Датчик линейных перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения перемещений датчика линейных перемещений, который содержит цилиндрический корпус. В корпусе размещена дифференциальная катушка индуктивности, имеющая две идентичные секции намотанные на немагнитном каркасе. Ферромагнитный сердечник, закрепленный на измерительном штоке, предназначен для связи с объектом контроля. Приводной электромагнит возбуждает узел установки катушки в двух положениях, находящихся на Фиксированном расстоянии Д одно от другого , узел установки содержит двухпозиционную звездочку, состоящую из диска с кулачками и кольца, а также храповое кольцо и две пружинные собачки. Разность между наружными диаметрами кулачков и кольца является фиксированной величиной для датчика. С помощью датчика осуществляется четырехконтактный тестовый метод измерения перемещений. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. fe

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

gs»s G 01 В 7/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4936660/28 (22) 16,05.91 (46) 07.06.93. Бюл. hh 21 (71) Самарский институт по проектированию организации энергетического строительства "Вол гаоргэнергострой" (72) В,С.Иванов, Н.Р,Янсуфин и В.Н.Живодеров. (56) Электрические измерения неэлектрических величин / Под ред, П.В.Новицкого, Энергия, 1975, с. 308/309:

Авторское свидетельство СССР

М 411482, кл. 6 01 В 7/02, 1971. (54) ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения перемещений датчика линейных перемещений, который содержит цилиндрический корпус. В корпусе размещена дифИзобретение относится к измерительной технике и может найти применение в приборах и измерительных информационных системах, предназначенных для высокоточного измерения перемещений и других неэлектрических величин, преобразованных в этот параметр.

Целью изобретения является устранение перечисленных недостатков известных датчиков и повышение точности измерения линейных перемещений эа счет того, что датчик линейных перемещений, содержит полый цилиндрический корпус, размещенные внутри него немагнитный каркас с на мотанной на него дифференциальной соленоидной катушкой индуктивнрсти, установленный на оси датчика с возможностью перемещения ферритовый сердечник, „„ Ы„„1820196 А1 ференциальная катушка индуктивности, имеющая две идентичные секции намотанные на немагнитном каркасе. Ферромагнитный сердечник, закрепленный на измерительном штоке. предназначен для связи с объектом контроля. Приводной электромагнит возбуждает узел установки катушки в двух положениях, находящихся на

Фиксированном расстоянии Л одно от другого, узел установки содержит двухпоэиционную звездочку, состоящую из диска с кулачками и кольца, а также храповое кольцо и две пружинные собачки. Разность между наружными диаметрами кулачков и кольца является фиксированной величиной для датчика, С помощью датчика осуществляется четырехконтактный тестовый метод измерения перемещений. 1 э.п. ф-лы, 3 ил. предназначенный для изменения положения катушки вдоль оси датчика в процессе измерения, якорь которого прикре"лен к торцу каркаса, и узел установки катушки индуктивности в двух положениях на фиксированном расстоянии одно от другого.

Структурная схема предлагаемого датчика представлена на фиг.1; на фиг.2 — сечение А — А на фиг.1; на фиг.3 — сечение Б — Б на фиг.1.

Датчик содержит корпус 1, выполненный в виде полого цилиндра с торцевыми крыш ка ми. В нутри корпуса 1 размещена дифференциальная катушка 2 индуктивности, имеющая идентичные секции 3-4 и 4 — 5 и намотанная на немагнитном каркасе 6.

Внутри катушки 2 индуктивности соосно с ней размещается сердечник 7. закреплен1820196 ный на измерительном штоке 8, предназначенном для связи с обьектом контроля, На торце немагнитного каркаса 6 закреплен якорь приводного электромагнита 9. Установка катушки 2 индуктивности B двух поло- 5 жениях, находящихся на фиксированном расстоянии одно от другого, обеспечивается узлом 10, который выполнен а виде закреплен««ого на внутренней поверхности корпуса 1 кругового сегмента 11 с укрепленной на нем перпендикулярно его боковой грани в плоскости ега симметрии осью 12, на которой посаже««ь! жестко скрепленные между собой, например пайкой, и свободно вращающиеся двухпозиционная звездочка 15

13 и храповае колесо 14. Двухпозиционная звездочка l3 выполнена в виде двух деталей: круглого диска 15 с четы рь!.!т! кулачками

16, имеющего с одной стороны кальцеву!о выемку с диаметром, превышающим диа- 2О метр основания кулачков 16, и кольца 17, наружный диаметр которого равен диамет ру кольцевой выемки на круглом диске 15.

Разница Ь между наружными дламетрами" кулачков 16 и кольца,17. является фиксированной величиной для датчика, На стенке

18, закрепленной на боковой грани кругового сегмента 11, укреплена первая пру>кинная собачка 19, взаимодействующая с, храповым колесом 14, а на торце сегмента

14 на аси его симметрии закреплена i1liQская стойка 20 с отверстием для праха>кдения немагнитного каркаса 6 катушки 2 индуктивности. На немагнитном каркасе б выполнена ступенька 21, на которую опира- 35> ется одним концом цилиндрическая пружина 22, другой конец катара>! упирается в плоску!о стойку 20. На каркасе 6 укреплен с ваз!"!0>к«!Ость!о регулировки пола>ке! !ия пол зун 23- со стопорным винтом 24. Боковые грани ползуна 23 введены в направляющие

25, прикрепле«!ные по образу!ощей внутренней цилиндрической стенки корпуса 1 для предотвращения вращательного движения немагнитного каркаса 6 с катушкой 2 индуктивности. C противоположной стороны стопорного винта 24 укреплен Г-образный кронштейн 26, опирающийся на обад двухпозиционной звездочки 13: «!.-! обод кулачка 16 (на "выступ") или на обод кольца 17 50 (на "впадину"). На кронштейне 26 укреплена вторая пружинная собачка 27, застопорен- . ная. регулировочным винтам =28, Положение катушки 2 индуктианости внутри корпуса. t датчика определяется тем, 55 на какую из деталей двухпозиционной звездочки 13 опирается Г-образный кронштейн

26, Если он опирается на обод. кольца 17, т,е, находится во впадине двухпозиционной звездочки 13, катушка 2 индуктивности, котсрая под действием цилиндрической пружины 22 постоянно оттягивается вниз, фиксируется в крайнем положении. Если

Г-образный кронштейн 26 опирается на обод кулачка 16, т, е. находится на выступе двухпозиционной звездочки 13, катушка 2 индуктивности фиксируется s положении, смещенном относительйа крайнего нижнего на строго заданную величину Л, Датчик работает следующим. образом.

В исходном состоянии катушка 2 индуктивности фиксируется в крайнем нижнем положении хд, симметричном относительно секций 3 — 4 и 4 — 5.

От зтога поло>кения отсчитывается измеряемое перемещение х. За положительное направление изменения х условно. принимается направление, обозначенное стрелкой на фиг,1. В этом положении катушки 2 индуктивности производится два такта измерения. В первом такте включается секция 3 — 4, выходной электрический сигнал пропорцио! !ален величине хр -х. Во втором такте включается секция 4 — 5, выходной. электрический сигнал пропорционален величине перемещения x!> + Я. После окончания, второго такта. кратковременно включается электромагнит 9, Его якорь втя-. гивается в обмотку, увлекая за собой немагнитный каркас 6 катушки 2 индуктивности с укрепленным на нем ползуном 23 и KpoHUJтейн 26.

Ход а якоря электромагнита 9 устанавллвается «!есколько*большим.Л, При движении немагнитного каркаса 6 вторая и ружинная собачка 27 подхваты вает храповое колесо 14 и поворачивает его Hp. угол, соответствующий одному зубу.на ега повер-: хности, На фиг.2 число зубьев равно 8 и следовательно,угол поворота храпового колеса равен 45 . Двухпозиционная звездочка

13, жестко скрепленная с храповым колесом

14, также поворачивается )!а угол 45 . Число кулачков на плоском круге 15 вдвое меньше числа зубьев на храповом колесе 14

Таким образом, при повороте на 45 Гобразный кронштейн 26 переходит с обода кольца 17 на обод кулачка 16. При этом первая собачка, проскочив один зуб храпевого колеса 14, стопорит двухпоэиционкую звездочку 13 от обратного хода.

После откл очения электромагнита 9 катушка 2 индуктивности оказывается зафиксированной в положении, смещенном ат крайнего нижнего на величину Л. В этом положении производятся 3-й и 4-й такты измерения. В 3-м такте включается секция

3-4 катушки 2 индуктивности, выходной электрический сигнал пропорционален ве1820196 личине xo —. х+ A.В 4-м такте включается секция 4 — 5, выходной электрический. сигнал пропорционален величине хо+ х+Ь.

При аппроксимации функции преобразования датчика параболической зависимо- 5 стью в результате четырех тактов имеем: 11 2

Таким образом,. в предлагаемом датчи, ке обеспечивается идентичность условий измерения во всех четырех тактах за счет того, что все они проводятся при отключен-, ном приводном электромагните 9, а фиксация катушки 2 индуктивности в двух положениях, расположейных на фиксиро-. ванном расстоянии одно от другого, обеспечивается за счет конструктивных отличий датчика. 20

Кроме того, в предлагаемом датчике эа счет его конструктивных особенностей обеспечивается высокая точность задания

Л, на величину которого не оказывает вли. яния вариация длины немагнитного каркаса и корпуса датчика.

В конечное выражение для х не входят нестабильные коэффициенты функции преобразования, Предлагаемый датчик обеспечивает. снижение погрешности З0 нелинейности, аддитивной и мультипликативной погрешности всего тракта измерения, включая первичный преобразователь.

Технико-экономические преимущества датчика заключаются в обеспечении высо- 5 кой точности измерения перемещений благодаря созданию в .нем оптимальных условий для автоматической коррекции погрешностей, которая осуществляется за счет проведения цикла из четырех измере- ® ний в идентичных условиях.

Формула изобретения

1, Датчик линейных перемещений, содержащий полый цилиндрический корпус, размещенный внутри него немагнитный 45. каркас с намотанной на него дифференциальной соленоидной катушкой индуктивности, установленный на оси датчика с возможностью перемещения ферритовый сердечник, предназначенный для связи с объектом контроля, приводной электромагнит, предназначенный для изменения положения катушки вдоль оси датчика в процессе измерений, якорь которого прикреплен к торцу каркаса, и узел установки катушки индуктивности в двух положениях на фиксированном расстоянии одно от другого, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности, узел установки катушки выполнен в виде закрепленного на внутренней поверхности корпуса кругового сегмента, укрепленной на нем перпендикулярно боковой грани в плоскости его симметрии оси, свободно вращающихся на ней двухпозиционной звездочки и храпового колеса, жестко скрепленных между собой, закрепленной на боковой грани кругового сегмента и взаимодействующей с храповым колесом первой пружинной собачки, закрепленной на оси симметрии кругового сегмента плоской стойки с отверстием для прохождения каркаса с катушкой индуктивности, укрепленного на каркасе с воэможностью . регулировки положения плоского полэуна, опирающегося на обод двухпозиционной . звездочки Г-образного кронштейна, закрепленной на нем второй пружинной собачки, взаимодействующей с храповым колесом, и цилиндрической пружиной, один конец которой прикреплен к плоской стойке, а другой уперт в ступеньку, выполненную на торце немагнитного каркаса.

2; Датчик по п.1, отличающийся тем, что двухпозиционная звездочка выполнена в аиде жестко скрепленных между собой и размещенных соосно круглого диска с четырьмя кулачками и кольца, на одной стороне круглого диска выполнена кольцевая выемка, диаметр которой превышае: диаметр основания кулачков и равен наружному диаметру кольца.

1820196

Редактор

Заказ 2021 Тираж Подписное

ВНИИПИ Гасударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Составитель В. Иванов

Техред M.Ìàðãåèòàë Корректор М Самборская

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород. ул.Гагарина, 10) Я 5

ГЗ