Бесконтактный потенциометр и.и.парфенова

 

1 . Бесконтактный потенциометр, содержащий неподвижный магнитопровод , выполненный в виде двух коаксиальных магнитопроводов, соединенных четьфьмя магнитными перемычками, на которых размещены модулирующие обмотки и которые соединены параллельно на выходе умножителя частоты и размещены симметрично одна относительно другой, а также расположенный внутри неподвижного магнитопровода и соединенный с ним торцовой частью центральной подвижный магнитопровод с ферромагнитной перемычкой, на которой размещена компенсирующая обмотка , и размещенными на неподвижном магнитопроводе измерительной обмоткой и дополнительной обмоткой, которая соединена с фазочувствительным усилителем, подключенным к реверсивному двигателю, кинематически . связанному с подвижным магнитопроводом , отличающийся тем, что, с целью повьшения чувствительности и точности преобразования, в него введены усилитель постоянного тока, который включен в разрьш измерительной обмотки, и четьфе ферромагнитные перемычки с модулирующими обмотками, причем в неподвижном магнитопроводе между его концами выполнены четьфе сквозных продольных окна, по обе стороны от которых попарно расположены восемь ферромагнитных перемычек, в которыхвдоль продольно оси вьтолнены ц поперечных отверстий, через которые в од (Л ном направлении последовательно пропу. щены модулирующие обмотки. 2.Потенциометр по п,1,о т л и ч а ю щ и и с я тем, что число витков модулирующей обмотки на М -м участке неподвижного магнитопровода при Wp, определяется из условия , i( где п 2 - порядковый номер поперечных отверстий в ферромагнитных пе (О. ремычках . эо 3.Потенциометр по п.1, о т л и 00 чающийся тем, что центральный подвижный магнитопровод выполнен из диамагнитного материала, его ферромагнитная перемычка выполнена с пазами по ширине сквозных продольных окон неподвижного магнитопровода и размещена асимметрично относительно его концов.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

119> О 1>

У

У

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3648242/24-21 (22) 24.08.83 (46) 30.03,85. Бюл. Ф 12 (72) И.И.Парфенов (71) Информационно-вычислительный центр Государственного комитета

Башкирской АССР по производственнотехническому обеспечению сельского хозяйства (53) 621.316.8(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 769439, кл. (; 01 R 17/20, 06.02.78.

2. Авторское свидетельство СССР й* 1004894, кл. С 01 R 1?/20, 20,08.81. (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ПОТЕНЦИОМЕТР

И,И.ПАРФЕНОВА. (57) 1. Бесконтактный потенциометр, содержащий неподвижный магнитопровод, выполненный в виде двух коаксиальных магнитопроводов, соединенных четырьмя магнитными перемычками, на которых размещены модулирующие обмотки и которые соединены параллельно на выходе умножителя частоты и размещены симметрично одна относительно другой, а также расположенньпЪ внутри неподвижного магнитопровода и соединенный с ним торцовой частью центральный подвижный магнитопровод с ферромагнитной перемычкой, на которой размещена компенсирующая обмотка, и размещенными на неподвижном магнитопроводе измерительной обмоткой и дополнительной обмоткой, которая соединена с фазочувствительным усилителем, подключенным к ревер4 (511 С 0 1 R 1 7/ 20 а-. * -а е мчи сивному двигателю, кинематически, связанному с подвижным магнитопроводом, отличающийся тем, что, с целью повьппения чувствительности и точности. преобразования, в него введены усилитель постоянного тока, который включен в разрыв измерительной обмотки, и четыре ферромагнитные перемычки с модулирующими обмотками, причем в неподвижном магнитопроводе между его концами выполнены четыре сквозных продольных окна, по обе стороны от которых попарно расположены восемь ферромагнитных перемычек, в которых ° вдоль продольной оси выполнены tt поперечных отверстий, через которые в одном направлении последовательно пропу щены модулирующие обмотки.

2. Потенциометр по п.1, о т л и— ч а ю щ и .й с я тем, что число вит» ков модулирующей обмотки на и -м участке неподвижного магнитопровода при Ф„, = И„ определяется из условия е ъ-q + и-2 где n) 2 — порядковый номер поперечных отверстий в ферромагнитных перемычках.

3. Потенциометр по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что центральный подвижный магнитопровод выполнен из диамагнитного материала, его ферромагнитная перемычка выполнена с пазами по ширине сквозных продольных окон неподвижного магнитопровода и размещена асимметрично относительно его концов.

1147988

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах управления для бесконтактного преобразования тока (напряжения) в перемещение и наоборот.

Известен бесконтактный потенциометр, содержащий неподвижный магнитопровод, выполненный в виде двух коаксиальных магнитопроводов, которые соединены диаметрально расположеннъ1ми ферромагнитными перемычками, на перемычках размещена модулирующая обмотка, подключенная к умножителю частоты, внутри неподвижного магнитопровода расположены измерительная обмотка и дополнительная обмотка, подключенная .через фазочувствительный усилитель к реверсивному двигателю, последний кинематически связан с центральным магнитопроводом с ферромагнитной перемычкой (кольцом), через которую пропущена модулирующая обмотка (1) .

Недостатком .устройства является низкий диапазон преобразования и высокий порог чувствительности ввиду .,наличия в поперечном направлении осI

;таточной намагниченности магнитопро- 30 вода.

Известен бесконтактный потенцио метр, содержащий неподвижный магии« топровод, выполненный в виде двух коаксиальных магнитопроводов, и раз- 3 мещенный внутри него центральный подвижный магнитопровод, коаксиальные магнитопроводы соединены между собой ферромагнитными перемычками, на перемычках размещена первая модулиру- 40 ющая обмотка, подсоединенная на выходе умножителя частоты, параллельно первой модулирующей обмотке включена вторая обмотка с ферромагнитными перемЫчками, размещенная сим- 4S метрично относительно первой обмотки, а на центральном подвижном магнитопроводе с ферромагнитной перемычкой (кольцом), через которую пропущена компенсирующая обмотка, расположены О измерительная обмотка и дополнительная обмотка, соединенная через фаэочувствительный усилитель с реверсивным двигателем, кинематически . связанным с подвижным магнитопроводом j2j

Недостатком известного устройства является низкая чувствительность преобразования ввиду ограниченного числа ампер-витков компенсирующей обмотки ° Повышение их ведет к увеличению габаритных размеров и снижению быстродействия потенциометра. Кроме того, для различных значений входных величин после их снятия величина продольной остаточной намагниченности магнитопровода различна, что требует переменной поправки в выходном сигнале и снижает точность. работы потенциометра.

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности преобразова" ния бесконтактного потенциометра.

Поставленная цель достигается

I тем, что в бесконтактный потенциометр, содержащий неподвижный магнитопровод, выполненный .в виде двух коаксиальных магнитопроводов, соединенных четырьмя магнитными перемычками, на которых размещены модулирующие обмотки и которые соединены параллельно на выходе умножителя частоты и размещены симметрично одна относительно другой, а также расположенный внутри неподвижного, магнитопровода и соединенный с ним торцовой частью центральный подвижный магнитопровод с ферромагнитной перемычкой, на которой размещена компенсирующая обмотка, и размещенными на неподвижном магнитопроводе измерительной обмоткой и дополнительной обмоткой, которая соединена с фаэочувствительным усилителем, подключенным к реверсивному двигателю, кинематически связанному с подвижным магнитопроводом, введены усилитель постоянного тока, который включен в разрыв измерительной обмотки, и четыре ферромагнитные перемычки с модулирующими обмотками, причем в неподвижном магнитопроводе между его концами выполнены четыре сквозных продольных окка, по обе стороны от которых попарно расположены восемь ферромагнитных перемычек, в которых вдоль .продольной оси выполнено И поперечных отверстий, через которые s одном направлении последовательно пропущены модулирующие обмотки.

Число витков модулирующей обмотки на И м участке неподвижного магнитопровода при 4„ Э„ определяется иэ условия

+n ь- ®п-2

1.147988 4 з где Ij > 2 — порядковый номер поперечных отверстий в ферромагнитных перемычках.

Кроме того, центральный подвижный магнитопровод выполнен из дна- 5 магнитного материала, его ферромагнитная перемычка выполнена с пазами по щирине сквозных продольных окон неподвижного магнитопровода и размещена асимметрично относительно его 1б концов.

На фиг.1 представлена конструктивная схема бесконтактного потенциометра на фиг. 2 — схема его отдельных элементов. 15

Устройство содержит неподвижный магнитопровод, выполненный в виде двух коаксиальных магнитопроводов

1 и 2 с удельным магнитным сопротивлением р ц, со сквозными продоль- 20 ными окнами 3-6 между его концами (см.фиг. 1) . По обе стороны от окон

3-6 попарно размещены ферромагнитные перемычки 7-14, которыми соединены коаксиальные магнитопроводы 1 и 2. 25

Вдоль продольной оси ферромагнитных перемычек 7-14 выполнены поперечные отверстия 1.5 (фиг.1 и 2) .

Через них в одном направлении последовательно пропущены модулирую- 30 щие обмотки 16-23, соединеные параллельно на выходе умножителя 24 частоты и размещенные симметрично друг относительно друга, число витков которых определено условием 35 а,= й,.„а,,, (1) где ъ 2 — порядковый номер поперечных отверстий 15 в, ферромагнитных перемычках 7-14;

40 — число витков модулирующих обмоток 16-23 на и --м участке неподвижного магнитопровода при аь.1=W п.г

С неподвижным магнитопроводом соединен торцовой частью 25 с удельным магнитным сопротивлением расположенный внутри центральный подвижный магнитопровод 26 из диа- 5п магнитного материала. На нем с помощью реэьбового соединения асимметрично относительно концов неподвижного магнитопровода размещена ферромагнитйая перемычка 27

5S (фиг.1 и 2) с удельным магнитным сопротивлением P z, имеющая пазы

I по перине сквозных продольных окон

3-6 неподвижного магнитопровода и охваченная секциями компенсирующей обмотки 28, запитанной от источника постоянного стабилизированного тока или напряжения (не показан). На концах центрального подвижного магнитопровода 26 расположены секции измерительной обмотки 29, подключенной к источнику постоянного контролируемого тока или напряжения (не показан) через усилитель 30 постоянного тока (напряжения) с регулируемым коэффициентом усиления, а также секции дополнительной обмотки 31, соединенной через фазочувствительный усилитель 32 с реверсивным двигателем ЗЗ. Последний кинематически связан с центральным подвижным магнитопроводом 26, Предлагаемый потенциометр работает следующим образом.

От умножителя 24 частоты через модулирующие обмотки 16-23, размещенные в отверстиях 15 ферромагнитных перемычек 7-14, создается переменный магнитный поток Ф» (фиг.1), направленный поперечно между сквозными продольными окнами 3-6 коаксиальных магнитопроводов 1 и 2„ Магнитным потоком Ф„ в соответствии с выражением (1) на пути продольного контролируемого магнитного потока Ф„ от измерительной обмотки 29 модулируется магнитное сопротивление

Уь Ми 1 ни-2 р (2)

=Й фй где P — магнитное сопротивление Мп магнитопровода, определяемое числом витков модулирующих обмоток 1б-23, между поперечными отверстиями

15 в ферромагнитных перемычках 7-14 Hà и -м участке пути 9> при 8p, = Я р

От совместного действия Ф„ и постоянного магнитного потока 9 от компенсирующей обмотки 28 возникает напряженность Н, характеризуемая по обе стороны от ферромагнитной перемычки 27 частичными суммами и разностями „+ Фи,, » — Pи магнитных потоков 9 и °

При этом рабочие точки бесконтактного потенциометра находятся в торцовой части 25 — на нисходящем участке кривой намагничивания.

$>, (9+»9> <9- ) rge „г - модулирующий поток в торцовой части 25, в

1147988 ферромагнитной перемычке 27 — на восходящем участке кривой намагничивания р „=И ми. рм + pu) > где рмп модули рующий магнитный поток в ферромагнит- ной перемычке 27, в коаксиальных маг- 5 нитопроводах 1 и 2 — на восходящем участке для .кривой намагничивания н „1(Ф „,Ф» < Фц) и на нисходящем участке для кривой намагничивания р =$(p+ p„- рцг) где g ð„, Фц » мо дулирующие магнитные потоки соответственно вдоль всей длины неподвижного магнитопровода и на участке Ф» -Ф„

2 Ия °

Причем, в соответствии с условием (2) погонные магнитные сопротивления торцовой части 25, ферромагнитной перемычки 27, коаксиальных магнитопроводов .1 и 2 по всей длине и на части их длины -R T, g> „„, на одятся в бинарном отношений". 20

Указайные .в выражейии (3) величины принимают минимальные значения в исходном положении при асимметричном размещении ферромагнитной перемычки 27 относительно концов неподвижного магнитопровода, чем обеспечен максимальный диапазон бесконтакт-, ного преобразования.

При увеличении (уменьшении) в измерительной обмотке 29 постоянного тока (напряжения} напряженность Нвозрастает (снижается) и амплитуды

К„,„, R ц„ резко увеличиваются (уменьшаются), а амплитуды Р„„, Н „ рез-.

Н З5 ко падают (растут), что приводит к значительным изменениям бинарных отношений в выражении (3) . Нри наруше-, нии равенства (3) сигнал рассогласования с дополнительной обмотки 31

40 усиливается фазочувствительным усилителем 32, и реверсивный двигатель

33 вращает центральный подвижный магиитопровод 26 из диамагнитного материала в ту или иную сторону (в. зависимости от знака рассогласования), перемещая в продольном направлении ферромагнитную перемычку 27 с компенсирующей обмоткой 28 до полного восстановления равенства (3) .

Для различных значений постоянного тока (напряжения) после снятия сигнала величина продольной остаточной намагниченности магнитопровода равна

Нопр 1(Ч(Нопр11/ (д) де Я (Hî ) A1 (Hoí +А7+А Нодр

А,,А и А. — постоянйые коэффициенты, характеризующие расчетные параметры магнитной цепи потенциометра.

Выражение (4) при заданных значениях Н цр определяет степенной характер изменения приведенной погрешности =К/ ф(Н,щ ), характеризующей нелинейность выходной характеристики потенциометра (где k — постоянный коэффициент, зависящий от магнитных свойств магнитопровода), и содержит аддитивную и мультипликативную составляющие II Для выделения легко учитываемой в показаниях потенциометра аддитивной составляющей диапазон изменения Н (контролируемого сигнала) задается усилителем

30 постоянного тока (напряжения) с регулируемым коэффициентом усиления.

Величина углового перемещения центрального подвижного магнитопровода 26 пропорциональна заданной величине контролируемого постоянного тока (напряжения).

Таким образом, в бесконтактном потенциометре исключено изменение ампер-витков компенсирующей обмотки и обеспечена постоянная по величине поправка в выходных показаниях, что повышает чувствительность и точность его работы.

1147988

l)47983

6

ВНИИПН Заказ 1570/37 Тирек 748 Подписное

4илиал ППП "Пв иагт", г.Узиород, ул.Проектная, 4