Датчик углового ускорения

 

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU<»> 1151

4(ч) С 01 Р 15/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕ П:ЛЬСТБУ

{21 ) 3672897/24-10 (22) 12. 12.83 (46) 23.04.85. Бюл. ¹ 15 (72) А.И.Копейкин (71) Владимирский политехнический институт (53) 531. 768 (088. 8) (56) I Авторское . свидетельство СССР № 485387, кл. С 01 P 15/08, 1973.

2. Лопухина Е.M., Сомихина Г.С.

Асинхронные микромашины с полым ротором. M., "Энергия", 1967, с. 404. (54) (57) ДАТЧИК УГЛОВОГО УСКОРЕНИЯ, содержащий статор с обмоткой возбуждения, расположенной по его продольной оси, и сигнальной обмоткой, расположенной по его поперечной оси, а также полый немагнитный ротор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения рабочего диапазона угловых скоростей, в него введена дополнитель.— ная статорная обмотка, расположенная на продольной оси статора, причем дополнительная обмотка соединена последовательно с сигнальной обмоткой.

1151

Изобретение относится к измерительной технике, конкретнее к измерению угловых ускорений вращающихся деталей машин и механизмов.

Известно устройство, содержащее асинхронный тахогенератор с .полым немагHHTHbM ротором, обмотка возбуждения которого соединена через вентиль с источником переменной ЭДС, а выходная обмотка подключена к вко- 1О дам фильтров низших и высших частот.

В выходной обмотке, расположенной под 90 к обмотке возбуждения, наводится ЭДС, содержащая информацию об угповой скорости и угловом ускорении (1j.

Недостатком этого устройства яв— ляется низкая точность измерения углового ускорения, вызванная частотными и фазовыми искажениями фильтров. 20

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является датчик углового ускорения, содержащий статор с двумя обмотками, оси которых сдвинуты одна по отношению к 25 другой на 90 эл.град. Одна обмотка является обмоткой возбуждения, расположЕна на продольной оси статора и запитывается постоянньм током, а с другой — сигнальной обмотки

30 снимается полезный сигнал. Ротор датчика выполнен в виде полого цилиндра из немагнитного материала 2).

Однако указанному устройству присущ недостаток, заключающийся в су—

35 щественной зависимости коэффициента пропорциональности между измеряемым угловым ускорением вала и выходным напряжением от.величины угловой скорости вала, что приводит к большой 40 погрешности в измерении углового ускорения, осуществляемого в диапазоне угловых скоростей.

Цель изобретения — повышение точности измерения угловых ускорений 45 и расширение рабочего диапазона угловых:. скоростей.

Указ анн ая це ль достиг ае т ся тем, что в датчике углового ускорения, 50 содержащем статор с обмоткой возбуждения, расположенной по его продольной оси,и сигнальной обмоткой, расположенной по его поперечной оси, а также полый немагнитный ротор, в 55 него введена дополнительная статорная, обмотка расположенная на продольной оси статора, причем дополнительная ется выражением

Е = к В где к - постоянная датчика,  — коэффициент нелинейности; — измеряемое угловое ускорение.

Коэффициент нелинейности зависит от угловой скорости вращения ротора индуктивности контура вихревых токов L, активного сопротивления этого контура R и коэффициента эффек тивности продольной фазы сигнальной обмотки h в соответствии с выражением:

Ь=СОз (4 (СОЬ 20 + Л% 2 )

d.=ои-cia ив

E. где

889 з обмотка соединена последовательно с сигнальной обмоткой.

На чертеже представлена электрическая схема датчика угловых ускоренийй. Датчик содержит статор 1, на котором по продольной оси датчика и его поперечной оси размещены фазы

2 и 3 сигнальной обмотки соответственно, а также обмотка 4 возбуждения.

Фазы 2 и 3 сигнальной обмотки соединены между собой последовательно.

В датчик входят также полый ротор 5 из немагнитного материала и неподвижный сердечник 6, Устройство работает следующим образом.

Вал ротора 5 датчика соединяется с валом исследуемого объекта, обмотка 4 возбуждения запитывается постоянным током. Нри вращении ротора 5 с угловой скоростью ы в магнитном поле возбуждения статора 1 в его материале возникают контуры вихревых токов, зависящие от проводимости материала ротора и индуктивности контура.

В свою очередь, вихревые токи создают магнитный поток, пронизывающий сигнальные обмотки 2 и .3 статора 1, 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 определяСоставитель Г. Груздев

Техред С.йовжий Корректор М.Максимишинец.

Редактор P.Öèöèêà

Заказ 2314/34 Тираж 897 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

ы 1 ш — соответственно

z z э з числа витков и обмоточные коэффициенты фаз 2 и 3 сигнальных обмоток.

Анализ выражения для коэффициента нелинейности показывает что при отсутствии фазы 2 сигнальной обмотки (1 = О), коэффициент нелинейности монотонно снижается 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.

Введение дополнительной обмотки снижает коэффициент нелинейности на нижней границе диапазона угловых скоростей и увеличивает его на

151889 4 верхней границе, уменьшая таким образом разницу между минимальным и максимальным значениями этого коэффициента в рабочем диапазоне угловых

5 скоростей. Определенному конструктивному выполнению датчика и диапазону рабочих угловых скоростей соответствует оптимальное значение коэффициента эффективности продольной

1О оси сигнальной обмотки, при котором изменение коэффициента нелинейностИ будет минимальным.

Таким образом, введение дополнительной обмотки в статор датчика угловых ускорений позволяет уменьшить нелинейность преобразования, повышая тем самым точность преобразования, а при конкретном допустимом значении нелинейности — расширить

2п рабочий диапазон угловых скоростей, сопутствующих измеряемым угловым

,ускорениям