Датчик углового ускорения

 

Изобретение предназначено для использования в системах автоматического регулирования электроприводов постоянного тока в качестве датчика ускорений. Цель изобретения - расширение диапазона измерений. Для этого использован кольцевой трансформатор 11 с коаксиально расположенными обмотками 12 и 13, выполненный таким образом, что обмотка 12 может вращаться относительно обмотки 13, последняя подключена к источнику 17 переменного напряжения прямоугольной формы звуковой частоты. Для исключения скользящих контактов в цепи измерительной обмотки 6 использован«транс- Форматор 18 с коаксиально расположенными обмотками 19 и 20,. выполненный таким образом,, что обмотка 19 может вращаться относительно обмотки 20. Измерительная обмотка 6 соединена с .обмоткой 19 кольцевого трансформатора 18, обмотка 20 которого подключера к входу формирователя выходного. сигнала датчика, которым в данном случае является фазочувствительный выпрямитель 23. 5 ил. .i (О

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (б1) 4 G 01 Р 15/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

"С

4 ". г

ЬД л -.

1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3794412/24-10 (22) 27 ° 09.84 (46) 07.04.86. Бюл. ¹ 13 (71) Научно-производственное объединение "Черметавтоматика" (72) В.Л. Стефанович (53) 531.768(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 308362, кл. С 01 Р 15/08, 1971.

Авторское свидетельство СССР № 485387, кл. G 01 P 15/08, 1973.

I (54) ДАТЧИК УГЛОВОГО УСКОРЕНИЯ (57) Изобретение предназначено для использования в системах автоматического регулирования электроприводов постоянного тока в качестве датчика ускорений. Цель изобретения — расширение диапазона измерений. Для этого использован кольцевой трансформатор

11 с коаксиально расположенными обмотками 12 и 13, выполненный таким образом, что обмотка 12 может вращаться относительно обмотки 13, последняя подключена к источнику 17 переменного напряжения прямоугольной формы звуковой частоты. Для исключения скользящих контактов в цепи измерительной обмотки 6 использован. трансформатор 18 с коаксиально расположенными обмотками 19 и 20, выполненный таким образом,.что обмотка 19 может вращаться относительно обмотки 20.

Измерительная обмотка 6 соединена с обмоткой 19 кольцевого трансформатора 18, обмотка 20 которого подключена к входу формирователя выходного. сигнала датчика, которым в данном случае является фазочувствительный выпрямитель 23. 5 ил.

1273151

Изобретение относится к области измерений и предназначено для использования в системах автоматического регулирования электроприводов постоянного тока в качестве датчика уско- 5 рения.

Цель изобретения — расширение диапазона измерений.

На фиг. 1 изображен датчик ускорения, разрез; на фиг, 2 — электричес- 10

I кая схема датчика; на фиг. 3 — вращающийся статор с явнополюсным ротором, I поперечный разрез; на фиг. 4 и 5устройство электромагнитного демпфера.

Датчик содержит неподвижный корпус 15

1, в соосных подшипниках которого находятся цапфа вращающегося корпуса

2 и полый вал 3„ жестко соединенный с вращающимся корпусом 2. Свободньй конец полого вала 3, выходящий из 20 неподвижного корпуса 1, присоединен к концу того вала, ускорение которого измеряется. Во вращающемся корпусе 2 расположены соосно жестко соединенньй с этим корпусом статор 4, выполненный,шихтованным из электротехнической стали и с размещенными в нем обмотками возбуждения 5 и измерительной 6, причем магнитные оси обмоток смещены на 90 эл.град. и демпфер, включающий магнитную систему 7 с обмоткой 8 возбуждения, же-. стко соединенную с корпусом 2, и диск 9, жестко закрепленный на одном валу с явнополюсным ротором .10, вы-. полненным шихтованным и размещенным

35 в расточке статора 4.

Для исключения скользящих контактов в цепях питания обмоток возбуждения 5 статора 4 и 8 магнитной системы демпфера 7 использован кольцевой трансформатор 11 с коаксиально расположенными обмотками 12 и 13, выполненный таким образом, что внутренняя обмотка 12 с магнитопроводом

14 может вращаться с валом 3 относительно внешней обмотки 13 и магнитопровода 15, неподвижно закрепленных в корпусе 1. Внутренняя (вторичная) обмотка 12 кольцевого трансформатора 11 соединена с обмоткой 5 воз- 50 буждения статора 4 и через диод 16— с обмоткой 8 возбуждения ма.гнитной системы 7 демпфера. Внешняя (первичная) обмотка 13 трансформатора 11 подключена к источнику (блоку) 17 -55 переменного напряжения прямоугольной формы звуковой частоты, например, 1500 Гц.

Для исключения скользящих контактов в цепи измерительной обмотки 6 использован кольцевой трансформатор

18 с коаксиально расположенными обмотками 19 и 20, выполненньй таким образом, что внутренняя обмотка 19 с магнитопроводом 21 может вращаться с валом 3 относительно внешней обмотки 20 и магнитопровода 22, неподвижно закрепленных в корпусе 1.

Измерительная обмотка 6 вращающегося статора 4 соединена с внутренней (первичной) обмоткой 19 кольцевого трансформатора 18, внешняя (вторичная) обмотка 20 которого подключена к входу формирователя выходного сигнала датчика, которым в данном случае является фазочувствительный выпрямитель 23. .Провода, соединяющие внутренние обмотки 12 и 1 9 трансформаторов и 18 с обмотками возбуждения 5 и 8 и измерительной 6, размещены внутри полого вала 3.

Датчик работает следующим образом.

При вращении полого вала 3 в подшипниках неподвижного корпуса 1 вместе с этим валом вращается и корпус

2. При равномерном вращении корпуса

2 или его неподвижном состоянии ротор под действием потока возбуждения, создаваемого обмоткой 5 возбуждения, получающей питание от источника 17 через трансформатор 11, зани мает по отношению к обмотке 6 такое положение, когда пронизывающий ее магнитный поток равен нулю, и ЭДС в этой обмотке также равна нулю. При ускоренном вращении датчика динамический момент, необходимый для ускоренного вращения ротора 10, диска

9 демпфера и их вала создается электромагнитным моментом, действующим на ротор 10 со стороны статора 4 через посредство магнитного потока возбуждения, При этом ротор 10 поворачивается на некоторый угол относительно положения при равномерном вращении, силовые линии магнитного потока возбуждения в расточке статора 4 деформируются, приобретая форму латинской буквы 5 и пронизывают витки измерительной обмотки 6. В измерительной обмотке 6 наводится переменная ЭДС величина которой пропорциональна углу поворота ротора 10. Этот угол пропорционален электромагнитному моменту, передаваемому ротору IO от статора 4 при ускоренном движении, 1223151 а электромагнитный момент пропорционален ускорению. Таким образом, угол поворота ротора 10 относительно статора 4 определяется величиной ускорения статора 4.

Пропорциональная зависимость между ЭДС в измерительной обмотке 6 и ускорением вала 3 задатчика и жестко связанного с ним статора 4 достигается путем подбора конфигурации полюсов ротора 10. ЭДС измерительной обмотки 6 преобразуется с помощью трансформатора 18 и фазочувствительного выпрямителя 23 в выходное постоянное напряжение, величина которого пропорциональна ускорению вала 3 датчика, а полярность определяется знаком ускорения. При резких изменениях ускорения процесс поворота ротора 10 относительно статора может носить колебательный характер. Для придания процессу поворота ротора 10 относительно статора 4 аперидиодического характера служит электромагнитный демпфер.

l" .Одновременно с поворотом ротора 10 относительно статора 4 диск демпфера:

9 поворачивается относительно полю.сов магнитной системы 7, обмотка 8 возбуждения которой подключена через выпрямитель 16 к вторичной обмотке 12 трансформатора 11 и пересекает магнитные потоки между полюсами этой системы. Взаимодействие токов, возникающих в диске 9 демпфера и магнитных потоков между полюсами магнитной системы 7, создает момент сопротивления вращению диска 9 относительно магнитной системы 7, пропорциональной относительной скорости вращения.

Таким образом, электромагнитный момент, передаваемый от вращающего5 ся статора 4 к ротору 10, уравновешивается ускоряющим моментом, приложенным к ротору 10, и моментом сопротивления вращения диска 9 демпфера относительно магнитной системы 7. формула изобретения

Датчйк углового ускорения вала, содержащий корпус, статор из магнитного материала с однофазной обмоткой возбуждения и измерительной обмоткой, ротор, блок питания и формирователь выходного сигнала датчика, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений он снабжен двумя кольцевыми трансформаторами и электромагнитным демпфером, выполненным из диска и магнитной системы с обмоткой возбуждения, причем статор жестко соединен с валом и магнитной системой, ротор выполнен явнополюсным и жестко соединенен с диском, первичные обмотки кольцевых трансформаторов установлены на неподвижном корпусе, а их вторичные обмотки на валу, блок питания через первый кольцевой трансформатор соединен с обмотками возбуждения статора и демпфера, а измерительная об35 мотка статора через второй кольцевой трансформатор соединена с формирователем выходного сигнала.

I223I5I

Составитель А. Астахов

Техред И.Попович

Корректор С. Шекмар

Редактор Е. Папп

Заказ 1707/48 Тираж 778

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

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