Датчик линейной скорости

 

Датчик предназначен для использования в измерительной технике. Две параллельные магнитные системы включены встречно. Каждая система состоит из постоянного магнита, общего магнитопровода, двух пар катушек индуктивности. Подвижные катушки имеют возможность перемещения в зазорах своих магнитных систем. Неподвижные катушки соединены дифференциально. Подвижные катушки магнитных систем включены дифференциально. Обеспечивается возможность измерения скорости и ускорения двух объектов. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике.

Известен датчик линейных скоростей, содержащий магнитопровод, источник постоянного магнитного поля и измерительную обмотку, выполненную из двух последовательно соединенных обмоток, из которых в первой удельное число линейно изменяющихся витков выполнено возрастающим, а во второй - убывающим, а перемещающийся внутри измерительных обмоток источник постоянного магнитного поля изготовлен сосредоточенным.

Данный датчик не позволяет измерять ускорение перемещающегося объекта (авт. свид. СССР N 482677, кл. G 01 P 3/48, 1975 г.).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик линейных скоростей, содержащий две катушки индуктивности, установленные коаксиально на стержне магнитопровода, одна из которых имеет возможность перемещаться в воздушном зазоре магнитной системы, а другая - неподвижно укреплена на магнитопроводе (авт. свид. СССР N 366414, кл. G 01 P 3/42; 15/08, 1973 г.).

Недостатком данного датчика является невозможность измерения линейной скорости и ускорения второго объекта.

Задачей изобретения является обеспечение возможности измерения линейной скорости и ускорения второго объекта.

Для этого датчик линейной скорости, содержащий две катушки индуктивности, установленные коаксиально на стержне магнитопровода, одна из которых имеет возможность линейного перемещения в воздушном зазоре магнитной системы, а вторая неподвижно укреплена на стержне магнитопровода, магнитопровод датчика снабжен дополнительным стержнем, расположенным противоположно основному стержню, датчик снабжен дополнительной магнитной системой в виде постоянного магнита, одноименные полюса которой направлены встречно полюсам основной магнитной системы, двумя дополнительными катушками индуктивности, одна из которых имеет возможность перемещения в воздушном зазоре дополнительной магнитной системы, а другая неподвижно укреплена на дополнительном стержне магнитопровода.

Такое выполнение датчика линейной скорости позволяет измерять линейную скорость и ускорение второго объекта, а при одновременном их измерении получить алгебраическое суммирование скоростей и ускорений двух объектов.

На чертеже изображена конструктивная схема предлагаемого датчика.

Датчик линейной скорости содержит магнитную систему, состоящую из постоянного магнита 1, им магнитопровод 2, на котором размещена неподвижная катушка 3 индуктивности с выводами a₁ и b₁. В зазор между магнитом 1 и стержнем магнитопровода 2 входит подвижная катушка 4 индуктивности с выводами c₁ и d₁. В цепь подвижной катушки 4 индуктивности включен ключ 5, позволяющий закорачивать выводы c₁ и d₁.

Датчик снабжен дополнительной магнитной системой в виде дополнительного постоянного магнита 6, дополнительной неподвижной катушкой 7 индуктивности с выводами a₂ и b₂, размещенной на втором стержне магнитопровода 2, дополнительной подвижной катушкой 8 индуктивности с выводами c₂ и d₂, имеющей возможность перемещаться в воздушном зазоре дополнительной магнитной системы. В цепь подвижной катушки 8 индуктивности включен дополнительный ключ 9 для закорачивания выводов c₂ и d₂.

Датчик линейной скорости работает следующим образом.

Подвижные катушки 4 и 8 индуктивности прикрепляют к исследуемым движущимся объектам (не показаны), а магнитные системы - к неподвижному объекту, относительно которого движутся исследуемые объекты так, чтобы подвижные катушки 4 и 8 индуктивности могли свободно перемещаться в зазоре между соответствующими магнитами 1 и 6 и стержнем магнитопровода 2. При этом на всем исследуемом перемещении движущегося объекта подвижные катушки индуктивности не должны выходить из зазора между магнитами 1 и 6 стержнем магнитопровода 2.

При исследовании закона изменения скорости того или другого объекта ключи 5 и 9 разомкнуты, а с выводов c₁ и d₁, а также c₂ и d₂ подвижных катушек 4 и 8 индуктивности снимаются напряжения, пропорциональные скорости движения соответствующих объектов.

При дифференциальном включении катушек 4 и 8 индуктивности с их выходных зажимов снимается сигнал, пропорциональный алгебраической сумме скоростей перемещающихся объектов.

При исследовании закона изменения ускорения ключи 5 и 9 замкнуты. В этом случае с выводов a₁ и b₁, а также a₂ и b₂ неподвижных катушкек 3 и 7 снимаются сигналы, пропорциональные ускорению движущихся объектов.

При дифференциальном соединении катушек 3 и 7 индуктивности с их выходных зажимов снимается сигнал, пропорциональный алгебраической сумме перемещений исследуемых объектов.

Учитывая, что скорость есть первая производная пути по времени а ускорение - первая производная скорости по времени или вторая производная пути по времени данный датчик может быть использован в математических приборах, решающих задачи методами высшей математики.

Формула изобретения

Датчик линейной скорости и ускорения, содержащий магнитную систему, состоящую из постоянного магнита и магнитопровода, две катушки индуктивности, установленные коаксиально на стержне магнитопровода, одна из которых имеет возможность линейного перемещения в воздушном зазоре магнитной системы, а вторая неподвижно укреплена на стержне магнитопровода, отличающийся тем, что датчик снабжен дополнительной магнитной системой в виде постоянного магнита, одноименные полюса которой направлены встречно полюсам основной магнитной системы, и двумя дополнительными катушками индуктивности, а магнитопровод снабжен дополнительным стержнем, на котором неподвижно укреплена одна из дополнительных катушек индуктивности, другая дополнительная катушка индуктивности имеет возможность перемещения в воздушном зазоре дополнительной магнитной системы, при этом неподвижные катушки индуктивности дифференциально соединены, а катушки индуктивности, имеющие возможность перемещения в зазорах соответствующих магнитных систем, включены дифференциально.

РИСУНКИ

Рисунок 1