Магнитоупругий датчик усилия

 

.МАГНИТОУПРУГИЙ ДАТЧИК УСИЛИЯ , содержащий многоэлементный сер-; дечник, намагничивающие и перпендикулярные им измерительные обмотки, расположенные под углом 45 к направлению измеряемого усилия, причем намагничивающие обмотки соединены согласно, а измерительные - последовательно и согласно, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет линеаризации выходной характеристики, намагничивакщие и размещенные в параллельных плоскостях измерительные обмотки расположены в каждом первом элементе сердечника, а в каждом втором элементе расположены дополнительные I обмотки, плоскости которых параллельны плоскостям измерительных об (Л моток, при этом дополнительные обмотки включены последовательно и согласно с измерительными.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (! 9) () 1) (51)4 G 01 ). 1 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3380739/18-10 (22) 11. 01. 82 (46) 15. 08. 85. Бюл. КР 30 . (72) Э. В. Голов ан, С. П. Карцев, Н. С. Рубан и Л.П. Сигал, (71) Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (53) 531.781 (088.8) (56). 1. Авторское свидетельство СССР

)(- 552528, кл. G 01 L 1/12, 04.09.75..

2. Иихайлов О.П., Цейтлин Л.Н.

Измерительные устройства в системах

-адаптивного управления станками. М., "Машиностроение", 1978, с. 84-85 (прототип). (54) (57) ИАГНИТОУПРУГИЙ ДАТЧИК УСИЛИЯ, содержащий многоэлементный сер- дечник, намагничивающие и перпендикулярные им измерительные обмотки, расположенные под углом 45 к направлению измеряемого усилия, причем намагничивающие обмотки соединены согласно, а измерительные — последовательно и согласно, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности за счет линеаризации выходной характеристики, намагничивающие и размещенные в параллельных плоскостях измерительные обмотки расположены в каждом первом элементе сердечника, а в каждом втором элементе расположены дополнительные обмотки, плоскости которых параллельны плоскостям измерительных обмоток, при этом дополнительные обмотки включены последовательно и согласно с измерительными.

1173209

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть применено в весоизмерительных устройствах и в устройствах измерения усилий прокатки.

Известен магнитоупругий датчик усилий, содержащий магнитопровод с размещенными на нем измерительной обмоткой, подключенной к регистрирующему прибору, и намагничивающей обмоткой, включенной в цепь питания, а также для повышения точности измерения путем улучшения линейности выходных характеристик дополнительную обмотку и узел коррекции, выполненный в виде контактирующего с основным дополнительного магнитопровода с обмотками и включенный последовательно в цепь дополнительной обмотки, а последняя расположена на основном магнитопроводе. При этом первичная обмотка узла коррекции включена параллельно первичной обмотке основного магнитопровода в цепь источника питания (1) .

Однако данный датчик характеризу ется во-первых, повьппенным потреблением мощности, которая необходима для питания первичной обмотки узла коррекции, во-вторых, пониженной статической устойчивостью, так как при неизменном поперечном сечении увеличивается высота датчика за счет узла коррекции, представляющего собой дополнительный магнитопровод, контактирующий с основным по плоскости, перпендикулярной направлению приложения нагрузки. А это в свою очередь, ограничивает верхний предел измеряемых усилий. Кроме того, осуществленный в датчике способ линеаризации снижает чувствительность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является многоэлементный магнитоупругий датчик, содержащий многоэлементный сердечник, набранный из листов электротехнической стали. В каждом элементе сердечника имеется четыре отверстия, в которые уложены взаимно перпендикулярно намагничивающая и измерительная обмотки, причем пло.косгО ти обмоток составляют угол 4э к направлению действия измеряемой сипы (21 .

Однако данное устройства характе изуется относительно невысокой точностью из-за нелинейности выходной

Щ характеристики. Возникает необходимость усложнения конструкции измерительного устройства, так как приходится вводить электронный блок линеаризации. Кроме того, датчики больших усилий характеризуются большой потребляемой мощностью, что объясняется работой сердечника данного датчика в режиме магнитного насьпцения для снижения вариации вьгходного сигнала. Так, например, для измерения усилий порядка 4-5 тыс.тс при частоте питающего напряжения 50 Гц необходим источник на 5 кВт.

Целью изобретения является уменьшение потребляемой мощности, повьппение точности измерения (при одновременном упрощении конструкции) за счет линеаризации выходной характеристики и повышения чувствительности датчика.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитоупругом датчике усилия, содержащем многоэлементный сердечник, намагничивающие и перпендикулярные им измерительные обмотки, о расположенные под углом 45 к направлению измеряемого усилия, причем намагничивающие обмотки соединены согласно, а измерительные — последовательно и согласно, намагничивающие и размещенные в параллельных плоскостях, измерительные обмотки расположены в каждом первом элементе сердечника, а в каждом втором элементе расположены дополнительные обмотки, плоскости которых параллельны плоскостям измерительных обмоток, при этом дополнительные обмотки включены последовательно и согласно с измерительными.

Ток намагничивания, создаваемый в обмотке намагничивания источником переменного тока, обуславливает магнитный поток в сердечнике датчика.

При этом схема соединения обмоток намагничивания отдельных элементов между собой такова, что существует поток самоиндукции, сцепленный только с намагничивающей обмоткой в каждом нечетном (четном) элементе, основной поток взаимоиндукции, сцепленный с намагничивающей и измерительной обмотками в каждом нечетном (четном) элементе, и поток взаимоиндукции, охватывающий все обмотки сердечника и проходящий через все его элементы.

Мючй, Р

Фю. Р

Составитель Н.Вовчук

Техред М.Пароцай

Корректор, В. Синицкая

Редактор М.Циткина

Заказ 5039/38 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

На фиг. 1 схематически изображен заявляемый магнитоупругий датчик усилий, на фиг. 2 — кривые зависимости выходных сигналов, снимаемых только с измерительной, только с дополнительной обмоток и с обеих обмоток, включенных последовательно, от величины измеряемого усилия.

Магнитоупругий датчик усилия (фиг. 1) состоит из трехэлементного сердечника 1, крайние (нечетные) элементы которого содержат намагничивающие 2 и 3 и измерительные 4 и 5 обмотки, плоскости которых взаимно перпендикулярны и ориентированы под углом 45 к направлению измеряемого усилия, а также из дополнительной обмотки 6, располагаемой в среднем (четном) элементе сердечника преимущественно в плоскости, параллельной плоскостям измерительных обмоток

4 и 5

При подключении намагничивающей обмотки датчика к источнику переменного тока и при разомкнутых измерительной и дополнительной обмотках в магнитопроводе появляется магнитный поток, сцепленный частично только с обмоткой намагничивания (поток самоиндукции), частично с обмоткой намагничивания и измерительной (ос-, 1. новной поток взаимоиндукции) и

173209 4 сцепленный со всеми обмотками дат-" чика.

При действии измеряемого усилия на торцовую часть поверхности сердечника магнитопровода происходит деформация магнитного потока. Потокосцепления измерительной и дополнительной обмоток изменяются таким образом, что их выходные характеристи10 ки обратны друг другу.

Суммарный сигнал, снимаемый с измерительной и дополнительной обмоток, включенных последовательно, является линейной функцией измеряеf5 мого усилия.

На фиг. 2 кривая 1 представляет собой зависимость сигнала, снимаемого с измерительной обмотки датчика, от измеряемого усилия, кривая 2—

20 зависимость сигнала, снимаемого с дополнительной обмотки датчика, от измеренного усилия, кривая 3 — зависимость сигнала, снимаемого с измерительной и дополнительной обмо25 ток при последовательном их включении.

Заявляемый магнитоупругий датчик усилий по сравнению с прототипом обеспечивает снижение потребляемой

3р мощности на 30-50Х и повышение точности характеристики и абсолютной чувствительности примерно вдвое.