Двухкоординатный преобразователь угловых перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель - повышение точности двухкоординатного преобразователя угловых перемещений в условиях различных силовых воздействий по обеим измерительным координатам. Преобразователь содержит полушаровой электропроводный элемент 3, установленный с возможностью поворота относительно двух координатных осей внутри полого корпуса 1, имеющего секторный вырез для вывода наружу рукоятки 4, связывающей элемент 3 с объектом контроля. Элемент 3 опирается на пять скользящих опор, каждая из которых выполнена в виде взаимодействующих между собой сердечника и пружины, размещенных в пазах 6,7 корпуса 1. Расположенная в центре опора имеет шаровой сердечник, а расположенные диаметрально противоположно по периферии плоской поверхности шарового элемента 3 сердечники 12,13 выполнены в виде четырех последовательно соединенных участков. Первый и третий из них выполнены коническими, а второй и четвертый - цилиндрическими. Пары диаметрально расположенных пружин 8,9 имеют различную жесткость, что позволяет обеспечивать одинаковые перемещения сердечников опор, выполняющих одновременно функции сердечников катушек 10 индуктивности, образующих датчик положения элемента 3, при различных силовых воздействиях по каждой из измерительных координат. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 7 30 г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

- C(«+ +v.дЯ 7 !

76

:7

; 4

-7.

76

, 77 74 6

Ф г 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2I) 4435764/25-28 (22) 06.06.88 (46) 15.10.90. Бюл. № 38 (71) Куйбышевский авиационный институт им. акад. С. П. Королева (72) Н. E. Конюхов, Ю. А. Янышев,:

Ю. С. Дмитриев, В. Н. Буров, В. П., Школин и А. Н. Петров (53) 621.317.39:531.71 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1379608, кл. G 01 В 7/30, 1988. (54) ДВУХКООРДИНАТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ Ь УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕШ ЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель — повышение точности двухкоординатного преобразователя угловых переме7цений в условиях различных силовых воздействий по обеим измерительным координатам. Преобразователь содержит полушаровой электропроводный элемент 3, установленный с возможностью поворота относительно двух координатных осей внутри полого корпуса 1, имеющего

„„SU„„1599647 А 1

2 секторный вырез для вывода наружу рукоятки 4, связывающей элемент 3 с объектом контроля. Элемент 3 опирается на пять скользящих опор, каждая из которых выполнена в виде взаимодействующих между собой сердечника и пружины, размещенных в пазах 6 и 7 корпуса I. Расположенная в центре опора имеет шаровой сердечник, а расположенные диаметрально противоположно по периферии плоской поверхности шарового элемента 3 сердечники 12 и 13 выполнены в виде четырех последовательно соединенных участков. Первый и третий из них выполнены коническими, а второй и четвертый — цилиндрическими.

Пары диаметрально расположенных пружин

8 и 9 имеют различную жесткость, что позволяет обеспечивать одинаковые перемещения сердечников опор, выполняющих одновременно функции сердечников катушек 10 индуктивности, образующих датчик положения э.7емента 3, при различных силовых воздействиях по каждой из измсрительных координат. 2 ил.

1599647

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах управления перемещением подвижных объектов, например, в автомобилях, станках, летательных аппаратах.

Целью изобретения является повышение точности преобразования двухкоординатного преобразователя в условиях различных силовых воздействий по обеим координатам при сохранении надежности функционирования благодаря созданию различных усилий перемещением сердечников в катушках индук тивности.

На фиг. 1 схематично изображен двухкоординатный преобразователь угловых перемещений; на фиг. 2 — — схема расположения опор подвижного элемента преобразователя.

П реобразователь угловых перемещений содержит разъемный полый диэлектрический корпус 1, имеющий секторный вырез 2 с углом у при вершине сектора. В полости корпуса 1 размещен с возможностью перемещенияя электро п ров одн ы и пол уш а ров ой элемент 3 с радиусом R, к которому прикреплена одним концом рукоятка 4 для связи с объектом контроля. Другой конец рукоятки расположен в секторном вырезе 2 корпуса 1. Полушаровой элемент 3 размещен на пяти скользящих опорах, каждая из которых выполнена в виде взаимодействующих между собой сердечников пружин, установленных в соответствующих пазах в дне корпуса 1. Паз 5 расположен в центре симметрии полушарового элемента 4, а остальные пары пазов 6 и 7 расположены диаметрально противоположно по его периферии. Пары диаметрально противоположно расположенных в этих пазах пружин 8 и 9 имеют различную жесткость. В парах пазов 6 и 7 соосно с ними установлены четыре идентичные катун ки 10 индуктивности вихретокового датчика положения электропроводного шарового элемента 3, которые попарно соединены последовательно-встречно. Катушки 10 индуктивности установлены в этих пазах корпуса 1 на одинаковых расстояниях от плоской поверхности полушарового элемента 3 и имеют радиус Р и высоту т. Сердечник 11 центральной опоры выполнен шаровым. Сердечники 12 и 13 остальных опор выполняют одновременно функции сердечников катушек индуктивности и каждый из них образован четырьмя последовательно расположенными участками 14 — 17. Первый и третий участки 14 и !6 этих сердечников имеют коническую форму и длину L ç)Rstnó+R . Угол

О конусности этих участков определяется в зависимости от предъявляемых;-ребований к габаритам и чувствительности датчика и может быть выбран исходя из следующего выражения:

Я> агля

Второй и четвертый участки 15 и 17 сердечников опор имеют цилиндрическую форму с различающимися в два раза диаметрами. Диаметр dq=LisinO участка 15 и его длина L> определяются требуемой угловой зоной нечувствительности у, преобразователя к угловым перемещениям из выражения

И)т+2Пцу,, где l(Rcosy. Диаметр d4 участка 17 сердечников опор равен d4=

=2LqsinO, а его длина L4)d4.

П реобразователь работает следующим образом.

В исходном состоянии рукоятка 4 занимает положение, пер пендикул ярное относ ительно плоскости установки катушек 10 ин15 дуктивности. При питании этих катушек напряжением высокой частоты наведенные от создаваемых магнитных полей вихревые токи, протекающие по поверхности участка 15 электропроводящих сердечников 12 и 13, равны, поскольку геометрические параметры этих участков 15, в центре которых установлены катушки 10 индуктивности, одинаковы. Нулевые и близкие к нулю напряжения на выходе преобразовател я сохр аняются в некотором диапазоне нечувстви25 тельности (+-у,) угловых перемещений рукоятки 4, связанной с объектом контроля, относительно ее исходного положения по любой из координат, поскольку длины участков 15 сердечников 2 и 13 выполнены с учетом геометрических параметров кату30 шек 10 индуктивностей, их расположения в корпусе 1 и величины заданного угла у, нечувствительности преобразователя к угловым перемещениям объекта контроля. При выборе длины L< m+2ltgg участков 15 сердечников 12 и 13 влияние их на катушки !О

35 индуктивности будет (согласно теории вихревых токов и экспериментальных данных) только при углах у)у,. При угловых перемещениях рукоятки 4 происходит поворот плоской диаметральной поверхности полуша40 рового элемента 3 вокруг сердечника 11 центральной опоры. При этом сердечники 12 и 13 опор начинают перемещаться по соответствующим пазам, взаимодействуя с пружинами 8 и 9. Величина перемещения сердечников 12 и 13 определяется вели45 чиной управляющего усилия, действующего на рукоятку 4 по каждой из координат а и P), и жесткостью соответствующих пружин 8 и 9. Это позволяет для одинаковых угловых перемещений рукоятки 4 создавать различные управляющие усилия.

50 При угловых перемещениях у)уо значительное число магнитных силовых линий полей, создаваемых катушками 10 индуктивности, начинают пересекать поверхности участков

14 и 16 сердечников 12 и 13 опор. При этом на соединенные между собой пары ка55 тушек индуктивности сердечники опор влияют по-разному, поскольку в одну из катушек пары индуктивностей попадает участок 14 сердечников, а в другую ка1599647

Составитель T. Бычкова

Редактор К. Крупкина Техред А. Кравчук Корректор О. Кравцова

Заказ 3! 33 Типаж 506 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям нри ГKHT СССР

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раугиская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 тушку пары индуктивностей попадает участок 16 этих сердечников.

Так как участки 14 и 16 сердечников опор имеют различные диаметры, то возникает разностный сигнал на каждой паре катушек 8 и 9 индуктивности.

При углах 7=у - поверхность полушарового элемента 3 может приблизиться к одной из катушек индуктивности на расстояние, при котором на ее поле, кроме поверхностей электропроводящих стержней, на- "0 чинает влиять электропроводящая поверхность элемента 3. Чтобы влияние поверхности элемента 3 было на порядок меньше влияния сердечников, длины участков сердечников выбраны с учетом радиуса элемента 3, радиуса R катушек индуктивности и величины у"". Для повышения надежности преобразователя верхняя часть корпуса 1 может быть выполнена из любого материала, в том числе и металла, имеющего более высокую прочность. 20

Формула изобретения

Двухкоординатный преобразователь угловых перемещений, содержащий разъемный полый диэлектрический корпус, имеющий секторный вырез с углом у, размещенный в его полости с возможностью поворота электропроводный элемент, выполненный в виде части шара радиуса R, прикрепленную к нему одним концом рукоятку для связи с объектом контроля, размещенную в секторном вырезе корпуса, и вихретоковый дат- 30 чик положения электропроводного элемента, выполненный в виде четырех идентичных катушек индуктивности радиуса Я,установленных в корпусе на равных расстояниях от говерхности электропроводного элемента и попарно соединенных последовательно-встречно, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования в условиях различных силовых воздействий по обеим координатам при сохранении надежности функционирования, он снабжен пятью скользящими опорами для размещения на них электропроводного элемента, который выполнен полушаровым, каждая опора выполнена в виде взаимодействующих между собой сердечника и пружины и размещена в одном из пазов, которые вь:полнены в корпусе так, что один из них расположен в центре симметрии полушария, а остальные — попарно диаметрально противоположно по периферии плоской поверхности полушария соосно с ссютветствующими катушками индуктивности, сердечник центральной опоры выполнен шаровым, а каждый из сердечников остальных опор, выполняющих одновременно функции сердечников катушек индуктивности, образован четырьм я посл едовател ьно расположен н ым и участками, первый и третий из которых имеют коническую форму и одинаковую длину

1, з)Яяпу+Я, второй и четвертый имеют цилиндрическую форму с различающимися в два раза диаметрами, а пары диаметрально противоположно расположенных пружин и м еют р азл ич ную ж ест кост ь.