Датчик линейных перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повьпчение точности и расширение диапазона измерений датчика линейных перемещений индуктивного типа, которьй содержит дифференциальную катушку 2 индуктивности , установленную с возможностью перемещения вдоль направляющей 10 под действием приводного механизма , состоящего из шагового двигателя 9 и винтовой передачи, вьшолненный в виде микрометрического винта 7 и гайки 8. Соосно с катушкой 2 индуктивности размещается ферромагнитный сердечник 6, связанный со штоком 5, предназначенным для присоединения к объекту контроля. В исходном положении катушка 2 располагается в среднем сечении по длине корпуса 1 датчика. В процессе измерения перемещений секции 3 и 4 катушки 2 поочередно под-. ключаются к измерительной с хеме и по соотношению величин сигналов определяется , Б каком положении относительно катушки 2 находится сердечник 6 датчика. Затем включается шаговый двигатель 9, который через винтовую передачу шагами известного размера перемещает катушку 2 в сторону сердечника . При каждом шаге снимаются показания датчика. Длина шага перемещения используется как эталонное перемещение при реализации тестового метода измерения перемещений. 1 ил. s (Л 00 Од Од СЮ Од vj

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 E 7 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4083850/25-28 (22) 26 ° 05.86 (46) 15.01.88. Бюл. ¹ 2 (71) Куйбышевский филиал Всесоюзного института по проектированию организации энергетического строительства

"Оргэнергострой" (72) Г.К.Скрипицын и В.С.Иванов (53) 621.317.39:531.71(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 469879, кл. G 01 В 7/00, 1972.

Агейкин Д.И. и др. Датчики контроля и регулирования. M.: Машиностроение, 1965, с.104, фиг ° 1.84. (54 ) ДАТЧИК ЛИНЕЙНЬЙ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности и расширение диапазона измерений датчика линейных перемещений индуктивного типа, который содержит дифференциальную катушку 2 индуктивности, установленную с возможностью перемещения вдоль направляющей 10 под действием приводного механизма, состоящего из шагового двигателя 9 и винтовой передачи, выполненный в виде микрометрического винта 7 и гайки 8. Соосно с катушкой 2 индуктивности размещается ферромагнитный сердечник 6, связанный со штоком 5, предназначенным для присоединения к объекту контроля. В исходном положении катушка 2 располагается в среднем сечении по длине корпуса 1 датчика.

В процессе измерения перемещений секции 3 и 4 катушки 2 поочередно под-. ключаются к измерительной схеме и по соотношению величин сигналов определяется, в каком положении относительно катушки ? находится сердечник

6 датчика. Затем включается шаговый двигатель 9, который через винтовую передачу шагами известного размера перемещает катушку 2 в сторону сердечника. При каждом шаге снимаются показания датчика. Длина шага перемещения используется как эталонное перемещение при реализации тестового метода измерения перемещений. 1 ил.

И -N

1, Ъ 4

40.

1 13

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений различных объектов.

Цель изобретения — повышение точности и расширение диапазона измерений sa счет совмещения тестового и нониусного методов измерения.

На чертеже изображена структурная схема датчика линейных перемещений, Датчик линейных перемещений содержит корпус 1, дифференциальную катушку 2 индуктивности с секциями 3 и 4, по оси которой перемещается подвижный шток 5 с закрепленным на нем ферромагнитным сердечником 6 ° В корпусе 1 параллельно продольной оси симметрии катушки 2 установлен микрометрический винт 7, образующий винтовув передачу с гайкой 8, закрепленной неподвижно на катушке 2 в ее поперечной плоскости симметрии. В корпусе 1 установлен также шаговый электродвигатель 9, выходной вал которого соединен с одним концом микрометрического винта 7, и направляющая 10 катушки 2. Шаговый электродвигатель 9, микрометрический винт 7 и гайка 8 образуют привод для перемещения катушки 2 индуктивности.

Датчик линейных перемещений работает следующим образом.

В исходном состоянии катушку 2 устанавливают так, что поперечная плоскость ее симметрии находится в некотором среднем положении относительно торцовых стенок корпуса 1. От этого. положения х отсчитывается

О измеряемое перемещение х. Таким образом, в датчике обеспечивается воэможность измерения как положительных, так и отрицательных перемещений. За положительное направление изменения х условно принимают направление, обозначенное стрелкой на чертеже.Под действием измеряемого перемещения х шток 5 с ферромагнитным сердечником 6 занимает некоторое положение внутри корпуса 1. При этом сердечник 6 может оказаться как внутри катушки 2, так и вне ее. По сигналу с блока управления (не показан) к измерительной схеме (не показана) последовательно подключают секции 3 и 4 катушки 2 индуктивности и сравнивают снимаемые с них электрические сигналы N, и N z .Соотношение М, -11, означает, что сер66867 2 дечник 6 либо находится слева от катушки 2,либо большая его часть вдвинута в секцию 3. По сигналу с блока

5 управления включается шаговый двигатель 9, вал которого поворачивается на строго определенный угол, что обеспечивает смещение катушки 2 с помощью винтовой передачи по направляющим 10 на один шаг .4 в направлении сердечника 6. В новом положении катушки 2 индуктивности вновь производят измерение и сравнение сигналов N и 1 секций 3 и 4.

1г Описанная процедура повторяется до тех пор, пока не устанавливается соотношение И ) И . Это означает, что в результате йоследнего п-ro шага поперечная плоскость симметрии

20 катушки. 2 перешла середину сердеч ника 6. Число и шагов 6 катушки 2, а также значения N и N соответствующие каждому предшествующему шагу катушки 2, запоминаются. Сигналы

25 N q, И, N u N соответствуют следующему взаимному расположению ферромагнитного сердечника и включенной секции катушки 2.

При аппроксимации выходной харак30 теристики датчика параболической зависимостью с коэффициентами .à, b и с преобразования можно определить значение измеряемого перемещения х в следующем виде:

Из этого выражения следует, что нестабильные коэффициенты а, b и с функции преобразования датчика не. входят в конечное выражение для х, благодаря чему снижаются составляющие систематической погрешности: аддитивная, мультипликативная и riorрешность нелинейности, связанные с изменениями коэффициентов с, Ъ и а соответственно.

Следует подчеркнуть, что в датчике линейных перемещений при определении каждого значения х используются две пары сигналов, снимаемых с секций 3 и 4 дифференциальной катушки 2 индуктивности в моменты нахождения ее в положениях, наиболее близких (с точностью до 6) к положению, симметричному относительно сердечника 6. Эти точки, соответствувщие середине рабочего участка катушки 2 индуктивности, характеризуются миСоставитель Л. Гуськов

Техред M. Дидык Корректор М. Шароши

Редактор А.Ревин

Тираж 680 Подписное

ВНИНПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6825/40

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

3 13668 нимальной погрешностью аппроксимации, что обеспечивает дополнительное повышение точности измерения перемещений.

Значительное расширение диапазо5 на измерения в датчике обеспечивается за счет дискретных смещений катушки 2, число maros п которых практически не ограничено, благодаря чему катушка всегда "отыщет" сердечник, обеспечив измерение текущего значения х.

В датчике линейных перемещений фактически реализуется нониусный метод измерения. При этом основная составляющая измеряемого перемещения, равная п ь 1 точно фиксируетбя путем счета числа п дискретных шагов ка- 20 тушки 2, а величина перемещения оп ределяется с повышенной точностью благодаря реализации тестового метода измерения.

67 4

Формула изобретения

Датчик линейных перемещений, содержащий корпус, двухсекционную дифФеренцирующую катушку индуктивности, установленную с возможностью перемещения в направлении ее продольной оси, размещенный соосно в катушке ферромагнитный сердечник со штоком, предназначенным для связи с объектом контроля, и привод для перемещения катушки индуктивности, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона изйерений, привод катушки выполнен в ниде шагового электродвигателя и винтовой передачи, гайка которой закреплена на катушке индуктивности в ее поперечной плоскости симметрии, а микрометрический винт которой кинематически связан с валом шагового электродвигателя и установлен в корпусе параллельно продольной оси катушки индуктивности.