Устройство для измерения давления

 

Изобретение относится к приборостроению . Цель изобретения - увеличение линейного участка выходной характеристики с одновременным уменьшением габаритов в направлении перемещения чувствительного элемента. При подаче в чувствительный элемент давления жесткий центр перемещается. В процессе перемещения якоря площадь торца среднего стержня магнитопровода останется полностью перекрытой якорем, площадь торца у одного из крайних стержней увеличивается, а у другого уменьшается. Магнитный поток, соответственно , в одном крайнем стержне увеличивается , а в другом уменьшается. Магнитопроводы и якоря идентичны по форме и конструкции . Перемещение якоря пропорционально измеряемому давлению, выходное напряжение датчика также пропорционально измеряемому давлению. 4 ил. ог ND 00 О5 СО 00

COI03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3842323/24-10 (22) 11.01..85 (46) 07.08.87. Бюл. № 29 (72) А. И. Иоффе (53) 531.787 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 187560, кл. G 01 1 9/10, 1964.

Патент Франции № 2284869, кл. G 01 1 9/10, !974.

Авторское свидетельство СССР № 263229, кл. G 01 1 9/10, 1966. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к приборостроению. Цель изобретения — увеличение линейного участка выходной характе„„SU„„1328698 А 1 ристики с одновременным уменьшением габаритов в направлении перемещения чувствительного элемента. При подаче в чувствительный элемент давления жесткий центр перемещается. В процессе перемещения якоря площадь торца среднего стержня магнитопровода останется полностью перекрытой якорем, площадь торца у одного из крайних стержней увеличивается, а у другого уменьшается. Магнитный поток, соответственно, в одном крайнем стержне увеличивается, а в другом уменьшается. Магнитопроводы и якоря идентичны по форме и конструкции. Перемещение якоря пропорционально измеряемому давлению, выходное напряжение датчика также пропорционально измеряемому давлению. 4 ил.

1328698 (3) У=оФ uV2, Up= U6 I + 62з (6) Изобретение относится к приборам для измерения давления.

Целью изобретения является увеличение линейного участка выходной характеристики с одновременным уменьшением габаритов в направлении перемещения чувствительного элемента.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 2 — разрез Б — Б на фиг. 1; на фиг. 4 — электрическая схема устройства.

Устройство содержит упругий чувствительный элемент 1 в форме мембраны, два идентичных трехстержневых ма гн итопровода 2 и 3, на средних стержнях которых расположены обмотки 4 и 5 возбуждения (первичные), подключенные параллельно к источнику питания, а на крайних стержнях — две пары сигнальных обмоток 6 7, и 8, 9 (вторичные), соединенные между собой последовательно, два якоря 10 и 11, жестко закрепленные на стержне 12 чувствительного элемента симметрично относительно его центра, корпус 13, на котором закреплены магнитопроводы 2 и 3 и чувствительный элемент 1, закрываемые кожухом 14.

Якоря 10 и 11 выполнены в виде пластины, профиль каждой из которых образуется двумя прямоугольными участками, смещенными относительно прилегающих боковых поверхностей на величину, равную шагу стержней магнитопровода. Оба якоря располагаются относительно магнитопроводов 2 и

3 таким образом, что при давлении, равном нулю, они перекрывают половину площади торцов крайних стержней магнитопроводов и всю площадь средних стержней, т. е. суммарная ширина прямоугольных участков каждой пластины равна удвоенной толщине стержней магнитопроводов.

Обмотки 4 и 5 возбуждения подклк>чаются параллельно к источнику переменного тока, две сигнальные обмотки (вторичные) на каждом из магнитопроводов соединены между собой встречно, а пары сигнальных обмоток — последовательно.

Устройство работает следующим образом.

При включении питания в обмотках возбуждения (первичных) протекает ток 1, который возбуждает магнитный поток, проходящий через средний стержень магнитопровода, якорь и крайние стержни, пронизывая вторичные обмотки. При этом в них наводится напряжение где ь — частота напряжения питания;

Ф вЂ” магнитный поток, пронизывающий вторичную обмотку; .w2 †чис витков во вторичной обмотке.

При подаче в чувствительный элемент давления P жесткий центр чувствительного элемента 1 перемещается, изменяя положение якорей относительно магнитопроводов.

В процессе перемещения якоря площадь торца среднего стержня магнитопроводов остается полностью перекрытой якорем, а площадь торца у одного из крайних стержней увеличивается, у другого уменьшается.

Следовательно, магнитный поток Ф в одном крайнем стержне увеличивается, а в другом уменьшается.

Зависимость магнитного потока Ф от перемещения якоря h

MI I po(cosh)

5 где 1 — ток в первичной обмотке;

wI — число витков в первичной обмотке;

RM — магнитное сопротивление воздушного зазора между якорем и крайним

20 стержнем магнитопровода Rì=

b(co+- h)

Коо

b — ширина торца стержня магнитопровода;

25 cp — половина высоты торца магнитопровода;

6 — длина воздушного зазора между якорем и торцом магнитопровода; ро — магнитная проницаемость воздуха.

Знак «+» перед 6 соответствует увелиЗ0 чению плогцади перекрытия торца стержня, знак « — » -- уменьшению. Подставив (2) в (1), получают напряжения, наводимые в сигнальных обмотках. Для обмоток 7 и 9, размещенных на стержнях, у которых при перемегцении якоря площадь перекрытия якорем

35 торца стержня магнитопровода увеличивается, напряжение равно

b(co+h)

1 I — KI2! I W2I I PP Г

4О Для обмоток 6 и 8, у которых при перемещении якоря площадь перекрытия якорем торца стержня уменьшается, напряжение равно

b(co — h) (. 2 = < > 2 I GII 2 I !12 Π(4) 45

На концах пары сигнальных обмоток, соединенных встречно

Uь= UI U2. (5) Так как пары сигнальных обмоток на

50 магнитопроводах 2 и 3 соединены последовательно, то выходное напряжение датчика равно

55 где Уы и U&2 — напряжения на концах сигнальных обмоток магнитопроводов 2 и 3 соответственно.

1328698

Ug=2(ox i avglp.0 ° — = К вЂ”, и

b 6 (7) U„=2К- -.

h (8) Формула изобретения

72 fg

Фиг.2

Фиг. 1

Фиг. 3

Подставив (3) и (4) в (5), получают где К=2соы|ыг!ро — постоянный коэффициент.

Так как магнитопроводы 2 и 3 и якоря

10 и !1 идентичны по форме и конструкции, то Уь=Уи.Уи. Отсюда из (7) и (6) получают

Таким образом, поскольку перемещение якоря h пропорционально измеряемому давлению, то, следовательно, выходное напряжение датчика U, также пропорционально измеряемому давлению.

Устройство для измерения давления, содержа гцее дифференциально-трансформаторный датчик перемещений, выполненный в виде двух трехстержневых магнитопроводов с первичными обмотками, расположенными на средних стержнях, вторичными обмот5 ками, соединенными встречно, и якоря, жестко закрепленного на чувствительном элементе, выполненном в форме мембраны, отличающееся тем, что, с целью увеличения линейного участка выходной характеристики с одновременным уменьшением габаритов в направлении перемещения чувствительного элемента, первичные обмотки подключены параллельно, отдельные пары вторичных обмоток, расположенные на крайних стержнях каждого из магнитопроводов, сое15 динены между собой последовательно, а якорь выполнен в виде двух пластин, каждая из которых состоит из двух прямоугольных участков, смещенных по прилегающей боковой стороне на величину, равную шагу стержней магнитопровода, причем суммарная ширина прямоугольных участков каждой пластины равна удвоенной толщине стержней магнитопроводов.

1328698

Составитель E. Никитин

Редактор О. Юрковецкая Техред И. Верес Корректор А. Обручар

Заказ 3477/45 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4