Датчик линейных перемещений

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля положения и скорости в следящем электроприводе. Датчик содержит магнитный усилитель с магнитопроводом в виде Ф-образной рамки. Датчик включает также три параллельных неподвижных стержневых магнитопровода, прикрепленных к магнитопроводу магнитного усилителя перпендикулярно его плоскости. Крайние неподвижные магнитопроводы имеют обмотки возбуждения постоянного тока и соединены со средним неподвижным магнитопроводом двумя подвижными сердечниками с измерительными обмотками, магнитный усилитель имеет четырехсекционную обмотку переменного тока с нагрузочным резистором в ее цепи. При перемещении подвижных сердечников изменяется подмагничивание магнитного усилителя, что позволяет определить алгебраическую сумму линейных перемещений двух контролируемых объектов. Кроме того, при перемещении подвижных сердечников в измерительных обмотках наводится ЭДС, что при встречном включении обмоток позволяет определить также алгебраическую сумму скоростей контролируемых объектов. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве датчика положения и скорости в следящем электроприводе, а также в научно-техническом эксперименте.

Известен датчик скорости поступательного движения, содержащий снабженный сигнальной обмоткой неподвижный магнитопровод в форме рамки, разделенной на две части зазором, расположенным по диагоналям продольных стержней, и связанную с контролируемым объектом магнитную систему, один из поперечных стержней рамки выполнен в виде кольца с расположенной на нем обмоткой переменного тока, подсоединенной к нагрузочному резистору (авт. свид. СССР N 391483, кл. G 01 P 3/52; G 01 B 7/02, 1973 г.).

Данный датчик обладает недостаточными функциональными возможностями, в частности он не позволяет одновременно с измерением скорости измерять также линейное перемещение контролируемого объекта.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик линейных перемещений, содержащий магнитопровод с обмоткой возбуждения, неподвижный сердечник с измерительной обмоткой и нагрузочный резистор, датчик снабжен магнитным усилителем и дополнительным магнитопроводом, причем магнитопроводы с обмоткой возбуждения и дополнительный включены параллельно между собой и перпендикулярно к магнитопроводу магнитного усилителя, а подвижный сердечник размещен перпендикулярно к магнитопроводам и параллельно плоскости магнитопровода магнитного усилителя, в цепь обмотки которого включен нагрузочный резистор (авт. свид. СССР N 413516, кл. G 08 C 9/04, 1974 г. , прототип).

Недостатком данного датчика является то, что он не позволяет одновременно измерять линейное перемещение и скорость второго контролируемого объекта.

Задачей изобретения является обеспечение возможности одновременного измерения линейного перемещения и скорости второго контролируемого объекта.

Для этого датчик линейных перемещений, содержащий магнитопровод с обмоткой возбуждения, дополнительный магнитопровод, подвижный сердечник с измерительной обмоткой, магнитный усилитель с обмоткой переменного тока, и нагрузочный резистор, включенный в цепь обмотки переменного тока магнитного усилителя, причем магнитопровод с обмоткой возбуждения и дополнительный магнитопровод расположены параллельно друг другу и перпендикулярно плоскости магнитопровода магнитного усилителя, а подвижный сердечник размещен перпендикулярно к магнитопроводу с обмоткой возбуждения и дополнительному магнитопроводу и параллельно плоскости магнитопровода магнитного усилителя, датчик снабжен другим дополнительным магнитопроводом с дополнительной обмоткой возбуждения и дополнительным подвижным сердечником с дополнительной измерительной обмоткой, при этом магнитопровод магнитного усилителя выполнен в виде Ф-образной рамки, в свободном окне которой размещена дополнительная обмотка переменного тока, основная и дополнительная обмотки возбуждения включены между собой встречно, а основная и дополнительная обмотки переменного тока - параллельно, дополнительный магнитопровод с дополнительной обмоткой возбуждения расположен параллельно магнитопроводу с основной обмоткой возбуждения и дополнительному магнитопроводу и перпендикулярно плоскости магнитопровода магнитного усилителя, а дополнительный подвижный сердечник размещен перпендикулярно дополнительным магнитопроводам.

Такое выполнение датчика линейных перемещений повышает его функциональные возможности, так как позволяет осуществлять одновременное измерение линейных перемещений и скорости двух контролируемых объектов.

На чертеже схематично изображен предлагаемый датчик.

Датчик линейных перемещений содержит магнитопровод 1 с обмоткой 2 возбуждения, дополнительный магнитопровод 3, подвижный сердечник 4 с измерительной обмоткой 5, магнитный усилитель с магнитопроводом 6 и обмоткой 7 переменного тока и нагрузочный резистор 8, включенный в цепь обмотки 7 переменного тока магнитного усилителя. Магнитопровод 1 с обмоткой 2 возбуждения и дополнительный магнитопровод 3 расположены параллельно друг другу и перпендикулярно плоскости магнитопровода 6 магнитного усилителя. Подвижный сердечник 4 размещен перпендикулярно к магнитопроводу 1 с обмоткой 2 возбуждения и дополнительному магнитопроводу 3 и параллельно плоскости магнитопровода 6 магнитного усилителя.

Датчик снабжен другим дополнительным магнитопроводом 9 с дополнительной обмоткой 10 возбуждения и дополнительным подвижным сердечником 11 с дополнительной измерительной обмоткой 12. При этом магнитопровод 6 магнитного усилителя выполнен в виде Ф-образной рамки, в свободном окне которой размещена дополнительная обмотка 13 переменного тока. Основная 2 и дополнительная 10 обмотки возбуждения включены между собой встречно, а основная 7 и дополнительная 13 обмотки переменного тока - параллельно. Дополнительный магнитопровод 9 с дополнительной обмоткой 10 возбуждения расположен параллельно магнитопроводу 1 с основной обмоткой 2 возбуждения и дополнительному магнитопроводу 3 и перпендикулярно плоскости магнитопровода 6 магнитного усилителя, а дополнительный подвижный сердечник 11 с дополнительной измерительной обмоткой 12 размещен перпендикулярно дополнительным магнитопроводам 3 и 9.

Датчик работает следующим образом.

При одиночном контроле объектов (не показаны) измерительные обмотки - основная 5 и дополнительная 12 - выдают результаты измерений независимо друг от друга (как показано на чертеже). Когда же необходимо получить суммарное значение параметров контролируемых объектов, указанные измерительные обмотки 5 и 12 соединяются переключателем (не показан) встречно друг другу, и на выходе системы появляется сигнал, пропорциональный алгебраической сумме перемещений или скоростей данных объектов.

Сигнал, пропорциональный скорости, снимается с измерительных обмоток 5 и 12, а ЭДС в этих обмотках возникает за счет изменения во времени числа витков обмоток возбуждения основной 2 и дополнительной 12.

Принцип действия датчика состоит в том, что при перемещении подвижного сердечника (например, сердечника 4) магнитный поток постоянного тока, поступающий в замкнутый магнитопровод 6 магнитного усилителя, меняет свою величину, так как число витков обмотки 2 возбуждения продольного магнитопровода 1, сцепленных с подвижным сердечником 4, меняется. При этом происходит подмагничивание магнитного усилителя, что сказывается на токе в нагрузочном резисторе 8. Изменение этого тока пропорционально величине перемещения подвижного сердечника 4. Одновременно с этим при перемещении подвижного сердечника 4 происходит изменение магнитного потока, пронизывающего этот сердечник. Поэтому в измерительной обмотке 5, намотанной на подвижном сердечнике 4 таким образом, чтобы ось намотки была перпендикулярна к направлению движения подвижного сердечника, возникает ЭДС, пропорциональная скорости перемещения подвижного сердечника 4.

Аналогично происходит и работа датчика при перемещении подвижного сердечника 11.

При одновременном перемещении обоих подвижных сердечников 4 и 11 (измерительные обмотки 5 и 12 включены встречно) величина постоянного тока в нагрузочном резисторе 8 и ЭДС на выходе объединенных измерительных обмоток 5 и 12 будут пропорциональны алгебраической сумме перемещений и скоростей контролируемых объектов соответственно.

Формула изобретения

Датчик линейных перемещений, содержащий магнитопровод с обмоткой возбуждения, дополнительный магнитопровод, подвижный сердечник с измерительной обмоткой, магнитный усилитель с обмоткой переменного тока и нагрузочный резистор, включенный в цепь обмотки переменного тока магнитного усилителя, причем магнитопровод с обмоткой возбуждения и дополнительный магнитопровод расположены параллельно друг другу и перпендикулярно плоскости магнитопровода магнитного усилителя, а подвижный сердечник размещен перпендикулярно к магнитопроводу с обмоткой возбуждения и дополнительному магнитопроводу и параллельно плоскости магнитопровода магнитного усилителя, отличающийся тем, что он снабжен другим дополнительным магнитопроводом с дополнительной обмоткой возбуждения и дополнительным подвижным сердечником с дополнительной измерительной обмоткой, при этом магнитопровод магнитного усилителя выполнен в виде Ф-образной рамки, в свободном окне которой размещена дополнительная обмотка переменного тока, основная и дополнительная обмотки возбуждения включены между собой встречно, а основная и дополнительная обмотки переменного тока - параллельно, дополнительный магнитопровод с дополнительной обмоткой возбуждения расположен параллельно магнитопроводу с основной обмоткой возбуждения и дополнительному магнитопроводу и перпендикулярно плоскости магнитопровода магнитного усилителя, а дополнительный подвижный сердечник размещен перпендикулярно дополнительным магнитопроводам.

РИСУНКИ

Рисунок 1