Индуктивно-трансформаторный датчик перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью расширение функциональных возможностей индуктивно-трансформаторного датчика перемещений, который содержит неподвижный магнитопровод, выполненный в виде соединенных перемычками центрального стержня 1 и расположенных симметрично относительно него в двух взаимно перпендикулярных плоскостях остальных одинаковых стержней 2-5. На центральном стержне 1 размещена обмотка 10 возбуждения, а на крайних стержнях 2-5 размещены вторичные обмотки 11-14 измерения, соединенные попарно-последовательно. Внутри каждой пары 11-13 и 12-14 обмотки включены встречно. При линейном или угловом перемещении якоря 15, выполненного в виде крестовины, изменяются площади перекрытия его поперечинами 16-19 обмоток в парах 11-13 и 12-14, вследствие чего изменяются сопротивления магнитных цепей этих обмоток. Благодаря этому напряжения на выходе пар обмоток 11-13 и 12-14, являющиеся выходным сигналом датчика, пропорциональны величине перемещения якоря 15, связанного с объектом контроля, а полярность выходного сигнала датчика определяет направление этого перемещения. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 ((9) S U (III (51)4 6 01 В 7/001 7/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР! (21) 4358860/25-28 (22) 05. О1. 88 (46) 23.10.89. Бюл. М 39 (72) Ю.П.Брандин, И.В.Блинов, Д.С.Люблинский и Л.Г.Цибульская (53) 621.317.39:631.71 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н 665202, . G 01 В 7/00, 1975. (54) ИНДУКТИВНО-ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ

ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ .(57) Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью расширение функциональных возможностей индуктивно-трансформаторного датчика перемещений, который содержит неподвижный магнитопровод, выполненный в виде соединенных перемычками центрального стержня 1 и расположенных симметрично относительно него в двух взаимно перпендикулярных плоскостях остальных одинаковых стержней 2-5.

На центральном стержне 1 размещена обмотка 10 возбуждения, а на крайних стержнях 2-5 размещены вторичные обмотки 11-14 измерения, соединенные попарно-последовательно. Внутри каждой пары 11-13 и 12-14 обмотки включены встречно. При линейном или угловом перемещении якоря 15, выполненного в виде крестовины, изменяются пло- . щади перекрытия его поперечинами 1619 обмоток в парах 11-13 и 12-14, вследствие чего изменяются сопротив . ления магнитных цепей этих обмоток.

Благодаря этому напряжения на выход . пар обмоток 11-13 и 12-14, являющ 1еся выходным сигналом датчика, пропорциональны величине перемещения якоря 15, связанного с объектом контроля, а полярность выходного сигнала датчика определяет направление этого перемещения. 6 ил.

1516747

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля перемещения различных объектов в частности к робототехнике

5 и автоматизированных линиях.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей индуктивно-трансформаторного датчика перемещений за счет получения информа-10 ции также и по углу поворота благодаря конструкции якоря, обеспечивающей изменение проводимости магнитной цепи датчика как при линейных, так и при угловых перемещениях якоря, связанно- 15 го с объектом контроля.

На фиг. 1 показано схематично конструктивное выполнение индуктивнотрансформаторного датчика перемещений; на фиг.2-4 - работа датчика при измерении линейных перемещений; на фиг.56 - то же, при измерении угловых перемещений.

Индуктивно-трансформаторный датчик перемещений содержит неподвижный маг- > нитопровод, выполненный в виде центрального стержня 1 и расположенных симметрично относительно него в двух взаимно перпендикулярных плоскостях четырех одинаковых стержней 2-5.Центральный стержень 1 и стержни 2-5 соединены перемычками 6-9. На центральном стержне 1 размещена первичная обмотка

10 возбуждения, а на остальных стержнях 2-5 — вторичные обмотки 11-14 измерения, соединенные попарно-после35 довательно. Внутри каждой пары обмоток 11-13 и 12-14 они включены встречно. Напротив стержней 1-5 установлен якорь 15, выполненный в виде крестови40 ны, поперечины 16-19 которой имеют ширину, равную ширине стержней магнитопровода, и длину, равную расстоянию между центрами сечений взаимно противоположных крайних стержней 2, 4 и

«5

5 магнитопровода. Якорь 15 установлен с возможностью линейных перемещений по двум координатам, а также с воэможностью вращения вокруг оси, совпадающей с осью симметрии центрального стержня 1, при этом оси симметрии поперечин 16-19 якоря 15 смещены относительно его центра вращения на половину своей ширины. Каждая пара обмоток 11-13 и 12-14 обеспечивает регистрацию смещения якоря 15 вдоль 55 одного из взаимно перпендикулярных направлений или его поворота по или против часовой стрелки.

Индуктивно-трансформаторный датчик перемещений работает следующим образом.

В исходном положении поперечины

16-19 крестовины якоря 15 параллельны перемычкам 6-9 магнитопровода и перекрывают одинаковую площадь обмоток

11- 14 измерения, размещенных на стержнях 2-5 (фиг.2). Сопротивления магнитных цепей для обмоток измерения в каждой паре 11-13 и 12-14 обмоток равны, вследствие чего магнитным потоком, создаваемым первичной обмоткой

10 на всех обмотках измерения, наводятся одинаковые по величине ЭДС.

Поэтому выходной сигнал датчика, снимаемый с каждой из пар обмоток измерения, равен нулю. При линейном перемещении якоря 15, например, к стержню 3 площадь перекрытия поперечиной

17 обмотки 12 измерения увеличивается, а площадь перекрытия поперечиной

19 обмотки 14 измерения уменьшается (фиг.3), вследствие чего сопротивление магнитной цепи обмотки 12 уменью шается, а сопротивление магнитной цепи обмотки 14 увеличивается. На обмотках 12 и 14 одной пары наводятся различные по величине ЭДС, вследствие чего на выходе датчика появляется выходной сигнал, величина которого пропорциональна величине перемещения якоря 15 по одной линейной координа-.. те, а знак указывает направление перемещения якоря 15 по этой координате.

Аналогичным образом датчик работает при измерении перемещения по другой линейной координате (фиг.4).

При этом изменяются площадь перекрытия поперечиной 16 обмотки 11 измерения и площадь перекрытия поперечиной

18 обмотки 13 измерения, вследствие чего на выходных зажимах пары обмоток

11, 13 появляется выходной сигнал датчика, величина которого пропорциональна перемещению якоря 15 по другой линейной координате, а знак определяет направление этого перемещения.При угловом перемещении якоря 15, например по часовой стрелке (фиг.5), вокруг оси симметрии центрального стержня увеличивается площадь перекрытия поперечиной 19 якоря обмотки 14 и увеличивается площадь перекрытия поперечиной 18 якоря обмотки 13, вследствие чего сопротивления магнитных цепей обмоток 13 и 14 уменьшаются, а

12

76 иг.3 фие. 5

5 151674 сопротивления магнитных цепей обмоток

11 и 12 увеличиваются. На выходных зажимах пар обмоток 11, 13 и 12, 14 появляются выходные напряжения про5 порциональные углу поворота якоря 15.

При изменении направления поворота полярность выходного напряжения датчика меняется на противоположную (фиг.6) ° ! 10

Благодаря конструкции якоря обеспечивается изменение сопротивления магнитной цепи датчика как при линейных двух координатных перемещениях, так и при угловых перемещениях якоря, связанного с объектом контроля, что расширяет функциональные возможности индуктивно-трансформаторного датчика перемещений.

20 формула изобретения

Индуктивно-трансформаторный датчик перемещений, содержащий неподвижный магнитопровод, выполненный в виде сое 2g диненных перемычками центрального

6 стержня и расположенных симметрично относительно него в двух взаимно пеопендикулярных плоскостях четырех одинаковых стержней, размещенную на центральном стержне первичную обмотку, размещенные на остальных четырех стержнях соответствующие вторичные обмотки и установленный с возможностью перемещения ферромагнитный якорь, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей датчика за счет получения информации также и по углу поворота, якорь выполнен в виде крестовины, поперечины которой имеют ширину, равную ширине стержней магнитопровода, и длину, равную расстоянию между центр .ми сечений взаимно противоположных крайних стержней магнитопровода, якорь установлен с возможностью вращения вокруг оси, совпадающей с осью симметрии центрального стержня, а оси симметрии поперечин якоря смещены относительно его центра вращения на половину своей ширины.