Преобразователь угловых перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель - расширение функциональных возможностей преобразователя угловых перемещений с повышенной точностью . Преобразователь содержит разъемный диэлектрический корпус 1 с полостью, в которой размещен сферический шарнир 3 и взаимодействующий с ним стержень 5 зве

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 B 7/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4718831/28 (22) 14.07.89 (46) 07.12.91. Бюл. hh 45 (71) Куйбышевский авиационный институт им. акад. С.П.Королева (72) Н.Е.Конюхов, l0.С.Дмитриев, B.Н.Буров, О.О.Сильченко и А.А.Плют (53) 621.317.39:531.71(088.8) (56) Авторское свидетеЛьство СССР

%1486770 кл G 01 В 7/30 1987

„„5U„„1696850 А1 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель — расширение функциональных воэможностей преобразователя уГловых перемещений с повышенной точностью. Преобразователь содержит разъемный диэлектрический корпус.1 с полостью, в которой размещен сферический шарнир Э и взаимодействующий с ним стержень 5 зве1696850 на связи с объектом, В полости корпуса 1 вплотную к его стенкам установлен электропроводный неферромагнитный экран 6, выполненный с гофром 7 по периферии его основания 8. Отверстие 9 в первом основании 8 экрана выполнено в виде окружности с пазами 10. Отверстие 11 во втором основании 12 экрана 6 выполнено профилированным в виде участков окружности 13, разделенных овоидами 14 одинакового диаметра. При перемещении стержня 5 по углам +. а, + P изменяется расстояние между основанием 8 и катушками индуктивности вихретокового датчика в парах катушек инИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах управления перемещением подвижных объектов, в частности в системах управления самолетами, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя угловых перемещений за счет измерения угловых перемещений, а также повышение точности измерения угловых перемещений по трем координатным осям.

На фиг,1 показан преобразователь угловых перемещений, продольное сечение; на фиг.2 — конструкция якоря преобразователя, вид сверху; на фиг,З вЂ” сечение А — А на фиг.1, Преобразователь угловых перемещений содержит разъемный диэлектрический корпус 1 с секторным вырезом 2 в одной из его стенок. В полости корпуса 1 размещен сферический шарнир 3 и взаимодействующий с шарниром 3 с помощью пружины 4 стержень 5 звена связи с контролируемым объектом, В полости корпуса 1 вплотную к его стенкам установлен электропроводный неферромагнитный экран 6, выполненный в виде барабана с гофром 7 по периферии его основания 8, Экран 6 имеет сквозное отверстие для установки на его оси стержня 5 звена связи, Отверстие 9 в первом основа.нии 8 экрана 6 выполнено в виде окружности, диаметр которой превышает диаметр стержня 5 звена связи, с двумя парами противоположно расположенных подиум координатным осям полукруглых пазов 10.

Отверстие 11 во втором основании 12 экрана 6 выполнено профилированным в виде участков 13 окружности, разделенных овоидами 14 одинакового диаметра, Полуоси симметрии овоидов 14 отличаются на сдинаковые величины Lkl разных знаков от по5

40 дуктивности, расположенных в стенке корпуса 1 попарно-симметрично относительно центра шарнира 3 напротив гофрированных участков 7 основания 8 экрана, Вследствие этого линейно изменяются выходные сигналы Ц„и Up преобразователя.

При угловых перемещениях стержйя дифференциально меняется площадь перекрытия основанием 12 экрана 6 катушек индуктивности, расположенных в стенке корпуса 1 напротив этого основания. Благодаря этому линейно изменяются выходные сигналы U> преобразователя. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. ловины диаметра участков 13 окружности этого отверстия 11. На стержне 5 звена связи перпендикулярно его оси установлены параллельно две ограничительные пластины 15 и 16, взаимносвязанные с помощью соединительных штифтов 17, размещенных на осях пазов 10, В стенках корпуса 1 размещены катушки 18 — 23 индуктивности вихретокового датчика для измерения угловых перемещений, Катушки 18 — 20, 19 — 21 индуктивности расположены в стенке корпуса 1 попарно симметрично относительно центра сферического шарнира 3 напротив гофрированных участков 7 первого основания 8 экрана

6, Катушки 18 — 20, 19 — 21 соединены между собой последовательно-встречно, Катушки

22 — 23 индуктивности закреплены в корпусе

1 напротив основания 12 экрана 6 со смеще нием относительно оси стержня 5 звена связи, равным диаметру окружности участков

13 отверстия 11 в этом основании экрана, Между собой эти катушки соединены также последовательно-встречно, Выводы катушек соединены с измерительным блоком 24.

С целью повышения точности преобразования корпус 1 может быть выполнен в виде двух состыкованных открытыми торцами стаканообразных частей, в которых выполнен кольцевой паз 25 прямоугольного сечения для размещения в них не менее трех опорных шариков 26, Преобразователь угловых перемещений работает следующим образом, В исходном состоянии стержень 5 звена связи с контролируемым объектом занимает положение, перпендикулярное основаниям экрана 6, При атом зазоры между основанием 8 экрана 6 и катушками 18-20, 19 — 21 индуктивности одинаковы. Площади перекрытия катушек 22, 23 основанием 12 экра1696850 на 6 также одинаковы. При питании катушек

18-23 индуктивности напряжением высокой частоты сигналы катушек 18 — 20, 19 — 21 индуктивности, наведенные от магнитных . полей вихревых токов, протекающих по по- 5 верхности основания 8 экрана 6, равны между собой. Также равны между собой и сигналы катушек 22, 23 индуктивности. Поскольку. катушки 18-20, 19-21, 22-23 соединены попарно последовательно-встречно, 10 то выходные сигналы преобразователя 24 по всем трем измеряемым координатам равны нулю. Близкие к нулю выходные напряжения сохраняются в некоторых диапазонах угловых перемещений стержня 15

5 (й ао, + j4) за счет отверстия 9, обеспечивающего зазор между основанием 8 и стержнем 5, зазоров в пазах 10 между штифтами 17 и основанием 8, и зазоров между пластинами 15 и 16. Эти зазоры устанавли- 20 ваются экспериментально как для конкретного объекта управления, так и индивидуально для пилота. Близкие к нулю напряжения на выходе измерительного блока 24 преобразователя сохраняются в неко- 25 тором диапазоне угловых перемещений стержня 5 вокруг оси (-уо), в котором благодаря участкам 13 отверстия 11, выполненным в виде окружности, площадь . перекрытия экраном 6 катушек 22-23 индук- 30 тивности не меняется. При дальнейших угловых перемещениях стержня 5 по координатам а илиф (больше +ао, +.Д) пластины 15 и 16 изменяют положение основания 8 за счет гофра 7, меняя расстояния 35 между ним и парами катушек 18-20, 19-21.

Вследствие этого возникает разностный сигнал Ц (U>), отличный от нуля, линейно зависящий от угла наклона а(Д стержня 5.

При угловом перемещении стержня 5 вокруг 40 оси на угол, больший + уо, площадь перекрытия основанием 12 экрана 6 катушек

22-23 индуктивности изменяется дифференциально. Благодаря этому возникает разностный линейно изменяющийся сигнал 45

U . Линейность выходной характеристики преобразователя по углу поворота сохраняется до +45 Перемещение экрана 6 вокруг оси стержня 5 осуществляется штифтами 17, которые соприкасаются с нижним основанием 8 экрана 6. Экран поворачивается с помощью шариков 26, которые могут быт выполнены стальными. Для обеспечения устойчивого положения экрана количество шариков должно быть не ме- 55 нее трех. В отсутствие управляющих воздействий стержень 5 под действием пружины 4 и основание 8 под действием гофра

7 возвращаются в исходное положение.

Воэможность получения трех сигналов с формированием в каждом канале измерительного блока зоны нечувствительности к начальным угловым перемещениям стержня, защищающей систему управления от ложных перемещений стержня, позволяет использовать преобразователь в качестве элемента органа управления подвижных объектов ответственного назначения, а обеспечение отсутствия перекосов экрана повышает точность измерения угловых перемещений по трем координатам.

Формула изобретения

1. Преобразователь угловых перемещений, содержащий разъемный диэлектрический корпус с секторным вырезом в одной из его стенок, размещенный в полости корпуса сферический шарнир и взаимодействующий с шарниром стержень звена связи с контролируемым объектом, проходящий через секторный вырез в стенке корпуса, вихретоковый датчик для измерения угловых перемещений по двум координатным осям, выполненный в виде двух пар катушек индуктивности, закрепленных в корпусе попарно симметрично относительно центра сферического шарнира, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя за счет измерения угловых перемещений. также и относительно третьей координатной оси, он снабжен третьей иарой идентично выполненных первым двум парам катушек индуктивности, соединенных дифференциально, электропроводным неферромагнитным экраном, выполненным в виде барабана с гофром по периферии одного из его оснований и сквозным отверстием для установки на его оси стержня звена связи,и двумя параллельно установленными ограничительными пластинами, которые разме- -. щены перпендикулярно оси стержня звена связи и взаимно связаны с помощью соединительных штифтов, отверстие в первом основании экрана выполнено в виде участков окружности, диаметр которой превышает диаметр стержня звена связи, и двух пар диаметрально противоположно расположенных flo первым двум координатным осям полукруглых пазов, на осях которых размещены соединительные штифты. отверстие во втором иэ оснований экрана выполнено профилированным в виде участков окружности, разделенных овоидами одинакового диаметра, полуоси симметрии овоид отличаются на одинаковые величины разных знаков от половины диаметра участков окружности этого отверстия, первые

"l696850 две пары катушек индуктивности размещены напротив гофрированных участков первого основания экрана, а третья пара катушек индуктивности закреплена в корпусе напротив второго основания экрана со смещением относительно оси стержня звена связи, равным диаметру окружности .отверстия в этом основании.

2, Преобразователь по п,1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения угловых перемещений по трем координатным осям, корпус преобразователя выполнен разьемным в виде двух состыкованных открытыми тор5 цами стаканообразных частей, B которых выполнен кольцевой паз прямо гольного сечения, и размещенных в них не менее трех опорных шариков, 1696850

Составитель Т.Бычкова

Техред М.Моргентал Корректор A.Îñàóëåíêî

Редактор А.Мотыль

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

Заказ 4295 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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