Датчик параметров вращения
Использование: автоматика и измерительная техника, измерение угла поворота и скорости вращения валов машин и механизмов . Сущность изобретения: датчик параметров вращения содержит кольцевую оболочку возбуждения и чувствительный к изменению магнитного потока элемент в виде концентричных голец из пленок с прямоугольной петлей гистерезиса, имеющих сквозные отверстия, через которые продеты витки измерительной обмотки. Измерительная обмотка и обмотка возбуждения расположены на немагнитных неэлектропроводных фланцах. Пленки в кольцах могут быть установлены в шахматном порядке с шагом, равным ширине прорези диамагнитного диска, связанного с контролируемым объектом, угол поворота и скорость которого нужно измерить. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
(5п5 8 01 P 3/488
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
М
О
О
О (л
Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4927188/10 (22) 10,04.91 (46) 07.09.93. Бюл. N. 33 — 36 (75) Волков Н. П„Долгих О. И., Маслов Ю. H., Долгих С. О. (73) Долгих О, И. (54) ДАТЧИК ПАРАМЕТРОВ ВРАЩЕНИЯ (57) Использование: автоматика и измерительная техника, измерение угла поворота и скорости вращения валов машин и механизмов. Сущность изобретения: датчик параметров вращения содержит кольцевую оболочку возбуждения и чувствительный к
Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности для определения угла поворота и скорости вращения валов и механизмов.
Известно устройство измерения угловой скорости вращения вала, содержащее ротор, выполненный из диамагнитного материала со шлицевыми прорезями, которые заполнены и соединены между собой замкнутым магнитопроводом, а в корпусе закреплен каркас катушки, выполненный из магнитопроводящего материала с выступамй в форме сегментов, расположенных по окружности статора, на котором помещена индуктивная обмотка с выводами.
Недостатком данного устройства является невысокая надежность и точность измерения.
Известен датчик угловой скорости вращения вала, содержащий обмотки возбуждения и измерительную, между которыми расположень электромагнитный щелевой
„„ ЯЦ„„ 2000574 С изменению магнитного потока элемент в виде концентричных колец из пленок с прямоугольной петлей гистерезиса, имеющих сквозные отверстия, через которые продеты витки измерительной обмотки. Измерител ьная обмотка и обмотка возбуждения расположены на немагнитных неэлектропроводных фланцах. Пленки в кольцах могут быть установлены в шахматном порядке с шагом, равным ширине прорези диамагнитного диска, связанного с контролируемым объектом, угол поворота и скорость которого нужно измерить. 1 з.п, ф-лы, 4 ил. экран, закрепленный на валу, и многощелевой электромагнитный экран, установлен ный неподвижно на торце статора.
Недостатком данного устройства является сложность конструкции (наличие компенсирующей обмотки, составной ротор) и низкая чувствительность, обусловленная значительной индуктивностью, Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение чувствительности за счет уплотнения измерительных обмоток и снижения индуктивности чувствительного элемента.
Цель достигается тем, что в датчике угловой скорости вращения вала. содержащем кольцевые обмотки возбуждения и чувствительный к изменению магнитного потока элемент, размещенные на двух неподвижных фланцах, между которыми установлен с возможностью вращения диамагнитный диск с прорезями, чувствительный к изменению магнитного потока элемент выполнен в виде концентрических
2000574 колец из пленок с прямоугольной петлей гистерезиса. при этом через сквозные отверстия, выполненные в пленках и теле одного из фланцев, продеты витки измерительной обмотки, на тыльной стороне фланца установлен электромагнитный экран, причем фланцы выполнены иэ немагнитного неэлектропроводного материала, При этом в датчике параметров вращения пленки в кольцах могут быть установлены в шахматном порядке с шагом, равным ширине прорези диамагнитного диска.
На фиг, 1 изображено предлагаемое устройство датчика параметров вращения, в разрезе; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — схематичный вид ферромагнитной пленки с прямоугольной петлей гистерезиса (ПРГ) и часть фланца с витками и выводами; на фиг, 4 -- расположение пленок.
На фиг. 1 и 2 изображены; вал 1 вращения, опора 2, на которой неподвижцо установлены фланцы 3 и 4. На фланце 3 имеется кольцевой паз 5, в котором помещаются провода намагничивающей катушки 6 с выводамл 7.
На залу 1 жестко закреплен ротор 8 (диск) и:> диама-нитного проводящего материала с цслевыми прорезями 9, ."- а сланце 4, на определенном расстоя: л; от центоа размещены магнитные плены !0 с ППГ в виде концентрических колец или е виде полосок, расположенных в кольцевых i- азах 11, Магнитные пленки имеют отверстия 12 (фиг, 3).
Отверстия располагаются дискретно по длине полоски магнитной пленки 10 л фланца 4, а через отверстия 12 пленки 10 и фланца 4 продеты витки измерительной обмотки
13 с выводами 14.
Датчик работает следующим образом.
От генератора высокой частоты через выводы 7 в намагничивающую катушку 6 поступает ток высокой частоты, При и".отекании ток- по проводам катушки 6 вокруг нее oI5poo"зуе -ся высокочастотное магнитное поле. Магнитный поток, проходя через прорезь диамагнитного диска, попадает в рабочий зазор между фланцами 3 и 4, замыкается через магнитную пленку 10 с
ППГ. В витках обмотки 13 будет наводиться электродвижующая сила (ЭДС) в том случае, когда щель диска 8 не экранирует витки индикаторной обмотки 13.
Диск вращается, щелевое отверстие 9 набегает на магнитную пленку с ППГ и происходит движение доменных границ вдоль пленки. При перемагничивании участка, например, длиной X (фиг, 3) равной ширине витка, происк;.лит скачкообразное изменение магнитногг погоиз Ф . BS R 11 где f3
55 — магнитная индукция. S — площадь витка с пленкой; х — ширина витка: h — толщина пленки.
В результате в витке 13 от скачка магнитного потока на участке шириной х будет наводиться ЭДС е = kS —, где k — коэффиdB бс циент пропорциональности.
Если пленка длиной! имеет и витков, то при движении диска получим и импульсов
ЭДС.
Когда зубцы диска 8 перекрывают(экранируют) переменный магнитный поток, созданный током катушки 6, то в витках 13
ЭДС не наводится.
Толщина диска 8 электромагнитного экрана определяется глубиной проникновения электромагнитной волны.
На фиг, 4 изображен сектор фланца 4 датчика вращения, где пленки 10 расположены в шахматном (комбинированном) порядке, что позволяет исключить "мертвый ход", равный ширине зубцов, и получить непрерывный ход цугов импульсов.
Ширина прорези колеблется от долей до 10-15 мм. Это значение определяется конструктивными факторами и частотой генератора, от которой зависит количество импульсов в пакете (цуге) выходных сигналов.
Высота прорези электромагнитного экрана зависит от ширины пленки (пленок
ППГ) и от конструктивного расположения намагничивающей катушки в кольцевом пазу.
Для уменьшения влияния краевых эффектов электромагнитного поля высота щели электромагнитного экрана должна быть более ширины магнитной пленки (пленок) и внешнего диаметра обмотки возбуждения.
Для увеличения числа импульсов на угол вращения, соответствующий ширине прорези электромагнитного экрана, витки измерительной обмотки 13 (фиг, 3) могут устанавливаться под углом 25 — 90 к вектору напряженности электромагнитного поля, созданного кольцевой или тороидальной обмоткой возбуждения.
Формула изобретения
1. Датчик параметров вращения, содержащий кольцевые обмотку возбуждения и чувствительный к изменению магнитного потока элемент, размещенные на двух неподвижных фланцах, между которыми установлен с возможностью вращения диамагнитмый диск с прорезями, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью упрощения и повышения чувствительности за счет снижения индукти ньс 2000574 магнитного потока элемент выполнен в виде концентричных колец из пленок с прямоугольной петлей гистерезиса, при этом через сквозные отверстия, выполненные в пленках и теле одного из фланцев, продеты витки измерительной обмотки, на тыльной стороне фланца установлен электромагнитный экран, причем фланцы выполнены иэ немагнитного неэлектропроводного материала. 2, Датчик по и. 1. отличающийся 5 тем, что пленки в кольцах установлены в шахматном порядке с шагом. равным ширине прорези диамагнитного диска. 2000574 10 73 1// Составитель О.Долгих Редактор А.Кучерякова Техред М.Моргентал Корректор С.Юско Заказ 3077 Тираж Подписное НПО" Поиск" Роспатента 113035,Москва.Ж-35. Раушская наб., 4/5 Производственно издательский комбинат "Патент". г. Ужгоп л чл.Гагарина 101