Датчик угловых перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике Цель изобретения - повышение точности угловых перемещений датчика за счет уменьшения остаточного напряхс ния на его измерительных обмотках Датчик содержит неподвижный Ш-образный магнитопровод с расположенными на нем оЬмот кой 4 возбуждения и измерительной обмоткой 5 и симметричный безобмоточный ротор 2. Крайние стержни 3 выполнены различными по высоте, благодаря чему изменяются зазоры между каждым из стержней и ротором 2 датчика, что позволяет уменьшить величину остаточного напряжения на катушках измерительной обмотки 5 при отсутствии ротора. 1 ил.

:OK)3 СОНE ГСК11Х

СОЦИАЛИСТИ 1ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 В 7/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4768985/28 (22) 11.12.89 (46) 30.08.92. Бюл, М 32 (71) Научно-исследовательский институт командных приборов (72) Г.С.Шахтарина и С,П.Мокрунов (56) Авторское свидетельство СССР

И 1245869, кл. G 01 В 7/30, 1984. (54) ДАТЧИК УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике, Цель изобретения — повышение точности угловых перемещений датчика Ы 17584! о А1 за счет уменьшения остаточного напряжения на его измерительных обмотках, Датчик содержит неподвижный Ш-образный магнитопровод с расположенными на нем обмоткой 4 возбуждения и измерительной обмоткой 5 и симметричный безобмоточный ротор 2. Крайние стержни 3 выполнены различными по высоте, благодаря чему изменяются зазоры между каждым из стержней и ротором 2 датчика, что позволяет уменьшить величину остаточного напряжения на катушках измерительной обмотки 5 при отсутствии ротора. 1 ил.

1758416

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано з системах автоматического регулирования и управления для преобразования угловой информации в электрический сигнал.

Известны датчики угловых перемещений, содержащие симметричный LLI-образный магнитаправод статора с располо>кенными на нем обмотками возбуждения l1измерит льнай и симметричный безабмоточный ротор, Датчики такого типа отл чаются просТоТоА конструкции и имеют высокие массогабаритные показатели. Отсутствие обмоток на роторе обеспечивает повышенную надежность датчика, поскольку исключается необходимость применения токоподводящих устройств.

Однако такие датчики характеризуются недостаточной чувствительностью из-за наличия остаточного напряжения и пониженной точностью, обусловленной узким линейным участком выходной характеристики и электромагнитным моментом (моментом взаимодействия между подвижной и неподвижной частями датчика), оказывающим дестабилизирующее действие на работу датчика и всей системы в целом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является датчик угловых пере>лещений, содержащий статор, выполненный в виде Ш-образного магнитопровода, у которого средний стержень превышает tl0 ширине крайние стержни, обмотки возбуждения и измерительную, размещенные соответственно на среднем и крайних стержнях статора, и установленный с воздушным зазором симметрично относительно стержней статора безобмоточный ротор.

Для повышения точности известного датчика путем уменьшения влияния боковых потоков рассеяния в магнитной цепи средний стержень превышает по высоте крайние стержни на величину

2т < 2оа ао где Ь вЂ” расчетная величина воздушного зазора. численно равная среднему значению зазора между средним и крайними стержнями магнитопровода статора и ротором; а и а(> — ширина крайних и среднего стержней магнитопровода статора соответственно.

При этом повышается линейность и симметричность выходной характеристики датчика и уменьшается дестабилизирующее действие электромагнитного момента, что

5 обеспечивает повышение точности.

Однако в известной конструкции датчика перемещений наблюдается недостаточная чувствительность вследствие наличия значительной величины остаточного напря10 жения.

Цель изобретения — повышение чувствительности датчика.

Поставленная цель достигается тем, что крайние стержни LLI-образного магнитопровода выполнены разными по высоте. при этом эта разница высот пропорциональна разнице иидуктивностей крайних катушек и соответствует минимальному фаэовому сдвигу между напряжениями катушек крайних стержней Ш-образного магнитопровола при отсутствии ротора, На чертеже представлена одна из возможных конструкций предлагаемого датчика, Датчик содержит статор 1 и ротор 2.

Статор выполнен из симметричного относительно нейтральной оси О-О Ш-образного магнитопровода 3, на среднем стержне которого расположена обмотка 4 возбуждения. На крайних стержнях расположена измерительная обмотка 5, представляющая собой встречное включение катушек крайних стержней.

Высота крайних стержней LLI-образного магнитоправода íà 2m+ е и 2m-е меньше по сравненик> с высотой среднего стержня, причем е меньше m, пропорционально разнице индуктивностей крайних катушек и соответствует миниMBfl üíoìó фазовому сдвигу

4О между напряжениями катушек крайних стержней при отсутствии ротора.

Предлагаемый датчик работает следующим образом.

При подаче напряжения на обмотку 4 возбуждения возникает магнитный поток, наводящий ЭДС в катушках крайних стержней измерительной обмотки 5.

При симметричном относительно оси ОО положении ротора в катушках крайних

О стержней в случае идеальной симметрии датчика наводятся равные по величине

ЭДС, фазы которых противоположны за счет встречного включения катушек крайних стержней.

На практике магнитная система отличается от идеальной по симметрии.

Несимметрия датчика может быть геометрической, электрической или магнитной, связанной с погрешностями при изготовлении датчика, которые усиливаются при вы1758416 полнении датчика в миниатюрных габаритах.

Для датчиков рассматриваемого типа . несимметрия датчика на 75 — 90 определяется несимметрией статора. 5

При симметричном относительно оси ОО положении ротора наличие симметрии датчика приводит к появлению остаточного напряжения.

Различие выходных напряжений край- 10 них катушек по амплитуде устраняется за счет смещения ротора датчика от нулевого положения, соответствующего геометрической нейтрали.

Различие выходных напряжений край- 15 них катушек по фаэовому сдвигу в предлагаемой конструкции в отличие от известной также устраняется. Это ocy ecòвляется за счет выполнения крайних стержней Ш-образного магнитопровода различными по вы- 20 соте, Для изображенной нэ чертеже конструкции крайние стержни выполняются на

2m+ е и 2m - е меньше по высоте относительно высоты среднего стержня, где е меньше m, а величина е пропорциональна разнице индуктивностей крайних катушек и соответствует минимальному фазовому сдвигу между напряжениями катушек крайних стержней при отсутствии ротора.

Для предлагаемой конструкции занижение высоты крайних стержней производится путем дозированного уменьшения высоты стержней до получения минимального фазового сдвига между напряжениями катушек крайних стержней на основании данных по индуктивностям крайних катушек.

Это осуществляется, например, с помощью дозированного лазерного облучения крайних стержней Ш-образного магнитопровода.

Формула изобретения

Датчик угловых перемещений, содержащий неподвижный Ш-образный магнитопровод, размещенные нэ его среднем стержне обмотку возбуждения, а на крайних стержнях — катушки измерительной обмотки, соединенные встречно-последовательно, и ротор, выполненный в виде ферромагнитной пластины, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения чувствительности за счет уменьшения остаточного напряжения, крайние стержни Ш-образного магнитопровода выполнены разными по высоте.

Составитель Г.Шахтерина

Техред М.Моргентал Корректор Н.Тупица

Редактор М.Петрова

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

Заказ 2989 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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