Преобразователь угла поворота вала в электрический сигнал

 

. 1108481 менного напряжения стабильной частоты ротор 14 синхронного электродвигателя вместе с ротором-модулятором 11 приводится во вращение с постоянной скоростью. На подключенных к входам интегрирующего фазомет- 5 ра.18 и к источникам постоянного тока (не показаны) в обмотках 4 и 6 зубчатых венцов 3 и 5 наводятся переменные синусоидальные сигналы. Частота сигналов f равна еь>х произведению числа зубьев z на число оборо- 10 тов и ротора в секунду

n ° z

Переменная составляющая выходного сигнала обмотки 6 сдвинута по фазе по отношению к переменной составляющей выходного сигнала обмотки 4 на угол Ч, пропорциональный углу и поворота входного вала 7

Ч = z-0 °

В интегрирующем фазометре 18 происходит усреднение следующих подряд мгновенных значений фазовых сдвигов.

При усреднении мгновенных значений фазовых сдвигов за один оборот ротора

14 синхронного электродвигателя погрешность э5 (dg) измерения угла от влияния технологических погрешностей преобразователя выражается формулой с е1= 3 doLE sin о, где М- постоянный коэффициент, не завися- 30 щий от угла поворота; аеЕ- погрешность углового шага зубчатого венца 5;

E — эксцентриситет оси вращения безобмоточного зубчатого венца 13, работающего в паре с зубчатым венцом 5 с обмоткой 6, укрепленного на вход)IoM валу 7 с осью вращения входного вала 7;

oL — текущее значение угла поворота вход- 40 ного вала 7.

Для уменьшения эксцентриситета Е в преобразователь введены дополнительный экран 9, прижимная гайка:10 и эксцентриковая втулка 8, при повороте которой перемещается дополнительный экран 9 в радиальном направдении, при этом происходит совмещение оси вращения безобмоточного венца 13, работающего в паре с зубчатым венцом 5 с обмоткой 6, укрепленного на входном валу 7, с осью вращения входного вала 7.

Для уменьшения потоков рассеивания магнитного поля синхронного электродвигателя на измерительную магнитную систему, образованную зубчатыми венцами 3, 13 и 5, 13 и их взаимного влияния друг на друга, а следовательно, и уменьшения погрешности измерения угла, введен экран 12 и дополнительный экран 9.

Для уменьшения массогабаритных характеристик преобразователя ротор 14 электродвигателя установлен внутри беэобмоточных зубчатых венцов 13, а его статор 2 соединен с корпусом 1 внутренней поверхностью наи-.. меньшего диаметра, ротор-модулятор 11 установлен на наружных кольцах шарикоподшипников 15, внутреннее кольцо одного из которых жестко соединено с корпусом 1, а внутреннее кольцо другого укреплено на дополнительном экране 9. Габариты предложенной конструкции преобразователя в основном определяются диаметром безобмоточных зубчатых венцов 13, т. е. при сохранении диаметра безобмоточных зубчатых венцов 13 габариты преобразователя могут быть значительно уменьшены,а его вес сокращен.

Использование предложенного изобретения позволит создать преобразователь угла поворота вала в электрический сигнал с габаритами

65х35 мм, массой 0,45 кг и уменьшить систематическую погрешность преобразования в 3 раза.

1108481

»e

Составитель А. Сидоренко

Техред М. Надь Корректор В Бутяга

Редактор А. Долинич

Заказ 5870/37

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 569 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

3 ЛЮ М

РЕСПУБЛИХ

6% О1) зао G08 С 9 00: :G 01 В 7 30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ВИьлмГ": (21) 3595446/18-24 (22) 23.05.83 (46) 15.08.84. Бюл. Р 30 (72) И. П. Глаголев, А. Л. Есин и В. Д. Фатеев (53) 681.325 (088.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 339932, кл. G 08 С 9/04, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР ll 503268, кл. G 08 С 9/ОО, 1973 (прототип). (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ, содержащий корпус, внутри которого укреплены первый зубчатый венец. с первой обмоткой, первый шарикоподшипник, статор синхронного электродвигателя, прижимная гайка, на первом и втором шарикоподшипниках расположен ротор-модулятор, на котором расположены ротор синхронного электродвигателя, экран, первый и второй безобмоточные зубчатые венцы, второй зубчатый венец с второй обмоткой расположен на входном валу, первый и второй зубчатые венцы магнитосвяэаны с первым и вторым безобмоточными зубчатыми венцами соответственно, первая и вторая обмотки подключены к соответствующим входам интегрирующего фаэометра, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности, уменьшения габаритов и массы преобразователя, в него введены дополнительный экран и эксцентриковая втулка, которая расположена на корпусе между прижимной гайкой и дополнительным экраном, на котором расположен второй шарикоподшицник, ротор синхронного электродвигателя. расположен на первой внутренней цилиндрической поверхности ротора-модулятора, первый и второй зубчатые венцы расположе.;ы на второй Я и третьей внутренних цилиндрических поверхностях ротора-модулятора, а экраны расположены на боковых поверхностях и первой и второй внешних цилиндрических поверхностях ротора-модулятора, статор синхронного ротора-модулятора, статор синхронного электродвигателя расположен внутри ротора-моду-лятора.

1108481

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи измеряемой аналоговой величины, представленной s виде угла .поворота входного вала, с цифровым вычислительным устройством.

Известен преобразователь утла поворота вала в электрический сигнал на основе датчика угловых перемещений, содержащий безоб» моточный зубчатый ротор, подвижный и не- 10 подвижный зубчатые статоры, измерительные обмотки, кольцевые магниты и встроенный обращенный электродвигатель (1) .

Недостатком известного преобразователя является наличие значительной погрешности I5 измерения, первым источником которой является технологическая погрешность изготовле" ния подвижного статора, так как зубцы выполнены на внутренней цилиндрической поверхности, а вторым — наличие двойного зазора в магнитной цепи ротор-статор.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является преобразователь угла поворота вала в электрический сигнал, содержащий корпус, внутри которого располо- 25 жен первый зубчатый венец с первой обмоткой, первый шарикоподшипник, статор синхронного электродвигателя, прижимная гайка, на первом и втором шарикоподшипниках расноложен ротор-модулятор, на котором располо- 30 жены ротор синхронного электродвигателя, экран, первый и второй безобмоточные зубча. тые выходы, второй зубчатый венец со второй обмоткой расположены на входном вале, первая и вторая обмотки соединены с соответствующими входами интегрирующего фазометра, первый и второй зубчатые венцы соединены через магнитное поле с первым и вторым безобмоточными зчбчатыми венцами, ротор-модулятор расположен внутри статора синхронно- 40 го электродвигателя (2) .

Недостатки известного преобразователя обусловлены наличием погрешности измерения, вызванной технологическими погрешностями изготовления преобразователя, в частности от эксцентриситета осей вращения ротора-модулятора и входного вала, влиянием потоков рассеивания магнитного поля синхронного электродвигателя на зубчатые венцы с обмотками и на безобмоточные зубчатые венцы и

50 их взаимного влияния друг на друга, значительными массогабаритными характеристиками вследствие установки ротора синхронного электродвигателя внутри безобмоточных зубчатых венцов и соединения статора синхронного электродвигателя с корпусом внешнеи поверх55 ности наибольшего диаметра

Цель изобретения — повышение точности, уменьшение габаритов и массы преобразователя..

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь угла поворота вала и электри,ческий сигнал, содержащий корпус, внутри которого укреплены первый зубчатый венец с первой обмоткой, первый шарикоподшипник, статор синхронного электродвигателя, прижимная гайка, на первом и втором шарикоподшипниках расположен ротор-модулятор, на котором расположены ротор синхронного электродвигателя, экран, первый и второй беэобмоточные зубчатые венцы, второй зубчатый венец со второй обмоткой расположены на входном валу, первый и второй зубчатые венцы магнитосвязаны с первым и вторым безобмоточиыми зубчатыми венцами соответственно, первая и вторая обмотки подключены к соответствующим входам интегрирующего фазометра, введены дополнительный экран и эксцентриковая втулка, которая расположена на корпусе между прижимной гайкой и дополнительным экраном, на котором расположен второй шарикоподшипник, ротор синхронного электродвигателя расположен на первой внутренней цилиндрической поверхности ротора-модулятора, первый и второй зубчатые венцы расположены на второй и третьей внутренних цилиндрических поверхностях ротора-модулятора, а экраны расположены на боковых поверхностях и первой и второй внешних цилиндрических поверхностях ротора-модулятора, статор синхронного электродвигателя расположен внутри ротора-модулятора.

На чертеже приведена конструкция преобразователя угла поворота вала в электрический сигнал.

Преобразователь угла поворота вала в электрический сигнал содержит корпус 1, в котором укреплены статор 2 синхронного электродвигателя, зубчатый венец 3 с обмоткой

4, зубчатый венец 5 с обмоткой 6, расположенный на входном валу 7, эксцентриковую втулку 8, установленную между корпусом 1, дополнительным экраном 9 и прижимной гайкой 10, ротор-модулятор 11 с экраном

12, жестко соединенные с безобмоточными зубчатыми венцами 13 и.с ротором 14 синхронного электродвигателя. Ротор-модулятор

11 установлен на. наружных кольцах шарикоподшипников 15. Зубчатый венец 5 с обмотками 6 содержит зубья 16, а безобмоточный зубчатый венец 13 содержит зубья 17.

Обмотки 4 и 6 зубчатых венцов 3 и 5 электрически соединены с входами интегрирующего фазометра 18.

Преобразователь угла поворота вала в электрический сигнал работает следующим образом, При подключении синхронного электродвигателя к двухфазному источнику пере