Многоступенчатый датчик угла


 


Владельцы патента RU 2529825:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова" (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах автоматики для получения выходных напряжений, пропорциональных углу поворота. В многоступенчатый датчик угла вводятся упоры на роторы и статоры всех ступеней и пружины между роторами и статорами вращающихся трансформаторов, которые обеспечивают одновременный поворот роторов вращающихся трансформаторов всех ступеней относительно их статоров с меньшими углами и, соответственно, с большей точностью. Технический результат - повышение точности измерения углов поворота. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам измерения углов поворота, и может быть использовано в устройствах автоматики для получения напряжений, пропорциональных углу поворота.

Для измерения углов поворота в устройствах автоматики могут использоваться вращающиеся трансформаторы (Н.И. Волков, В.П. Миловзоров. Учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 1986, с.198). Однако такие трансформаторы позволяют получить линейную зависимость выходного напряжения лишь при изменении угла в ограниченных пределах.

Наиболее близким к предлагаемому является многоступенчатый датчик угла, включающий вращающийся трансформатор, содержащий ротор и статор в виде первой ступени датчика, в котором введено дополнительно не менее одной ступени, каждая из которых содержит ротор и статор, причем статор первой ступени жестко связан с основанием, а ротор последней ступени жестко связан с осью датчика, статор каждой последующей ступени и ротор каждой предыдущей ступени жестко связаны между собой и установлены подвижно относительно оси датчика, на роторе каждой, кроме первой, ступени установлен упор, расположенный между двумя упорами, установленными на статоре этой же ступени, а выходные обмотки всех ступеней соединены последовательно (Многоступенчатый датчик угла. Патент РФ №2379627 от 13.10.2008, МПК G01B 7/30).

Существенным недостатком такого датчика является ступенчатый вид выходной характеристики, обусловленный поочередным включением в работу ступеней датчика по мере увеличения угла поворота его оси относительно основания. Это ведет к уменьшению точности измерения углов, особенно при увеличении диапазона их измерения.

Технической задачей изобретения является повышение точности измерения углов поворота.

Указанная задача достигается тем, что согласно изобретению в многоступенчатом датчике угла упоры установлены на роторе и статоре всех ступеней, а между упором ротора каждой ступени и упорами статора этой же ступени установлены пружины.

Существенным отличием предлагаемого технического решения является установка упоров на роторе и статоре всех ступеней и пружин между упором ротора каждой ступени и упорами статора этой же ступени.

На чертеже показан многоступенчатый датчик угла, содержащий две ступени. Датчик угла содержит статор 1 первой ступени, жестко связанный с основанием 2, ротор 3 первой ступени, жестко связанный со статором 4 последующей ступени, ротор 5 последующей ступени, жестко связанный с осью 6 датчика, упор 7, установленный на роторе 5 последующей ступени и расположенный между упорами 8 и 9, установленными на статоре 4 этой же ступени датчика, упор 11, установленный на роторе 3 первой ступени и расположенный между упорами 10 и 12, установленными на статоре 1 первой ступени. Между упором 11 ротора 3 и упорами 10 и 12 статора 1 установлены пружины 13 и 14, между упором 7 ротора 5 и упорами 8 и 9 статора 4 установлены пружины 15 и 16.

Поворот оси 6 датчика относительно основания 2 вызывает поворот ротора 5 относительно статора 4 и через пружины 15 и 16 поворот ротора 3 (вместе со статором 4) относительно статора 1. Связь обеих роторов 3 и 5 с пружинами 15, 16 и 13, 14 соответственно через упоры 7-9 и 10-12 обеспечивает одновременный поворот роторов 3 и 5 обеих ступеней датчика относительно их статоров 1 и 4 соответственно. При этом угол поворота ротора относительно статора каждой ступени будет во столько раз меньше угла поворота оси 6 датчика относительно основания 2, сколько ступеней имеет датчик.

У вращающихся трансформаторов - чем меньше угол поворота, тем выше точность его измерения. В прототипе максимальные углы поворота роторов ступеней датчика относительно их статоров достигались последовательно при достижении упором ротора упора статора. В предлагаемом устройстве это будет происходить только при максимальном угле поворота обеих ступеней. При промежуточных значениях углов поворота благодаря установке пружин ни один из роторов не достигнет максимального угла отклонения относительно статора своей ступени. Меньшие углы поворота будут измеряться и с большей точностью. Следовательно, если точность измерения угла поворота каждой ступени датчика повышается, то и точность измерения угла поворота оси датчика относительно основания датчиком предлагаемой конструкции повышается. При этом устраняется и ступенчатость выходной характеристики по сравнению с прототипом, вызываемая поэтапным включением в работу ступеней датчика без пружинных связей.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить точность измерения углов поворота без ограничения на диапазон их измерений. Кроме того, при заданной точности измерения данная конструкция датчика может потребовать меньшего количества ступеней датчика по сравнению с прототипом.

Многоступенчатый датчик угла, в котором статор каждой последующей ступени и ротор каждой предыдущей ступени жестко связаны между собой и установлены подвижно относительно оси датчика, а выходные обмотки всех ступеней соединены последовательно, отличающийся тем, что упоры установлены на роторе и статоре всех ступеней, а между упором ротора каждой ступени и упорами статора этой же ступени установлены пружины.



 

Похожие патенты:

Предлагаемое устройство относится к средствам измерений, а именно к устройствам отсчета угла поворота тел вращения. Устройство отсчета угла поворота шпинделя, содержит датчик угла поворота и датчик индекса, предварительные усилители низкой частоты, выходы которых через резисторы подключены к входам счетчиков, выходы которых подключены к входам дешифраторов, выходы которых подключены к входам матричных семисегментных светодиодных индикаторов.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах управления технологическими процессами. .

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для измерения угловых перемещений в авиационной технике, в том числе в различных цепях управления электротехнических, электромеханических устройств.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения угла наклона объектов в диапазоне от 0 до 180°. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного определения положения вала электродвигателя. .

Изобретение относится к роторным механизмам, а конкретнее к способам и устройствам для контроля роторных механизмов. .

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в устройствах автоматизации измерения угловых перемещений в качестве канала точного отсчета.

Изобретение относится к области электротехники. .

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано при определении угловой ориентации трехосного гиростабилизатора относительно базового корпуса.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в системах управления различных объектов, в том числе и летательных аппаратов, в условиях значительных механических перегрузок.

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой датчик для непрерывного измерения углового положения (θа) вала. Датчик содержит статор, ротор, соединяемый с валом. На статоре или роторе расположены постоянные магниты чередующейся полярности. Также датчик содержит магнитный контур для канализирования магнитной индукции, создаваемой магнитами, с обеспечением ее пропорциональности синусоидальной функции углового положения (θr) ротора. Магнитный контур представляет собой зубцовый контур и содержит по меньшей мере один измерительный модуль, содержащий три зубца на каждую пару магнитов, причем каждый из зубцов модуля содержит зазор, в котором размещен преобразователь. Датчик содержит, по меньшей мере, два электрических преобразователя с линейной выходной характеристикой, разнесенные по отношению один к другому на угол (φ) и расположенные в зазорах, предусмотренных в указанном контуре. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой индукционный датчик для измерения земного магнитного поля. Датчик содержит электромагнитный узел обнаружения магнитного поля, размещённый на маятнике. Маятник помещен в корпус и подвешен к его стенке на шарнире. Противоположная от шарнира стенка корпуса имеет форму полусферы и соответствует по размеру сферической поверхности маятника. Техническим результатом является обеспечение постоянства расстояния между корпусом и маятником, когда маятник совершает движения, и ламинирования между ними амортизационной жидкости. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых перемещений (поворотов), с помощью преобразователя перемещения индукционного типа. Технический результат: расширение диапазона измерения датчика углового положения до 360°. Сущность: датчик содержит две пары неподвижных (1), (3) и подвижных (2), (4) пластин, содержащих по две идентичные катушки (соответственно (5), (6), (7), (8), (9), (10), (11), (12)), которые расположены равномерно в равных секторах с углом раскрытия, равным 180°. Подвижные пластины (2), (4) жестко установлены на одном валу вращения (14), установленном с одной степенью свободы в основании датчика (15). Неподвижные пластины (1), (3) установлены в основании датчика (15) - его корпусе. В одной паре пластин (например, (1) и (2), см. фиг.1) соответственно неподвижные (5), (6) и подвижные (7), (8) катушки расположены симметрично, а в другой паре пластин (например, (3) и (4)) неподвижные (9), (10) и подвижные (11), (12) катушки смещены на угол равный 90°. На каждой пластине (1), (2), (3) и (4), соответственно расположенные на них две катушки (5), (6) - (7), (8) - (9), (10) - (11), (12) соединены между собой последовательно и встречно. Все пластины (1). (2), (3) и (4) с печатными катушками датчика имеют идентичные реперные сквозные отверстия (13), расположенные по периферии за окружностью печатных катушек. Пассивные короткие проводники (21) печатных катушек расположены на обратной стороне пластин (1), (2), (3) и (4) и соединены с длинными активными проводниками (22) через толщину пластин при помощи металлизированных отверстий (23). Датчик снабжен вращающимся трансформатором, подвижная обмотка которого закреплена на валу вращения и подсоединена к зигзагоподобным катушкам индуктивности подвижных пластин датчика. Вращающийся трансформатор может быть выполнен в виде неподвижной (16) и подвижной (17) плоских пластин из диэлектрического материала, обращенных друг к другу сторонами с нанесенными на них печатными плоскими спиралеобразными обмотками соответственно (18) и (19). 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области измерительных электрических машин и цифровых преобразователей угла. Достигаемый технический результат - повышение точности контроля указанных изделий. Устройство содержит угломерное устройство 1, станину 2, приспособление 3, преобразователь угла 4, прямоугольный рычаг 5, имеющий на концах горизонтального катета плоские шлифованные площадки 6, верхние концы ведущего и ведомого штоков 7 механической следящей системы 8 и электрическую схему контроля точности 9. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в следящих приводах, в автоматических системах управления мобильными объектами и в робототехнике. Способ заключается в возбуждении первичной обмотки синусно-косинусного вращающегося трансформатора гармоническим напряжением генератора, считывании модулированных синусного и косинусного сигналов с выходных обмоток синусно-косинусного вращающегося трансформатора, изменении амплитуды указанных сигналов, детектировании, преобразовании их в цифровую форму и записи полученных сигналов в регистр. При этом амплитуды сигналов, считанных с выходных обмоток синусно-косинусного вращающегося трансформатора, перед преобразованием их в цифровую форму уменьшают так, чтобы их значения стали меньше амплитуды напряжения сигнала, формируемого гармоническим генератором, полученные сигналы складывают с напряжением гармонического генератора, детектируют с помощью амплитудного детектора и фильтруют. Технический результат заключается в устранении влияния нестабильности частоты возбуждения на точность измерений угла поворота вала привода и в увеличении количества достоверно получаемых разрядов двоичных кодов синуса и косинуса измеренного угла в цифровых регистрах. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам калибровки и устройствам измерения угла на основе мостового магниточувствительного датчика, и может быть использовано в автомобильной технике, станкостроении, авиационной и ракетной технике и других областях, где требуется измерять углы до 90° с помощью датчиков на основе магниторезисторов или элементов Холла. Устройство измерения угла на основе мостового магниточувствительного датчика содержит два моста, повернутых друг относительно друга на 45°, два усилителя, два ЦАП, АЦП и вычислительное устройство. Усилители соединены с выходами мостов датчика, входы смещения нуля усилителей соединены с выходами компенсационных ЦАП, входы которых соединены с вычислительным устройством. Вход АЦП соединен с выходом первого усилителя, а вход опорного напряжения АЦП соединен с выходом второго усилителя. Вычислительное устройство содержит память программ и калибровочные данные, а также цифровой и аналоговый интерфейсы. Технический результат заключается в возможности измерения угла в диапазоне от 45° до -45° за один такт преобразования АЦП с использованием одного АЦП. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх