Дифференциальный датчик линейных перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности дифференциального индуктивного датчика линейных перемещений, используемого в системах позиционирования транспортных средств. Датчик содержит полый цилиндрический магнитопровод, разделенный на две части 1 и 2, которые имеют щелевые разрезы 3 и 4 вдоль их образующих. Оба разреза расположены в одной плоскости, образуя общий зазор, в котором установлен с возможностью перемещения вдоль продольной оси датчика электропроводный якорь 8. На обеих частях магнитопровода размещены соосно две соединенные последовательно-встречно обмотки 6 и 7, витки которых распределены вокруг периферии соответствующей части магнитопровода, вплоть до щелевых разрезов 3 и 4. При перемещении якоря 8 в общем зазоре датчика происходит соответствующее экранирование магнитного потока, создаваемого обмотками 6 и 7, за счет наведения в якоре вихревых токов, вследствие чего происходит дифференциальное изменение индуктивностей обмоток, включенных в измерительный мост переменного тока. Благодаря плавному изменению выходного сигнала датчика при приближении якоря к его среднему положению, когда он в одинаковой степени перекрывает обе катушки 6 и 7 датчика, и наличию небольшой зоны нечувствительности обеспечиваются точный останов и минимальный тормозной путь объекта контроля при достижении им этого положения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИК

СО!.!ИАЛИСТИЧКСНИК

РЕСПУБ.г)ИН (tg! ) ° .,3! >: ) >(;

1/

I"

1

1(>

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

По ИЗОВРЕТЕНИЛМ И ОТНР! 1ТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБР "

К АВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 ) 43271 l /25 28 (22) 10.11.87 (46) 07.12.90. Бк,.. )f .t (72) В. И. Яковлев (53) 621.3!7.39:5.)ti 71(03!" .8! (56) Агейкин Д. И. Да-.: и!. контроля 3! р: улирования. М- -Л.: Р :а(33(«ln тРОГ .:.Г, !,1!55, с. 96. (54) ДИФФЕ1-)Е11!!.!1А. 1(-

ЛИНЕЙНЫХ ПЕ1-)ЕМ ".(),i . :1И.:1 (57) Изобретение nt Hnc>3 «» ной технике и и;3еГ-. Гл!>!c .,:.)B.::,I:-.ии(то >ности дифференциального и:дук ив3!nf:t датчика линейных перемегцеиий, ясно,!ьзуемого в системах.позиционирования Tpn) B" Ifnf)Tf)HIx средств. Датчик содержит полый цилиндрический магнитогровод, разде.!Г!3ИЬ333 на две части и 2, которые име;от (целевые разрезы 3 и 4 вдоль;*.х О()! «зу!огнях ()5)a разреза расположены в n133(n:I ил()скОГ(и, образуя об!ций зазор, г, к.-о,)О. . (т;.:.! Р.I. !! с возможностью пере м Ги(Г:1!! H вдоль иро,! ".. : !.! О и ()(и д!Iт" 33 ка "-,.ë(ктр(;и;)О в(; иь!!! яко!.t, :13 Обе)3; >!а;тГх - ;!3) ntlpn:3(:.!и р(! 3 !ц(и ь (,);) Hi>,TЯГ cо(," и !!в! Ill>I(I!(>(.1(:)n в! Г. :: О ЯГTI)(!ЯО Об >3Отьи !) и (, ии 1! и котО.

Р. Х .): " I >>(!(.)Г!) Ы .- .n Ê>!t Г ИГ,) И(3!>Г пи!I (ООТ

:. :, к)!ИГЙ " )(ти )аг))итО!!рО()О,i;!, Япл() гь jn ""в! ) !l3 "рГ О!) с и 4 1pi! Itt рГ)1Г.цГ и:> IßÎ)я 8 я Об(це)3 зазор(датчики и!)п.:. «: т Г > ) О т и Г T c T B > in i l L ((к 1) 3 и и ) n B "3 I l i! (>

М B i . !: . .! B I (. (, Т О К а . Г n > Л а Н !3 (> 3 О I О n n >! n T К tl М И

6 и;: а Гнет иаведе;)ия в якоре иихрГHI>I ! >Г.!(T R!!C tl(« t О II tt)t)IIC ),n:I !IT .! i, tl) (3 C p(И .t )КГ t I-!(Г t!3 > К!.и В И О(T(i! О(),)ОТО f(;>К . (I(Иf I > Ь ii")!ГfnilT(.>ЬНЬ!)3 !>3(,(! !1(!)(>3(tll О > ОК 3. Благо; > а ря и. 1;! !)ИО "3) 33 3 >3ГЯГ;:.>)к; tit-I .n.l!, n;n (-:.if t! tt «а дат !33к;3 31ри и>)ifбл 3 Ht ГH II H Як() ря к (! О cpc ;! И(и) пОложе-! и гк ког-„-.3 «Н в Оди на ко))ой стniic Hi! перек1 1- >B (n(>c "-" i > 11!>и и 7 I «3т" } 3 !

C(О.il !3ОИ .)ОИЫ IIГ :) ВГI I!i!TC.)Ь!!О(!,!

n(! . (>Г -: I. !) t! ", т(я TО" и ы и nc Tt Hn l3 !! )3 ни и (I. i ь ,:(,3:> > .;,.31О И),ТЬ О! ГКТИ КР>l. Вп.3Я !IР

О. .:t i;.!tиl . I >! ЗГО)О ПО IОЖЕ3!ИЯ. II l.

1 61 22(11!

Иао(.ретени» относится к измерительной

T (х и и к (и м с) > к "1 О ы т ь H c !1 o Jl b 3 0 в я н 0 В Гибки х

1 роизводственных системах, например, для

)оз!i!Ho!IHpoaBHHH тран:портных средств.

11ель изобретения — — повышение точ110::! и дифференциального индуктивного датчика линейных перемен)ений при его Нс

Г10Л1 3033 НИИ В СИСТЕ>И 3 Х ПОЗИ ЦИОН И,)ОВЯ НИ Я

T P 3 f! C!l 0 P 31 Ь1 Х С Р ЕДC I f)

113 чертеже показано с хематично констру;Tiff)f!oe выполнение дифференциального да-гчHKB линейных перемещений,, 1иффереи1(иальный датчик содержит полый цилиндрический магннтопровод., pB;3д лсинь и на две части 1 и 2, которые име)от шелевые разрезь. 3 и 4 вдоль их образу:ощих, ряcïîëоженные в одной плоскости и образующие обгци f! зазор 5. На обеих частях магнитопровода размещены соосно две соединенные 1зследовательно встречно обмо-.ки 6 и 7, витки которых распределены вокруг перчферии соответствук)щей части магнитопропода вплоть до

Во!! щелевых разрезов " и 4, образуя опмотки тороидального типа. В обшем зазоре

5 обеих частей 1 и 2 магнитопровода ус-.ановлеfi с возможностью линейного возвратно-поступательного перемещения (наH роход» вдоль продольной оси датчи ка якорь 8, вь(полненный в виде экранируюцей электропроводной пла.:тины. Обмотi(H

6 н 7 включены в измерительный мо ..т переменного тока, к вы>:оду которого подклю-IeHHI выпрямитель и операционный усил;(тель (не показаны) .

Ли(рференциальный да п(ик линейных перемещений работает следующим образом.

13ри возбуждении Обмоток 6 и 7 датчика г, его щелевых разрезах 3 и 4 образуется(магнитное поле, прякт:-:чески целиком сосредоточенное в его во=- ушном зазоре

5 благодаря цилиндрической конструкции магнитопровода и тороидзльному типу

pBcrlo1loженных на нем обмоток. Индуктивное сопротивление этих обмоток в данном положении максимально и одинаково, а измери)ельчый мост будет сбалансирован. При

IrepeMårffeHHH электропроводиого якоря 8 в зазоре 5 датчика в няправ(.внии от его обмотки 6 к обмотке 7 вдсль продольной оси цилиндрического магнитопрс вода происход>>т, >яен(шение индуктивного сопротивления абм "тки 6 по мере вхождения пластины я1(оря 8 в шалевой, разрез 4 (п1 счет его экраиируь(гце3.0 воздействия. Вследствие этого на выходе усилителя постоянного тока, подKII(0 ен>IO!o к выходу измер;.1гельного моста иере; вь.).рямитель, начинает расти, наприМер. Отрицательное напря>кение, которое

-.-, гает максимум3 при положении BKopH

1о 31)утреннего -орцэ обмотки 6.

:1 )р(() вxодит и ь(.Левой разрез

3„031)е".(1: «183 .1 создазаемый ..>бмоткой 7 магк 1-: гнь>й (>оток, ро!1с ходит уменьшение ее

:.1 Д ГСТИ";>HЗГО С !)П()ОТИВ ЛЕНИЯ. КОГДЯ ПЛЯСТllH f) 13 Êîð ß 8 11р И С lio(M I IC 1)(. M е11!(> 1 И и !3:311:3(> p(.

5 д;)тч яка в pB 311011 с ler!e!IH буде г находиться в обчотKBx 6 и 7, напряжение на вых(;д(усилителя гяновится 1>BI)fII,IM нул>о.

НулеB()й сиг>13;1 coхраняется в lieболь11н)ч ди 3 пазОИ(, < .()OTI)ÐTcò в v 10!He ì Г>3(с10я ни к) между Topi!BMH:IB<.тей 1 и 2 Maгнито>>р(7вола. Г) ри даль) "й::ц M переME" II(åHHH егÎ влияние на Обм(п ку 6 уменьшается, B на обмотку: увеличивается, вследстви(. чего напряжение на вь(х., . усилителя MeíHCT знак на (10,-» и)(:льный. 11оложительное напряжение увели ива ТсН до тех пор, I)OKB iKopH 8 ".c пере (рос- щелевой разрез 3

:голностьк . 11",„:;,, ь )e!IIIIeM переме,цении в

ТоМ же >13;.173>(ленни,i)JIO>KHTe71 напРЯжение уменьн13 -тс> и сТВНОННТсВ раиным нулю Hoсл(". Иь> хсда:->13)Й пл3(тины и 3 pBBреза 3. TBKot из..к пение сигнала 113 выходе дат iHка повторится и нри обратном дви>кеHèH плас;инь; от обмотки 7 к обм01кс 6

Таким образоч, при Ilepeмещениях якоря

8 в l:fåëåâûõ разр.зах Оосно с установленны ми тороидал ь н ьl ми Об>мо гкЯ ми Г) и 7 (рорм пру.ется близкий к синусоидальному вид харгктеристики 7рсобразовяния датчика с небольшой зонои нечувствительносl и:3 обЛЯ ТИ !IУЛЯ, Х01 С!) 3 и По 3 ВО 7 Я(Т 0 1 i!0 3Н>3 "110

ОПРЕДЕЛИТЬ НЯПРЯ.;ЛЕ:1ИЕ И ВЕЛИЧИНУ IIPPCMeщения ()бьекга к(нтро IH и обеспечить его точное HoaHilHof ирование, например. при равенстве сигналов обмоток 6 и 7 датчика, т е. в области нуля его КВрВКТерНСТНКН преобразования. 11оперечные 1неинф01)MBтивные) смеli!PHH!I НКорН (экрана), обус IOBленные, например, поперечными смещениями транспортного средства, Не сказываюгся HB точности датчика, так как не влияют на величину его выходного напряжения, поскольку практически все силовые линии магнитного поля проходят через зазор 5, лаже если обмотки выполнены без магнитопровода. Б результате при смещениях якоря

8 как в радиальном направлении и в направлении стенаK щелевыx разрезов (астей цилиндрическог0 маги(. Топровода якорь 8 пересекает одно и То же число магнитных

СИЛОВЫХ ЛИНИЙ,;<: ЕДСТВИЕ ЧЕГО СИГНаЛ НЯ выходе датчика >к изменяется. Выполнение обмоток тороидальными обеспечивает также защиту датчика )т влияния окружшошей магнитной обстан(>вк! на точность измерения перемещени:1, поскольку соседство с ферромагнитны ми и f H электропроводны ми тЕЛЯМИ НЕ Синжаст тОИНОСти ДатЧИКЯ, ДажЕ если е".о обмотки выполнены без мягнитопровода.

Фортку;,а 1>з()б)ретения

J3H(1)+epeflI HB.7I f3ÜIH да > ИИК 1>IН(И!)ых переме)ценHé, соде1:жзц,>)й полый цилпчдрический магнитопрояо „размещенные::-3 нем соосно две соедн нен н ые !Inc JI(дова!

6!2206

Составитель С. Скрыпннк

Редактор Л. Зàнпева Техред А. Кравчук Корректор М. Пожо

Заказ 3825 Тнраж 50! П одпнсное

ВНИИ!1И Государственного комитета по изобретениям н открытням прн ГКНТ СССР ! l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Пронзводственно-издательский комбинат «Патент>, г. Ужгород, ул. Гагарина, !О! тельно встречно обмотки и установленный с возмож ностьк> перемещения вдоль продольной оси датчика якорь, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при использовании в системах позиционирования транспортных средств, магнитопровод разделен на две одинаковые цилиндрические части, имеющие щелевые разрезы вдоль об оазующей, которые расположены в одной плоскости и образуют общий зазор, витки каждой из обмоток распределены вокруг периферии соответствующей части магнитопровода вплоть до зон щелевых разрезов, а якорь выполнен в виде экранирующей электропроводной пластины, которая установлена в общем зазоре.