Датчик положения

 

Датчик положения содержит магнитопровод, размещенные на магнитопроводе последовательно соединенные катушки индуктивности и якорь. По длине якоря выполнены зубцы, профилированные по ходу якоря. Каждые два зубца образуют один канал и профилированы симметрично в противоположных направлениях. Магнитопровод установлен перпендикулярно ходу якоря и имеет такое же количество зубцов с катушками, как и количество зубцов якоря, при этом каждая катушка выполнена двухобмоточной, а обмотки, выполненные на разных зубцах одного канала, включены последовательно. Технический результат - упрощение конструкции многоканального длинноходового датчика положения и сокращение его длины. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к приборам контроля и регулирования технологических процессов.

Известен электромагнитный датчик линейных перемещений по авт. св. 1413408, МПК G 01 B 7/00, содержащий измерительную обмотку и установленный на ее оси с возможностью линейного перемещения якорь, состоящий из ферромагнитного и диамагнитного участков, между которыми размещена диэлектрическая вставка, имеющая одинаковую с ними длину, равную длине измерительной обмотки.

Недостатком датчика является значительная длина подвижного элемента, равная не менее двукратной величине его перемещения, а также то, что катушки выполнены однообмоточными, что уменьшает крутизну преобразования. Затруднено также выполнение резервных каналов.

Известен также электроиндуктивный датчик перемещений по авт. св. 443247, МПК G 01 B 7/00, содержащий каркасную многовитковую катушку с двумя обмотками, например, трапецеидальной формы и подвижный элемент, выполненный в виде нескольких последовательно соединенных пластин металлов с различной электропроводностью.

К недостаткам датчика можно отнести относительно малую крутизну преобразования и нелинейность характеристики на начальном и конечном участках диапазона.

Наиболее близким по технической сущности является принятый авторами в качестве прототипа функциональный индуктивный преобразователь перемещений по авт. св. 937992, МПК G 01B 7/00, содержащий ферромагнитный сердечник с полюсами и размещенные на нем последовательно соединенные катушки индуктивности и ферромагнитный якорь, установленный с зазором относительно поверхности полюсов сердечника в направлении измеряемого перемещения и выполненный с переменной шириной в поперечном сечении.

К недостаткам устройства можно отнести недостаточную крутизну характеристики преобразования из-за того, что на обоих полюсах происходит изменение проводимости одного знака, а также из-за того, что каждая из последовательно включенных катушек имеет только одну обмотку, кроме того, вследствие большой плоской поверхности якоря его размещение в изолирующем элементе в среде с избыточным давлением (в случае герметичного исполнения устройства) потребует большой толщины стенки, что резко уменьшит чувствительность и увеличит габариты. К недостаткам можно отнести также невозможность выполнения на одном ферромагнитном якоре дополнительных резервных измерительных каналов.

Задачей предлагаемого технического решения является упрощение конструкции многоканальных длинноходовых датчиков положения и сокращение их длины.

Для решения указанной задачи в датчике положения, содержащем магнитопровод, размещенные на магнитопроводе последовательно соединенные катушки индуктивности и якорь, по длине якоря выполнены зубцы, профилированные по ходу якоря, причем каждые два зубца, образующие один канал, профилированы симметрично в противоположных направлениях, магнитопровод установлен перпендикулярно ходу якоря и имеет такое же количество зубцов с катушками, как и количество зубцов якоря, при этом каждая катушка выполнена двухобмоточной, а обмотки, выполненные на разных зубцах одного канала, включены последовательно, якорь заключен в герметичный тонкостенный стакан из немагнитного материала.

На фиг. 1 изображен разрез устройства по оси, на фиг.2 - разрез по А-А, на фиг.3 - электрическая схема устройства со схемой магнитопровода.

Датчик состоит из корпуса 1, в котором закреплен герметичный тонкостенный стакан 2 из немагнитного материала. Внутри стакана 2 перемещается якорь 3, выполненный из магнитомягкого материала. По длине якоря 3 выполнены зубцы 4, в количестве два на каждый канал, профилированные симметрично в противоположных направлениях.

На фиг. 1 представлен вариант трехканального датчика с шестью зубцами. Снаружи стакана 2 соосно с ним и перпендикулярно ходу якоря 3 в корпусе 1 закреплен магнитопровод 5, выполненный в виде диска с зубцами-стержнями, по количеству, соответствующему количеству зубцов якоря. На зубцах магнитопровода установлены катушки 6, каждая из которых выполнена двухобмоточной. Выходные концы катушек соединены параллельно и подключены к источнику переменного, например синусоидального, напряжения 7. Обмотки находящихся на противоположных по зазору зубцах 4 включены последовательно и подключены к электронному преобразующему устройству 8. Таким образом, обмотки катушек образуют полный перекрестный мост. Точки А и Б последовательного соединения обмоток образуют диагональ этого моста.

Датчик работает следующим образом. При поступательном движении якоря 3 меняется воздушный зазор 1 и 2 в магнитной цепи каждой катушки, причем изменение зазоров 1 и 2 между зубцами магнитопровода 5 и якоря 3 одного канала при перемещении якоря 3 противоположно. Это приводит к изменению индуктивных сопротивлений катушек 6 одного канала в противоположных направлениях, и на выходной диагонали моста получаем напряжение переменного тока, зависящее от положения якоря 3. Соответствующим профилированием зубцов по длине якоря достигается требуемая зависимость напряжения на выходе моста от перемещения якоря. Питание датчика может осуществляться напряжением прямоугольной или более сложной формы.

Заявляемое техническое решение, по мнению авторов, не является очевидным. Возможность применения изделия не вызывает сомнений, так как: - изделие предназначено для использования в конкретной сфере народного хозяйства; - реализация изделия возможна с помощью описанных в заявке технических средств; - устройство способно обеспечить достижение заявленного технического эффекта; - устройство технологично в изготовлении.

Формула изобретения

1. Датчик положения, содержащий магнитопровод, размещенные на магнитопроводе последовательно соединенные катушки индуктивности и якорь, отличающийся тем, что по длине якоря выполнены зубцы, профилированные по ходу якоря, причем каждые два зубца, образующих один канал, профилированы симметрично в противоположных направлениях, магнитопровод установлен перпендикулярно ходу якоря и имеет такое же количество зубцов с катушками, как и количество зубцов якоря, при этом каждая катушка выполнена двухобмоточной, а обмотки, выполненные на разных зубцах одного канала, включены последовательно.

2. Датчик положения по п. 1, отличающийся тем, что якорь заключен в герметичный тонкостенный стакан из немагнитного материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в ядерной и тепловой энергетике

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных прецизионных преобразователях механических величин

Изобретение относится к системам автоматического контроля и регулирования

Изобретение относится к импульсной технике и может быть применено в устройствах промышленной автоматики

Изобретение относится к измерительной технике машиностроения и предназначено к использованию в электронных приборах для измерения линейных размеров изделий

Изобретение относится к технике автоматического контроля и регулирования и может быть использовано в системах промышленной автоматики

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано в приборах активного контроля, в измерительных системах контрольно-сортировочных автоматов , в системах адаптивного управления, использующих дифференциальные датчики, и позволяет расширить эксплуатационные возможности индуктивных датчиков за счет применения суммирующего усилителя

Изобретение относится к транспортной измерительной технике и предназначено для использования при измерении ускорения автомобиля в системе электронного управления двигателем

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля линейных перемещений валов роторных машин в энергетике, нефтегазовой промышленности и других областях

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться при экспериментальных исследованиях напряженно-деформированного состояния конструкций при нормальных температурах

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к области измерения параметров глубоких отверстий

Изобретение относится к способу по принципу токовихревого контроля, а также к устройству для определения толщины (dr) электрически проводящего защитного слоя, нанесенного на электрически проводящий основной материал

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в ядерной и тепловой энергетике

Изобретение относится к области сканирующей зондовой микроскопии, а именно к способам измерения характеристик приповерхностного магнитного поля с применением сканирующего зонда (атомно-силового микроскопа, магнитосилового микроскопа)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении деформаций и напряжений на поверхности деталей машин, подвергающихся циклическому нагружению

Изобретение относится к области оптической микроскопии, а более конкретно к оптическим микроинтерферометрам, которые используются для анализа чистоты обработки поверхности, и может быть использовано в микроэлектронике и других областях техники для контроля и измерений геометрических размеров элементов технологических структур микросхем, измерения толщины и глубины залегания пленок в многослойных пленочных структурах

Датчик положения, акселерометр датчик приближения

Наверх