Индукционный датчик угловых перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности индукционного датчика угловых перемещений. Датчик содержит подвижную и неподвижную части ,на взаимно обращенных торцовых поверхностях которых расположены двухфазные двухслойные с расстоянием Д между слоями обмотки возбуждения и измерительная типа меандр имеющие период Т. Фазы каждой из этих обмоток размещены с произвольным пространственным сдвигом в-, выбираемым в диапазоне 90° /3 180Ь и 0 / 90° Источники питания, подключенные к фазам обмотки возбуждения, выполнены регулируемыми по Фазе с максимальной величиной регулирования ( л - / ) Благодаря тому, что длина h активных проводников одной фазы измерительной обмотки отличается от длины 2 активных проводников второй фазы, а амплитуды источников питания также различны обеспечивается равенство амплитуд ЭДС, наводимых в фазах измерительной обмотки, что повышает точность измерения угловых перемещений 1 з п ф-лы Зил. сл с

СО!ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s»s G 01 В 7/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

2. (21) 4835772/28 (22) 07,06.90 (46) 30,06.92, Бюл. М 24 (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (72) Н.В. Петропольский, Э,В, Андреев, Т.Д.

Королеца, В.Т. Лузинский и А,В. Лузинский (53) 621,317.39:531.71 (088.8) (56) Сафонов Л.Н„Волнянский В.Н. и др, Прецизионные датчики угла с печатными обмотками. — Библиотека приборостроителя. — М.: Машиностроение, 1977, с, 9, рис 3.

Там же. с, 14, рис. 9, прототип, (54) ИНДУКЦИОННЫЙ ДАТЧИК УГЛОВЫХ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности индукционного датчика угловых перемещений. Датчик содер>кит подвижную и неподвижную части . на взаимно обращенных торцовых поверхностях которых распоИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано. в частности, для измерения перемещений подвижных частей станков с помощью преобразователей перемещения индукционного типа.

Известен датчик угловых перемещений.. содержащий подвижную и неподвижную части, на обращенных поверхностях которых расположены однослойные двухфазные многополюсные обмотки типа меандр, которые подключены к источнику возбуждения.

Недостатком такого устройства является его ограниченная точность из-за секционирования каждой из фаз обмоток.

„„SU „„ 1744442A1 ложены двухфазные двухслойные с расстоянием Ь между слоями обмотки возбуждения и измерительная типа меандр. имеющие период Т. Фазы каждой из этих обмоток размещены с произвольным пространственным сдвигом, выбираемым в диапазоне 90 < P < 180 и 0 < P < 900.

Источники питания, подключенные к фазам обмотки возбуждения, выполнены регулируемыми по фазе с максимальной величиной регулирования (л — P ), Благодаря тому. что длина 11 активных проводников одной фазы измерительной обмотки отличается от длины lz активных проводников второй фазы, а амплитуды источников питания также различны обеспечивается равенство амплитуд ЭДС. наводимых в фазах измери- . тельной обмотки, что повышает точность измерения угловых перемещений. 1 з,п,ф-лы, 3 ил.

Наиболее близким к изобретению является датчик угловых перемещений. содержащий дисковые основания, установленные с возможностью вращения одного относительно другого, размещенные на взаимно обращенных торцовых. поверхностях соответствующего основания обмотку возбуждения и измерительную обмотку, обе обмотки выполнены двухфазными в виде плоских многополюсных меандров с периодом Т, активные проводники которых расположены по радиусу и размещены в двух слоях с расстоянием Л между слоями, и подключенные к фазам обмотки возбуждения два источника питания переменного тока.

1744442

Достоинством известного устройства является уменьшенное значение погрешности, обусловленное непрерывным расположением проводников каждой из фаз эа счет двухслойной конструкции. Однако технология изготовления двухслойных обмоток не позволяет обеспечить фиксированный пространственный сдвиг между фазами каждой обмотки 90 эл,град, с точностью. обеспечиваемой в однослойном варианте. Кроме этого, расстояние Л между слоями вносит неидентичность в коэффициент взаимоиндукции между обмотками возбуждения и выходной измерительной обмоткой.

Цель изобретения — повышение точности эа счет выбора соотношения между длинами активных проводников обмоток разных фаз, пропорционального расстоянию между слоями Ь, а также за счет допущения возможности произвольного пространственного расположения одной фазы относительно другой благодаря соответствующему выбору параметров источников переменного тока.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике угловых перемещений, содержащим дисковые основания, установленные с возможностью вращения одного относительно другого, размещенные на обращенных одна к другой торцовых поверхностях оснований соответственно обмотку возбу>кдения и измерительную обмотку. обе обмотки выполнены двухфазными в виде плоских многополюсных меандров с периодом Т, активные проводники которых расположены по радиусу и размещены в двух слоях с расстоянием Ь между слоями, и подключенные к фазам обмотки возбуждения два источника переменного тока. Фазы обеих обмоток размещены в слоях с пространственным сдвигом /3 между ними, выбираемым в диапазонах 0 < P < 90 или 90 < Р <

180 эл.град., а источники питания переменного тока BbtnollHGHbl регулируемыми по фазе с максимальным диапазоном регулирования, равным rt — /3. Кроме того в датчике угловых перемещений длины Ii и 1 активных проводников соответственно первой и второй фаз измерительной обмотки связаны соотношением ехр (2 л ° Л /Т), а ампли гуды сточников переменного тока отличаются в ехр (2 л Л /Т) раз.

На фиг, 1 показано сечение предложенного датчика; на фиг. 2 — обмотки возбуждения; на фиг. 3 — измерительные обмотки датчика.

Датчик содержит дисковые основания 1 и 2, которые могут быть выполнены из изо50

5 е = А ° l>(sinpg,sin(ca t+ 1/) )+ яп (ри+

+ P) sin в t), (1) где А — коэффициент пропорциональности; а — текущее значение углового поло>кения между дисками 1 и 2; р — число пар полюсов каждой обмотки. обратно про пор ционал ьное значение пе риода T.

Поскольку при одинаковых амплитудах токов l® в фазах обмотки возбуждения и пренебрежимо малом расстоянии Л ме>кду ляционного или проводящего материала и установлены с возможностью относительного вращения. На обращенных одна к другой торцовых поверхностях диска 1 и диска

5 2 размещены соответственно обмотка возбуждения и измерительная обмотка с расстоянием д между ними. Обе обмотки выполнены двухфазными в виде плоских многополюсных меандров с периодом Т. Ак l0 тивные проводники обеих обмоток располо>кены по радиусу, Фаза 3 и фаза 4 обмотки возбуждения размещены в разных слоях с расстоянием Л между ними, Пространственный сдвиг между фазами 3 и 4 в слоях

15 равен P . Значение угла Р определяется технологией изготовления и может выбираться в диапазонах; 0 < P < 90 и 90 < /3

< 180 эл,град. К проводникам фазы 3 подключен регулируемый источник 5 перемен20 ного тока, а к проводникам фазы 4 — регулируемый источник б переменного тока.

Максимальный диапазон регулирования фаз обоих источников равен >т — P, а амплитуды источников отличаются в ехр (2 л

Ь /Т) раэ. Фаза 7 и фаза 8 измерительной обмотки размещены так же, как фаза 3 и фаза 4 в разных слоях с расстоянием Л между ними и пространственным сдвигом

Р, но длины 1 активных проводников фазы

7 отличаются от длин lz активных проводников фазы 8 и связаны соотношением 1 = 2 ехр (2 л Ь /Т).

Датчик угловых перемещений работает следующим образом.

Синусоидальные токи I >m sin (в t) и l2m

sin (а t+ t/i), где и — амплитуды токов питания; в — круговая частота питания; с— время; ф — величина сдвига фазы, равная л — P, на которую отрегулированы источни40 ки питания, формируются на выходах источников 5 и б переменного тока соответственно и протекают по проводникам фаз 3 и 4 обмотки возбуждения, В результате этого на одной из фаз, например 7, измерительной

45 обмогки наводится ЭДС, равная

1744442

5 обмотки, связанных-с расстоянием между

e t = С .. 1 ° 1ъ - exp f — 2 л (д + Л) / Т) . sin(p 20 а+ P ) ° sin a t + С ° lt ° lzm ° expf-2 л (д + 2 Ь ) /T) ° sin р а ° sin (в t+ ф ), (3) где С вЂ” коэффициент пропорциональности. 25

Ив выражения (3) следует, что с учетом указанного соотношения токов коэффици-. енты при тригонометрических функциях в обоих. слагаемых равны между собой, что .обеспечивает линейность изменения фазы 30

ЭДС et на выводах первой фазы измерительной обмотки 7.

Соответственно, ЭЛС е2 второй фазы 8 измерительной обмотки будет равна

35 е2 = С ° 12 ° I 1m ° ехр(-2 л (д + 2Л )/Т) . sin(p . a+2P ) з1пв t + С. 12 izm ° expf-2л ((д+

+ЗА )/Т) ° sin(p а+2р) sin (mt+ tP ).(4) При приведенном соотношении между 40 длинами 1< и 12 активных провбдников фаэ 7 и 8 измерительной обмотки амплитуды ЭДС . е1 и е2 будут равны, что повышает точность датчика угловых перемещений.

Таким образом, благодаря тому, что об- 45 мотки датчика расположены в разных слоях, обеспечение линейности изменения фаз выходных ЭДС датчика возможно при соответствующем выборе амплитуд токов питания, 50 слоями, выражение (1) может быть представлено в виде

g = л Im sin /3 Si<(&t+P<)i (2) то линейность фазы выходной ЭДС на выводах измерительной обмотки, влияющая на точность измерения, не нарушается при расширении допуска на пространственный сдвиг Р обмоток в слоях . Это обуславливает повышение точности датчика.

При учете реальной величины расстояния между слоями и различного значения амплитуд 1 п и lzm источников 5 и 6 в ехр (2 лЬ /T) раз ЭДС I> первой фазы 7 измерительной обмотки будет равна а обеспечение равенства амплитуд ЭДС первой и второй фаз измерительной обмотки достигается выбором, соответствующего соотношения длин проводников фаэ этой ее слоями.

При этом регулируемым может быть выполнен как один из источников питания, так и оба в зависимости от применяемого типа источника питания, Например, может быть использован источник питания типа Г3-39, имеющий два выхода с квадратурными по фазе напряжениями регулируемой амплитуды, либо два источника типа ЗГ с синхронизируемыми входами. позволяющими регулировать как фазу, так и амплитуду его выходного напряжения.

Формула изобретения

1. Индукционный датчик угловых перемещений, содержащий два дисковых основания, установленных с возможностью вращения одного относительно другого, размещенные на обращенных одна к другой торцовых поверхностях основания соответственно обмотку возбуждения и измерительную обмотку, обе обмотки выполнены двухфазными в виде .плоских многополюсных меандров с периодом Т, активные проводники которых расположены по радиусу и размещены в двух слоях с расстоянием Л между слоями, и подключенные к фазам обмотки возбуждения два источника питания переменного тока, отличающийся тем. что, с целью повышения точности, фазы обеих обмоток размещены в соответствующих слоях с пространственных сдвигом Р между ними, выбираемым в диапазонах 0 < ф

< 90 или 90 < f3 < 180 эл.град„а источники питания выполнены регулируемыми по фазе с максимальным диапазоном регулирования л — P.

2. Датчик по и. 1, отличающийся тем, что длины I> и Iz активных проводников соответственно первой и второй фаэ измерительной обмотки связаны соотношением

I> = 12 ° ехр(2 т - Л /Т), а.амплитуды источников питания различаются в ехр(2 л Л /T) раэ.

1744442

Составитель Н.Петропольский

Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор M.Êåëåìåø

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

Заказ 2185 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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