Преобразователь перемещений
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, имеющий два установленных с возможностью взаимного перемещения плоских элемента с индуктивно связанными секционированными обмотками, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, секции обмоток на обоих элементах выполнены двухслойными в форме соединенных между собой одними концами треугольных зигзагов одинаковой высо ты, одна сторона каждого из которых лежит в одном слое, а вторая - в другом слое, соседние проводники в каждом слое принадлежат различным секциям , проводники каждого слоя на одном из элементов параллельны проводникам одного 13 слоев на другом элементе.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) SU (11) 4 (51) G 01 В 7/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2609461/25-28 (22) 27.04.78 (46) 30.01.85. Бюл. Р 4 (72) А.С. Сергеев. А.П. Измайлов
;и Ю.В. Беляев (53) 621.317.39:531.17:531.14(088.8) (56) 1. -Патент США Р 3668587, кл. 336-123, 1972.
2. Патент США К- 2942212„ кл, 336-30, 1960.
3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2389547, 1976. (54) (57) ПРЕОБРАЗдВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, имеющий два установленных с возмож— ностью взаимного перемещения плоских элемента с индуктивно связанными секционированными обмотками, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, секции обмоток на обоих элементах выполнены двухслойными в форме соединенных между собой одними концами треугольных зигзагов одинаковой высо" ты, одна сторона каждого из которых лежит в одном слое, а вторая — в другом слое, соседние проводники в каждом слое принадлежат различным секциям, проводники каждого слоя на одном из элементов параллельны проводникам одного из слоев на другом элементе.
1137293
Известен преобразователь перемещения типа индуктосин, в котором вышеуказанный паразитный сигнал сведен к минимуму в результате того, что вспомогательные соединительные проводники, связывающие активные проводники обмотки, исключены. В этом преобразователе обмотки выпол- .
35 иены в виде двух- или многозаходных электропроводных дорожек, идущих вокруг и вдоль цилиндрического (или трубчатого) опорного элемента
40 и соединенных между собой на конце этого элемента. Витки обмоток перекрещиваются в пространстве подобно перекрещиваниям двух- или многозаходной резьбы. Сечение опорного
45 элемента может быть не только круглым, но и QBBJIbHblM или прямоугольным (2j .
Недостатком преобразователя явля- ется сложность и трудоемкость изготовления, а также большие габариты,: обусловленные объемностью его конструкции.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является преобразователь перемещений, имеющий два установленных с возможностью взаимного перемещения плоских, Изобретение относится к контроль- но-измерительной технике и может быть использовано, в частности, при измерениях линейных размеров, линейных или угловых перемещений и
1 деформаций .
Известны преобразователи линейных угловых перемещений, выполненные в виде воздушных трансформаторов и называемые индуктосинами j1) .
При высокой стабильности характеристик при большом сроке службы и незначительной силовой реакции при относительном смещении подвижных частей индукторов. 15
Известные преобразователи имеют относительно низкий уровень выходного сигнала, чувствительность к перекосу плоскостей обмоток, а также индуктивную связь между вспомогатель. 20 ными проводниками, соединяющими активные проводники обмоток индуктосина. Эта связь обуславливает появление паразитной составляющей в выходном сигнале индуктосина, которая 25 искажает информацию об измеряемом ,перемещении. элемента с индуктивно связанными секционированными обмотками (3) .
Обмотки выполнены в виде П-образных зигзагов и имеют соединительные участки, которые связывают активные участки зигзагов, ориентированные перпендикулярно направлению измеряемого перемещения, и расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости размещения активных участков обмотки. Благодаря этому паразитная индуктивная связь между соединительными участками обмотки, хотя и уменьшается, но все же имеет место
1 и оказывает влияние на точность измерения перемещений.
Цель изобретения — повышение точности измерения перемещений.
Поставленная цель достигается тем, что в известном преобразователе секции обмоток на обоих элементах выполнены двухслойными .в форме соединенных между собой одними концами треугольных зигзагов одинаковой высоты, одна сторона каждого из кото— рых лежит в одном слое, а вторая— в другом слое, соседние проводники в каждом слое принадлежат различным
1 секциям, проводники каждого слоя на одном из элементов параллельны проводникам одного из слоев на другом элементе.
На фиг. 1 представлена упрощенная конструктивная схема преобразователя для измерения линейных перемещений; на фиг. 2 — схематичное выполнение обмотки одного из элементов преобразователя для измерения угловых перемещений, на фиг. 3 — схематичное выполнение трехсекционной обмотки; на фиг. 4 — последовательные этапы технологического изготовления обмотки, Преобразователь содержит относительно подвижные плоские элементы 1 и 2, несущие на себе секционированные обмотки (составляющие их проводники обозначены на фиг. 1-3 позициями 3-7) и обладающие возможностью перемещаться параллельно один другому (при сохрайении неизменным воздушного промежутка между ними) в направлении, указанном стрелкой. Обмотки на обоих подвижных элементах в форме соединенных между собой одними концами треугольных зигзагов выполнены идентично, а проводники их уложены в два слоя (в первом слое — проводники 3, во втором слое
1137293
3 ки 4) . Как показано на фиг. 1, обмотки на обоих подвижных элементах преобразователя выполнены двухсекционными, причем на одном из них (пер. вом) секции обмоток питаются двухфазным напряжением переменного тока, а на втором — обе секции, соединенные последовательно, формируют на своих выходных зажимах выходной сигнал преобразователя. 10
Проводники 3 верхнего слоя первой секции обмотки первого подвижного элемента соединены по концам с проводниками 4r t той же секции, лежащими в другом слое. Места 5 контактов этих проводников расположены на противоположных боковых краях несущего элемента 1. Проводники верхнего слоя второй секции обмотки . этого же элемента преобразователя соединены с соответствующими проводниками 4 другого слоя, причем те и другие расположены между проводниками первой секции, т.е. проводники различных секций чередуются 2$
1 в обоих слоях обмотки.
Аналогично выполнены секции обмот ки на втором несущем элементе преобразователя. В верхнем слое обмотки этого элемента, обращенном к верхнему (первому) слою первого элемента, расположены проводники Зп . первой секции и 3 >< второй секции, 1 а в нижнем слое — проводники 4rr первой секции и 4п > второй секции.
В различных вариантах конструктивного выполнения преобразователя в рабочем положении его несущих. элементов (фиг. 1) проводники одного из слоев обмотки на одном элементе преобразователя располагаются параллельно проводникам любого одного из слоев на другом несущем элементе. От этого зависит величина 4 коэффициента трансформаторной связи между соответствующими секциями обмоток.
Межсекционные соединительные проводники 6 6l tl и 6В Е 50
6 на первом и втором несущих ! элементах преобразователя соответственно расположены на каком-либо из концов этих элемент )B и имеют небольшую длину. Выводы 7 секций 55 обмоток расположены на противополож ном конце соответствукщего несущего элемента.
Обмотки могут быть выполнены по любой технологии, обеспечивающей контакт проводников 3 и 4, принадлежащих различным слоям одной секции на участках 5 (по краям несущего элемента), и отсутствие контакта в промежуточных точках 8 пересечения проводников различных слоев различных секций (фиг. 3). В преобразователе для измерения угловых перемещений проводники могут быть выполнены как радиальными, т.е. сужающимися к центру, как изображено на фиг. 3, так и с постоянной по длине шириной.
Пример выполнения обмотки по планарной технологии показан на фиг. 4, где изображены последовательные стадии ее изготовления. После нанесения на подложку элемента 1 слоя проводника (алюминия, серебра или золота) проводится первая фотолитография, в результате чего на подложке образуется серия проводников 4.
Вид ее после удаления фоторезиста показан на фиг. 4 (g ). .Далее наносится изоляционный слой 9 (обычно окись кремния), в котором (фиг. 4 8 ) повторной фотолитографией вскрываются контактные участки 5. После нанесения второго проводящего слоя и проведения третьей фотолитографии образовывается серия проводников 3, контактирующая с проводниками 4 в зоне контактных участков 5 и защищаемая от нежелательных контактов в промежуточных точках 8.
Преобразователь работает следующим образом.
При относительном перемещении его подвижных элементов происходит периодическое изменение взаимной индуктивной связи между обмотками, размещенными на этих элементах. Относительное перемещение, равное удвоенному расстоянию между проводниками одной н той же секции обмотки, лежащими в одном и том же слое, создает полный цикл изменения коэффициента взаимной индукции, а следовательно и величину ЭДС, индуктированную в последовательно соединенных секциях второго несущего элемента 2. Основной выходной сигнал формируется в проводниках 3> > и Зп верхнего слоя
\ ! элемента 2. Очевидно, что ток, протекающий по лежащим во втором слое проводникам 4 первой секции ранение па а р зитного сигнала об л ус овленного взаимо е"» ла помехи
Э ди кит ель заимодействием соенительных проводников ме ными основ между актив5 при со овными прово дниками обмотки и сохранении малых б
t счет плоской
ra аритов за техн и конст к и ру ции) и высокой хнологичности конст к даря онструкции (благоря возможности и ря спользования планарной техноло гии изготовления ). ри указанном вателя однов м выполнении преоб разоновременно снижа ние перек ется влияпоск коса плоскосте" б кольку проводники а и о моток распол ожены рядом и пе ек ики разных секций ниченных перекос в ограх пределах приво ковому изменению ин к дит к одинавсех дуктивной связи х секций пе в х . р ичного элемента преобразователя с сек его вто и с секциями. обмотки о вторичного элемента, что мо повлиять на амп уд и амплит уд и ала, но не на фазу, нес информацию об азу, несущую о измеряемой в перемещении. еличине—
$ и4 вт
1137293 и второй секции пе в щего элемента первого несуента, которые можно ас ривать как сое о рассматHHKOB 3 соединительные и 3 е для провод-.
ЭДС и 3 проводниках пе рвого слоя 3 второго несушего э так как эти эти прово н ушего элемента ра д ики несколько
У аз пересекают в о эан пространстве уканные проводники направлением с противопол ожным в этих п ием тока в них. О днако ток проводниках ин лезнь" дуктирует по-, и сигнал с соответств проводника 4 слоя второго м х 1 и 4 вто го несущего элем скольку мента, поони смещаются тельно друг относио друга зкви дистантно. Указанныи выходной сигнал с основным, и суммируется с ным, индуктированным в п о никах первого в проводличени го слоя об го, еспечивая увеие суммарного уровня сигнала уровня выходного а преобразователя.
Таким образом в пре б в предлагаемом о разователе обеспечивается ся уст1137293
Филиал ППП "Патент", . и . У)кгород, ул. Прс ектная ° 4 з я z ВНИИ ПИ Тираж 651, Заказ !0509/28 Подписное
