Бесконтактный индуктивный датчик

 

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности бесконтактного датчика расстояния до поверхности объекта за счет уменьшения влияния межвитковой емкости его обмоток при колебаниях температуры окружающей среды. Датчик содержит рабочую катушку 4 индуктивности, обращенную к объекту контроля, и удаленную от него компенсационную катушку 6, которые размещены в кожухе 12. Две электропроводные пластины 22 и 23, разделенные третьей пластиной 24, образуют дифференциальный конденсатор переменной емкости, размещенный в кожухе 12 со стороны компенсационной катушки и включенный параллельной обеим катушкам датчика. Благодаря изменению емкости обеих половин этого конденсатора при температурных деформациях датчика обеспечивается компенсация нестабильности его реактивных параметров. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Д11 4 С О1 В 7/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 1314225 (21) 4349848/25-28 (22) 25,12.87 (46) 30.07.89. Бюл. У 28 (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР (72) С.И.Черных, Н.И.Севостьянов, И.А.Кирпиченко, Ю.В.Скорынин и

Ю.К.Наследышев (53) 621.317.39.531.71 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1314225, кл. С О1 В 7/14, 1985 ° (54 ) БЕСКОНТАКТНЫЙ ИНДУКТИВНЫЙ ДАТЧИК (57) Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности бесконтактного датчика расстояния до поверхности объекта. ЯО 1497448 А 2

2 за счет уменьшения влияния межвитковой емкости его обомоток при колебаниях температуры окружающей среды.

Дат шк содержит рабочую катушку 4 индуктивности, обращенную к объекту контроля, и удаленную от него компенсационную катушку 6, которые размеще. ны в кожухе 12. Две электропроводные пластины 22 и 23, разделенные третьей пластиной 24, образуют дифференциаль" ный конденсатор переменной емкости, размещенный в кожухе 12 со стороны компенсационной катушки и включенный параллельной обеим катушкам датчика.

Благодаря изменению емкости обеих половин этого конденсатора при температурных деформациях датчика обеспечивается компенсация нестабильности его реактивных параметров. 2 ил. !

5 27 !4 !В

149744

ИзоЬретение относится к измерительной технике, может быть использовано для измерения расстояния до поверхности объектов из электропровод5 ного или ферромагнитного материала и является усовершенствованием известного датчика по авт.св. N - 1314225.

Целью изобретения является повышение точности индуктивного датчика пу- 10 тем уменьшения влияния изменений межвитковой емкости его обмоток при колебаниях температуры окружающей среды.

На фиг. 1 представлен индуктивный датчик расстояния до поверхности 15 рбъекта, общий вид; на фиг. 2 — электрическая схема замещения.

Бесконтактный индуктивный датчик содержит втулку 1, выполненную в виде полого цилиндра. С компенсационным ?О концом втулки жестко связано полукольцо 2, установленное эксцентрично и имеющее поперечную прорезь 3, выполненную с углом наклона около 5 . Во втулке 1 размещены соосно расположен- 25 ные измерительная .катушка 4 с тороИдальным сердечником 5 и компенсационная катушка 6 с тороидальным сердечником 7. Сердечники 5 и 7 имеют ра1 диальные щели 8 и 9, в которых размещены немагнитные электропроводящие пластины 10 и 11, обеспечивающие формирование магнитного поля в щелях.

Цилиндрическая втулка 1 размещена в кожухе 12, который жестко прикреп- З5 лен к втулке со стороны измерительной катушки 4 и отделен от нее на других участках с помощью сепаратора 13, Внутри кожуха 12 у его свободного конца установлена с возможностью по- 40 ворота вокруг оси датчика дополнительная втулка 14, в пазу которой жестко закреплена упругая пластина 15, фиксированная на втулке 14 кольцом 16 и проходящая через поперечную прорезь 5

3. В средней части пластины 15 в зоне щели 9 жестко закреплен подстроечный магнитный шунт 17. Дополнительная втулка 14 связана с кожухом 12 посредством гайки 18 и кольца 19, жестко связанного с этой гайкой штифтами

20. В торцовой части кольца 19 жестко закреплена выполненная из диэлектрического материала шайЬа 21, отделяющая две электропроводные пластины 22 и 23, между которыми помещена третья электропроводная пластина 24.

Эти пластины образуют дифференциальный конденсатор переменной емкости.

8 4

Пластина 24 закреплена в кольце 25, выполненном из деэлектрического материала и жестко связанном с втулкой

1. Пружина 26 обеспечивает механический контакт дополнительной втулки

14 н гайки 18 с постоянным заранее заданным усилием, Для стопорения втулки 14 и гайки 18 после установки датчика на нуль (балансировки его измерительной и компенсационной частей) служат винты 27. Электрически датчик выполнен по полумостовой измерительной схеме (фиг. 2). Первая пластина 22 конденсатора переменной емкости, оЬращенная к магнитному шунту 17 датчика, соединена с концом измерительной катушки 4, его вторая пластина 23 соединена с концом компенсационной катушки 6, а третья промежуточная пластина 24 подключена к точке соединения начал катушек 4 и 6. Полное сопротивление кажцой ин-, дуктивной катушки датчика определяется выражением

R + (1 L; 2 с(2 2.

С+мС1.— 1

1 где С

С 2ь активное сопротивление обмотки катушки; индуктивность катушки; круговая частота напряжения питания; межвитковая емкость катушки; емкость секции дифференциального конденсатора, подключенной к катушке.

Для обеспечения температурной ком-пенсации кожух 12 датчика должен быть изготовлен из материала с температурным коэффициентом линейного расширения, превышающим этот коэффициент материала втулки 1. В процес-.-: се настройки датчика путем поворота гайки 18 добиваются наиболее полного выполнения условия

+ С

1И

const (2)

С „+С„ а поворотом втулки 14, приводящим к изменению степени изгиба упругой пластины 15, добиваются наиболее полного выполнения условия

L,П „= const

1497448 где L — индуктивность измерительной и катушки; — индуктивность компенсационной катушки;

С, „- межви тк ов ая емко с ть измерительной катушки;

С вЂ” межвитковая емкость компен к сационной катушки;

С „- емкость секции дифференци- 10 ального конденсатора, электрически подключенной к измерительной катушке;

С вЂ” емкость секции дифференциУк ального конденсатора, элект- 15 рически подключенной к ком-! .пенсационной катушке, J в заданном температурном диапазоне эксплуатации датчика. Найденные положения гайки 18 и шунта 17 фикси- 20 руются путем стопорения гайки 18 и втулки 14 винтами 27.

Настроенный датчик работает следующим образом. 2S

При изменении положения контролируемого объекта меняется величина зазора между ним и сердечником измерительной катушки 4, что приводит к разбалансу измерительной схемы,. по 30 которому судят о величине расстояния до поверхности объекта. При повышении . температуры окружающей среды происходит нагрев обмотки и сердечника измерительной катушки 4, что приводит к увеличению ее межвитковой емкости

С1„ и индуктивности L„. Однако одновременно происходит также нагрев цилиндрической втулки 1 и кожуха 12 датчика. Вследствие тоro, что их тем- 40 пературные удлинения будут различны-. ми, пластина 15 изогнется таким образом, что шунт 17 переместится в направлении к сердечнику 7 компенсационной катушки 6, а промежуточная пластина 24 дифференциального конден1сатора переместится ближе к пластине

23, электрически соединенной с выходом компенсационной катушки 6. Благодаря этому индуктивность Ь < компенсационной катушки 6 и емкость С „ секции дифференциального конденсатора, электрически подключенная к этой катушке 6, также увеличивается, а емкость С „ дифференциального конденсатора уменьшается, что уменьшает температурную погрешность датчика и повышает точность измерения в заданном диапазоне температур.

Формула из обретения

Бесконтактный индуктивный датчик по авт.св. Р t314225, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности путем уменьшения влияния изменений межвитковой емкости при колебаниях температуры окружающей среды, он снабжен дифференциальным конденсатором переменной емкости, размещенным в кожухе со стороны компенсационной катушки две плоские электропроводные пластины которого закреплены на кожухе, одна из них обращена к магнитному шунту и соединена с концом измерительной катушки, вторая соединена с концом компенсационной катушки, а третья размещена между первыми двумя, закреплена на втулке и подключена к точке соединения начал обеих катушек.

1497448

Составитель Т.Бычкова

Техред N.Ходанич Корректор Э.Лончакова

Редактор Н. Горват

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

Заказ 4429/41 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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