Устройство для определения движения и/или положения объекта

Авторы патента:

Пшеничников Павел Александрович (RU)

Изотов Олег Петрович (RU)

Хлыст Сергей Васильевич (RU)

Замулин Владимир Ильич (RU)

Кириченко Михаил Николаевич (RU)

Фазатдинов Ренад Ибрагимович (RU)

Иванов Алексей Геннадьевич (RU)

G01D5/20 - путем изменения индуктивности, например с помощью подвижного сердечника

Владельцы патента RU 2455617:

Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Томская электронная компания" (RU)

Заявляемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в различных областях промышленности в качестве источника импульсного электропитания, в частности для датчиков положения, а также как активный датчик для измерения скорости. Техническим результатом изобретения является исключение деформации магнитопровода, повышение надежности устройства при низких температурах окружающей среды. Устройство для определения движения и/или положения объекта содержит катушку и магнитную пару, в которой полюса магнитов ориентированы в противоположные стороны относительно друг друга, магниты расположены один за другим и выполняют движение относительно катушки. Магнитопровод в катушке закреплен на оси, установленной в пазах катушки, таким образом, что ось проходит сквозь отверстие, расположенное на одном конце магнитопровода, а противоположный конец магнитопровода свободен и способен отклоняться, совершая колебательное движение, создавая импульсы напряжения при пересечении магнитной оси магнитной пары. 4 ил.

Известно устройство для определения движения и/или положении объекта (WO 2005052505 А2, МПК G01D 5/20, дата приоритета 11.11.2004 г.), характеризующееся тем, что определение движений и/или положений производится посредством, по крайней мере, одной катушки и магнитной пары, в которой полюса магнитов ориентированы в противоположные стороны относительно друг друга, магниты расположены одним за другим и выполняют движение относительно катушки, содержащей плоскую пружину, выполненной из магнитопроводящего материала, причем один конец пружины жестко закреплен, а другой конец (свободный) пружины под влиянием магнитов совершает возвратно-поступательные движения, создавая импульсы напряжения. В данной конструкции пружина претерпевает постоянную деформацию, которая неизбежно приводит к слому самой пружины и, как следствие, выходу из строя самого устройства. Чтобы несколько повысить надежность устройства, в одном из вариантов устройства место крепления конца пружины между монтажными платами автор дополнительно снабдил амортизирующими (демпфирующими) прокладками.

Недостатком данного устройства является низкая надежность при работе в холодных климатических условиях, например при температуре окружающей среды -40°С и ниже. Опыт эксплуатации показал, что при таких низких температурах прокладки становятся очень жесткими, и амортизирующие (демпфирующие) свойства утрачиваются, вследствие чего вероятность слома плоской пружины, постоянно подвергающейся деформации (изгибу, отклонению под действием магнитных сил), сильно возрастает, соответственно возрастает риск выхода из строя самого устройства.

Задачей заявляемого изобретения является повышение надежности за счет изменения конструкции устройства, расширение нижней границы температуры работы устройства. Техническим результатом является исключение деформации магнитопровода, повышение надежности устройства при низких температурах окружающей среды (минус 30°С и ниже).

Технический результат достигается тем, что в устройстве для определения движения и/или положения объекта, содержащем, по крайней мере, одну катушку и магнитную пару, в которой полюса магнитов ориентированы в противоположные стороны относительно друг друга, магниты расположены один за другим и выполняют движение относительно катушки, содержащей магнитопровод, согласно изобретению, который закреплен на оси, установленной в пазах катушки, таким образом, что ось проходит сквозь отверстие, расположенное на одном конце магнитопровода, а противоположный конец магнитопровода свободен и способен отклоняться, совершая колебательное движение, создавая импульсы напряжения при пересечении магнитной оси магнитной пары.

Заявленное устройство иллюстрируют:

фиг.1 - вид устройства в разрезе (магнитопровод оттянут магнитом 2);

фиг.2 - вид сверху;

фиг.3 - график изменения напряжения во времени на катушке;

фиг.4 - вид устройства в разрезе (магнитопровод оттянут магнитом 3).

Заявленное устройство содержит катушку 1, магниты 2, 3. В пазах (не показаны) катушки 1 (фиг.1, 2) установлена ось 4, на которой закрепляют магнитопровод 5, выполненный из жесткого недеформируемого магнитопроводящего материала, имеющий плоскую клинообразную или прямоугольную форму. Для крепления магнитопровода 5 на оси 4 в верхней части магнитопровода 5 выполнено отверстие (не показано), через которое пропущена ось 4. Такое крепление на оси 4 позволяет магнитопроводу 5 совершать свободное колебательное движение.

Устройство работает следующим образом.

Работу устройства поясняет фиг.1, стрелкой указано направление движения магнитов 2, 3 относительно катушки (против часовой стрелки, если смотреть на генератор сверху (фиг.2)). Магнитопровод 5 оттянут магнитом 2. Часть магнитного потока, создаваемого магнитным полем магнита 2, проходит по магнитопроводу 5, охватывая витки катушки 1. Дальнейшее движение магнитов ослабляет воздействие силы магнитного поля магнита 2 на магнитопровод 5, и происходит резкое перемещение (скачок) магнитопровода 5 к магниту 3, сопровождающееся пересечением магнитной оси магнитной пары. В это момент происходит резкое изменение магнитного поля, проходящего через витки катушки 1 согласно закону электромагнитной индукции

На фиг.3 показан график изменения напряжения на катушке в момент резкого перемещения магнитопровода 5.

На фиг.4 показано положение магнитопровода 5, после резкого перемещения магнитопровода 5 от магнита 2 к магниту 3 магнитный поток, проходящий по магнитопроводу 5, охватывающий витки катушки 1, уже направлен в другую сторону.

Геометрическая форма магнитопровода 5 принципиального значения не имеет, но для достижения наилучшего результата целесообразна плоская клинообразная или прямоугольная форма.

При движении магнитов 2, 3 в противоположную сторону относительно катушки 1 устройство работает аналогичным образом.

Благодаря данной конструкции в катушке исключена подвергающаяся деформации плоская пружина, способная переломится при низких температурах и вывести из строя устройство. Замещение плоской пружины жестким недеформирующимся магнитопроводом сохраняет основной принцип создания импульса напряжения за счет резкой перемены полярности магнита. Таким образом, устройство при эксплуатации работает как при высоких температурах окружающей среды, так и при низких температурах, существенно повышая надежность устройства.

Устройство для определения движения и/или положении объекта, содержащее, по крайней мере, одну катушку и магнитную пару, в которой полюса магнитов ориентированы в противоположные стороны относительно друг друга, магниты расположены один за другим и выполняют движение относительно катушки, содержащей магнитопровод, отличающееся тем, что магнитропровод закреплен на оси, установленной в пазах катушки, таким образом, что ось проходит сквозь отверстие, расположенное на одном конце магнитопровода, а противоположный конец магнитопровода свободен и способен отклоняться, совершая колебательное движение, создавая импульсы напряжения при пересечении магнитной оси магнитной пары.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений, с помощью преобразователя перемещения индукционного типа.

Вихретоковый датчик осевых смещений // 2442965

Изобретение относится к измерительной технике, контролю линейных перемещений габаритных валов роторных машин. .

Растровый трансформаторный преобразователь перемещения в код // 2334948

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения линейного и углового перемещения. .

Преобразователь перемещения в код // 2326446

Индукционный детектор положения // 2264599

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения положения головки станка по отношению к заготовке. .

Устройство формирования выходного сигнала индуктивного дифференциального измерительного преобразователя // 2224979

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследованиях в ядерной и тепловой энергетике для измерения электрических и неэлектрических величин.

Ротаметр // 2200935

Трансформаторный датчик положения // 2127866

Изобретение относится к измерительной технике. .

Устройство для измерения линейных перемещений (варианты) // 2127865

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении при испытании конструкций, управлении технологическими процессами и т.д. .

Датчик линейных перемещений // 2119642

Изобретение относится к области измерения неэлектрических величин электрическими методами и предназначено для преобразования линейного перемещения в пропорциональное ему напряжение.

Способ и измерительное устройство для определения положения и/или изменения положения объекта измерения относительно чувствительного элемента // 2460044

Изобретение относится к способу определения положения и/или изменения положения объекта измерения относительно чувствительного элемента

Датчик положения, содержащий пластмассовый элемент // 2490595

Сенсорное устройство и способ для определения положения и/или изменения положения объекта измерения // 2497080

Изобретение относится к сенсорному устройству для определения положения и/или изменения положения объекта измерения относительно сенсора, причем с объектом измерения сопоставлен магнит. Изобретение также относится к соответствующему способу. Сенсорное устройство для определения положения и/или изменения положения объекта измерения относительно сенсора, причем с объектом измерения сопоставлен магнит (7), причем сенсор (1) содержит первый проводник (2) и расположенный с продольной стороны первого проводника (2) второй проводник (3), отличающееся тем, что в зоне влияния первого и второго проводников (2, 3) размещена магнитомягкая пленка (5, 6), магнитная проницаемость которой под влиянием магнитного поля изменяется и которая оказывает влияние на электромагнитную связь между первым и вторым проводниками (2, 3), и что первый и второй проводники (2, 3) размещены в первой плоскости, и магнитомягкая пленка (5, 6) размещена во второй плоскости. Технический результат - повышение надежности и упрощение конструкции устройства. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 9 ил.

Индукционный датчик положения // 2507474

Относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений с помощью преобразователя перемещения индукционного типа. Техническим результатом заявленного изобретения является существенное повышение надежности работы индукционного датчика положения. Технический результат достигается благодаря тому, что индукционный датчик положения дополнительно содержит вторую, аналогичную первой, пару плоских катушек (7) и (8) с длинной неподвижной и короткой подвижной катушками, причем длина неподвижной катушки (7) должна быть такой, чтобы при максимальном смещении короткая подвижная катушка (8) не выходила за пределы неподвижной катушки (7), подвижные плоские катушки (4) и (8) обеих пар частей индуктивного датчика разделены и жестко связаны между собой, ко второй неподвижной длинной катушке (7) подведено питание от генератора синусоидального сигнала, подвижные катушки (8) и (4) обеих пар соединены между собой проводниками. Неподвижная часть первой пары плоских катушек индукционного датчика положения может содержать две идентичные катушки, установленные вдоль направления перемещения подвижной части с катушкой, которая при этом расположена в первоначальном состоянии по центру между неподвижными катушками неподвижной части. 7 ил.

Индуктивный преобразователь угла поворота // 2545529

Изобретение относится к области электротехники, в частности к индуктивным преобразователям угла поворота систем автоматики. Технические результат заключается в повышении точности работы преобразователя и упрощении его изготовления. Преобразователь угла содержит ротор, по крайней мере, с одним магнитомягким полюсом и статор, включающий расположенную на своем магнитопроводе многофазную обмотку, соосную с ротором однофазную кольцевую обмотку и магнитопровод для замыкания магнитной цепи ротора и статора, охватывающий обмотки статора. Магнитопровод многофазной обмотки выполнен кольцевым. В статор дополнительно введена вторая кольцевая обмотка, идентичная первой и соединенная с ней встречно. При этом обе кольцевые обмотки и магнитопровод для замыкания магнитной цепи ротора и статора размещены симметрично относительно магнитопровода многофазной обмотки. 3 ил.

Устройство для определения местоположения // 2547326

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению расстояний до поверхности металлических поверхностей. Устройство содержит цилиндрический сердечник, имеющий продольную ось; три диска или фланца, установленные на продольной оси сердечника; катушки из провода, расположенные вокруг продольной оси сердечника между всеми смежными парами дисков или фланцев, содержащие первую катушку между первой парой дисков или фланцев и вторую катушку между второй парой дисков или фланцев. Причем провод каждой катушки содержит проводящий металл, главным образом, с диэлектрическим оксидным или керамическим покрытием. При этом диски или фланцы изготовлены из не полимерного материала, а сердечник и диски или фланцы выполнены взаимно закрепленными в пространственном отношении. Устройство выполнено с возможностью определения расстояния до металлического объекта, находящегося вне устройства. Технический результат заключается в возможности использовать устройство при очень высоких температурах без необходимости использования дополнительных средств охлаждения. 18 з.п. ф-лы, 9 ил.

Система измерения положения и соответствующий способ измерения для определения отмеченного положения линейно подвижного направляющего элемента // 2553718

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой систему измерения положения и предназначено для определения экстремального положения (xmin, xmax) управляющих стержней ядерной энергетической установки. Система включает канал, в котором перемещается стержень. На одном конце стержня расположен магнитный элемент, вдоль канала размещены сенсорные элементы - герконы, детектирующие магнитное поле с напряженностью выше порогового значения. Также система содержит индуктивную измерительную систему, которая включает индуктивные катушки и омический блок, образующий последовательное соединение с как минимум одной катушкой и схемное соединение с герконом. Схемным устройством шунтируется омический блок при замыкании геркона. Техническим результатом является повышение надежности и точности. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ температурной компенсации индуктивного датчика положения и устройство для его реализации // 2555200

Группа изобретений относится к измерительной технике. Сущность: определяют значения активной и индуктивной компонент напряжения на обмотке датчика в широком диапазоне частот. Находят оптимальную частоту питания обмотки из условия, что индуктивная компонента напряжения на обмотке линейно зависит от положения подвижного элемента и имеет лишь аддитивную составляющую температурной погрешности в рабочем диапазоне температур. На оптимальной частоте определяют активную и индуктивную компоненты напряжения на обмотке, преобразуют их в напряжения постоянного тока и формируют из них выходной сигнал. Устройство содержит обмотку на сердечнике в проводящем цилиндрическом корпусе, охватывающий его подвижный элемент в виде проводящей трубки и электронный модуль. Сердечник обмотки выполнен из немагнитного непроводящего материала. Обмотка питается напряжением определенной частоты. Электронный модуль содержит средства для выделения активной и индуктивной компонент напряжения на обмотке, преобразования их в соответствующие напряжения постоянного тока и формирования из них линейной комбинации, пропорциональной положению подвижного элемента, с коэффициентом, значение которого подбирается экспериментально. Технический результат: упрощение термокомпенсации индуктивного датчика положения, упрощение его конструкции и уменьшение его себестоимости. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Позиционное кодирующее устройство и способ определения положения подвижной части механизма // 2620908

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к системам для определения угла поворота вращательного тела. Технический результат: пониженная чувствительность к помехам в виде магнитных и электрических полей. Сущность: сенсорная система для определения угла поворота включает кодирующее устройство, прикрепленное к вращательному телу механизма и выполненное с возможностью перемещения с вращательным телом. Напротив кодирующего устройства расположен стационарный сенсорный блок, выдающий по меньшей мере один сенсорный сигнал для определения углового положения. Сенсорный блок включает первый индуктивный компонент, индуктивность которого зависит от углового положения кодирующего устройства. Индуктивный компонент выполнен плоской формы. Ширина свободной от сердечника части индуктивного компонента проходит вдоль направления движения кодирующего устройства, а длина этой свободной от сердечника части проходит перпендикулярно ее ширине. Причем указанная ширина меньше указанной длины, которая больше максимальной ширины кодирующей дорожки, расположенной на кодирующем устройстве. 2 н. и 28 з.п. ф-лы, 16 ил.