

Й вЂ” суммарное активное сопротивление по контуру роторной обмотки.

На чертеже представлена электрическая схема злектромашинного датчика угловых ускорений.

Датчик содержит статор 1, на котором размещены сигнальная обмотка

2, расположенная под углом 9 к поперечной оси датчика, и обмотка возбуждения 3, а также ротор 4 с двумя взаимно перпендикулярными обмотками 5 и 6, замкнуть1ми на активные сопротивления 7.

Датчик работает следующим образом.

Вал ротора 4 датчика соединяется с валом исследуемого объекта, обмотка возбуждения 3 запитывается постоянным током. При вращении ротора с угловой скоростью 4) обмотки 5 и 6 ротора пересекают поток, создаваемый обмоткой возбуждения, в результате чего на этих обмотках индуци" руется ЭДС, вызывающая в цепях обмоток ротора токи, зависящие от активного сопротивления в контуре роторной обмотки и ее индуктивности.

В свою очередь, токи в роторных обмотках создают поток, пронизывающий сигнальную обмотку 2 статора,причем поток этот при ускоренном вращении ротора оказывается переменным, в связи с чем при ускоренном вращении ротора на измерительной обмотке наводится ЭДС, пропорциональная измеряемому ускорению.

ЭДС Е выходной обмотки определяется выражением

11058 19 Опт с!гол 2 С 2о( . за З,пгС

aL = гс о

L щ tel где

Составитель Г. Груздев

Редактор М. Циткина Техред С.Мигунова Корректор М. !!!ароши

Заказ 5594/35

Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 — измеряемое угловое ускорение .

Коэффициент нелинейности зависит от угла смещения сигнальной обмотки статора от поперечной оси датчика -Y > угловой скорости вращения ротора — и) индуктивности обмоток ротора -i„ H o Ho o aK H no o сопротивления по контуру роторной обФ

10 мотки - в соответствии с выражением 2

Ь= соэ о! со5(Ч-2с }, где с = с!гсtg ив

Анализ выражения для коэффициента нелинейности показывает, что при отсутствии смещения сигнальной обмотки от измерительной оси коэффициент нелинейности монотонно снижа20 ется от максимального значения при нулевой угловой скорости к минимальному значению на верхней границе рабочего диапазона угловых скоростей, при этом разница в значениях коэффициента нелинейности на границах диапазона угловых скоростей оказывается значительной.

Смещение сигнальной обмотки на угол Ч снижает коэффициент нелинейности на нижней границе диапазона

30 угловых скоростей и увеличивает его на верхней границе, уменьшая таким образом .разницу между минимальным и максимальным значениями этого коэффициента в рабочем диапазоне угловых скоростей.

Оптимальное значение угла с точки зрения уменьшения нелинейности в диапазоне угловых скоростей определяется равенством коэффициента нелинейности на границах

1 диапазона. Для случая, когда нижней границей рабочего диапазона является нулевая угловая скорость, оптимальный угол смещения сигнальной обмотки Ч „ соответствует выражению

Такии образом, смещение сигнальной обмотки датчика угловых ускорений относительно поперечной оси датчика на оптимальный угол позволяет уменьшить нелинейность, повышая тем самым точность преобразования, а при конкретном.допустимом значении нелинейности - расширить рабочий диапазон угловых скоростей.