Бесконтактный синусно-косинусный преобразователь перемещения

 

БЕСКОНТАКТНЫЙ СИНУСНО КОСИНУС1МЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ, содержащий обмотку возбуждения, синусную и косинусную измерительные обмотки и два разделенных воздушным зазором магнитопровода, один из которых предназначен для размещения обмоток, а второй - для модуляции проводимости воздушного зазора, отличающийся тем, что, с целью повышения.точности преобразования , рабочая поверхность второго магнитопровода вьтолнена профилированной в соответствии с математическим выражением R ± 1 + Д „ sin РОС где R . - координата профилированной поверхности второго магнитопровода в направлении , перпендикулярном направлению измеряемого перемещения; R - координата поверхности первого магнитопровода в направлении, перпендикулярном направлению измеряемого перемещения; Оо номинальный воздушный зазор; Л (Ц - коэффициент модуляции воздушного зазора /Д : 1; м коэффициент электрической Р редукции преобразователя; координата профилированОй ной поверхности второго, магнитопровода в направ-, лении измеряемого (линейU ного или углового) переК1 мещения. о N9 4

СОЮЗ COBETCHHX

РЕСПУБЛИК (l9) ((() ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . Н АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕГЬСТВУ (21) 3519010/25-28 (22) 30. 11.82 (46) 30.03.85. Бюл. )((12 (72) И.П.Глаголев и И.П.,((орохин (53) 621. 317. 39: 53! . 71 (088. 8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

У 324494, кл. G 01 D 5/20, 1970.

2.Ахмет(панов А.А. и Лукиных Н.В.

Индукционный редуктосин. М., "Энергия", 1971, с. 5-7 (прототип). (54)(57) БЕСКОНТАКТНЫЙ СИНУСНО- КОСИНУСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ, содер(кащий обмотку возбуждения, синусную и косинусную измерительные обмотки и два разделенных воздушным . зазорои магнитопровода, один из которых предназначен для размещения обмоток,. а второй — для модуляции проводимости воздушного зазора, отличающийся тем, что, с целью повьппения,точности преобразования, рабочая поверхность второго иагнитопровода выполнена про@илированной в соответствии с математическим выражением

4(S)) G 01 В 7/00 G 01 В 7/30 ( о

К =R «+

1 + Дц sin Po(„ где R — координата™профилирован((, ной поверхности второго магнитопровода в направлении, перпендикулярном направлению измеряемого перемещения;

R — координата поверхности первого магнитопровода в направлении, перпендикулярном направлению измеряемого перемещения;

- номинальный воздушный зазор;

b,ц - коэффициент модуляции воздушного sasopa

/дм /с11 р —. коэфФициент электрической редукции преобразователя; м — координата профилированной поверхности второго. магнитопровода в направ-, лении измеряемого (линейного или углового) перемещения.

1147924

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может . быть использовано для преобразования линейных или угловых перемещений в электрические сигналы или параметры, модулированные по синусоидальной (или косинусоидальной) Аункции в зависимости от перемещения.

Известны синусно-косинусные преобразователи перемещений, например, }О индукционного типа, содержащие Аерромагнитные зубчатые статор и ротор, в пазах которых размещены обмотка возбуждения н измерительная синуснокосинусная обмотка. Для повышения }5 точности формирования синусоидальной зависимости выходного напряжения измерительных обмоток в функции перемещения рабочая поверхность каж. дого зубца статора (или ротора) про- щ филирована по заданной функциональной зависимости (11 .

Недостатком такого преобразователя является наличие обмоток как на его не- подвижньм,так и подвижных частях,что 25 снижает его надежность, кроме того, он сложен в изготовлении.

Наиболее близким к изобретению является бесконтактный синусно! косинусный преобразователь переме- ЗО щения, относящийся к индукционным редуктосинам и содержащий обмотку возбуждения, синусную и косинусную измерительные обмотки и два разделенных воздушным зазором магнитопровода, один из которых предназначен для размещения обмоток, а второйдля модуляции проводимости воздушно" го зазора. Второй магнитопровод выполняется с большим количеством зуб- 40 цов, число которьм определяет коэффициент р электрической редукции пре, образователя, а следовательно, и точность преобразования измеряемьм перемещений f2) .

Однако зубчатая поверхность второго (модулирующего) магнитопровода обуславливает изменение магнитной проводимости воздушного зазора по треугольному или трапецеидальному 50 закону, что обуславливает появление высших гармонических в выходном напряжении преобразователя, снимаемом с его измерительных обмоток.

Эти высшие гармоники приводят к 55 появлению погрешности спнусно-коси- нусного преобразования перемещения, которая частично может быть устранена, например, выбором ширины или угла скоса зубцов магнитопроводон преобразователя, благодаря чему уменьша- ются амплитуды лишь двух-трех высших гармоник. Особенно это проявляется в индукционных редуктосинах с малым коэффициентом р электрической редукции.

Целью изобретения является повышение точности преобразования синусно-косинусного преобразователей перемещения.

Поставленная цель достигается тем, что в бесконтактном синусно-ко- синусном преобразователе перемещения, содержащем обмотку возбуждения, синусную и косинусную измерительные обмотки и два разделенных воздушным зазором магнитопровода, один из которых предназначен для размещения обмоток, а второй — для модуляции проводимости воздушного зазора, рабочая поверхность второго магнитопровода выполнена профилированной в соответствии с математическим выражением где R — координата профилированной поверхности второго магнитопровода в направлении, перпендикулярном направлению измеряемого перемеще-! ния

R — координата. поверхности первого магнитопровода в направлении, перпендикулярном направлению измеряемого перемещения; — номинальный воздушный зазор>

A — коэффициент модуляции воздушного зазора / h / < 1; р — коэффициент электрической редукции преобразователя; — координата проАилированной поверхности второго магнитопровода в направлении измеряемого (линейного или углового) перемещения.

На фиг. 1 представлен схематически вариант синусно-косинусного преобразователя линейных перемещений; на фиг. 2 — вариант преобразователя угловых перемещений.

1147924 (2) ЗО

Графические построения, иллюстрирующие взаимосвязанные изменения проводимости д3 воздушного зазора 35 в зависимости от его величины с учетом выражения (2),показывают, что для обеспечения синусоидального (гармонического) изменения проводимости воздушного зазора в функции координаты м его величину 8< (M )

-следует изменять существенно несинусоидально в соответствии с математическим выражением

1+ L+ sin Pg (3) Таким образом, при неизменной фор-50 ме поверхности первого магнитопровода 1 с обмотками 2, т.е. R = const, / рабочая поверхность магнитопровода обращенная к воздушному зазору должна быть профилирована согласно 55 математическому выражению (1).

Профилированная поверхность-может быть выполнена на программном станке

Бесконтактный синуено-косннусныи преобразователь перемещений содержит магнитопровод 1, в пазах которого размещены обмотки 2 возбуждения, а также синусная и косинусная обмотки.

Второй магнитопровод 3, отделенный от первого воздушным зазором 3< имеет профилированную в соответствии с математическим выражением (1) рабочую поверхность. Вследствие этого 1Î величина воздушного зазора 8 межМ ду магнитопроводами изменяется по координате оС в функции, практически обратной гармонической (синусной), разрывность которой устранена выбо- 15 ром коэффициента модуляции /Ф / (1.

Практически этот коэффициент выбирается в диапазоне 0,3 «с / и / и 0,8, а величина воздушного зазора колеблет ся в пределах 0,1-1,5 мм. 20

При этом должно быть выполнено условие относительной малости величины воздушного зазора 3 по сравФ4 нению с периной Ь зубца, благодаря . чему удельная магнитная проводимость 25 воздушного зазора 3, изменяется практичееки обратно пропорционально

его величине, т.е.

1 или по копиру на.копировальном станке. Такое профилирование поверхности магнитопровода, не несущего на себе обмотки, возможно при различном конструктивном исполнении синусно-косинусных преобразователей перемещения: с радиальным, аксиальным или плоским воздушным зазором. Вместо измерительных обмоток могут быть использованы другие магниточувствительные элементы, например магниторезисторы или датчики Холла, размещенные в воздушном зазоре, Бесконтактный синусно-косинусный преобразователь перемещения работает следующим образом.

При питании его обмотки 2 воэбужде. ния напряжением переменного тока амплитуда ЭДС, наведенной в его измерительных синусной и косинусной обмотках, которые уложены в тех же пазах магнитопровода 1, что и обмотка возбуждения, будет модулирована при перемещении второго безобмоточного магнитопровода 3 в соответствии с изменением проводимости воздушного зазора.

При учете (2) и (3) проводимость воздушного зазора изменяется по синусоидальному закону, вследствие чего

ЭДС на выходе измерительных обмоток преобразователя также оказывается модулированной в функции перемещения (линейного или углового) магнитопровода 3 по гармоническому закону.

Таким образом, профилирование поверхности безобмоточного магнитопровода (модулятора величины воздушного зазора) обеспечивает практически синусоидальное изменение проводимости воздушного зазора,что дает более высокую точность синусно-косинусного преобразования перемещений по сравнению с обычным зубчатым модулятором, особенно при малом коэффициенте Р электрической редукции.

Минимальное значение коэффициента P определяемое количеством выстуйов и впадин на поверхности модулирующего магнитопровода, может быть равно 1, а максимальное — определя" ется технологическими возможностями производства и может достчгать значений P = 134.

Плавность профилирования модулирующего магнитопровода в данном преобразователе позволяет получить высокую точность и чистоту поверхности.

1147924

«ЛЩФ даже при использовании магнитных материалов с высоким содержанием никеля, например пермаллой 79НМ,50Н и т.п., которые имеют высокие магнитные свойства, но обладают значительной вязкостью, что затрудняет их использование для изготовления обычных зубчатых модуляторов, приме» няемых в индукционных редуктосинах, так как образующиеся прн нарезке зубцов заусенцы и сколы невозможно удалить беэ нарушения геометрии зубца, что ухудшает точность синусно-коси-. нусного преобразования известных индукционных преобразователе. 1 типа редуктосин.

Благодаря несинусоидальному профилированию поверхности подвижного элемента преобразователя уменьшается погрешность синусно-косинусного преобразования перемещения, вызывае10 мая высшими гармониками изменения магнитной проводимости рабочего воздушного зазора, практически с 3 угл. мин до 0,5 угл. мин.. 1147924

Составитель С.Скрыпник

Редактор Т.Веселова Техред T.Ìàòî÷êà Корректор Л.Пилипенко с!

Заказ 1563/34 Тирак 651 Подписное

ВНИИПИ Государственного коиитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Й-35, Раущская наб., д.4/5

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