Патент ссср 402897
! . Г: .3 Ч - Й м т 6 i : 1: " .: х и ч с с к c""; ;"
1 библиотека МБА
О П И С А Н И Е 402897
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Респубпик
Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”
Заявлено 1О.Ч! I!.1970 (№ 1471950/18-24) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 19.Х.1973. Бюллетень ¹ 42
Дата опубликования описания 7.Ш.1974.Ч. Кл. G 08с 9/00
Гасударственный комитет
Совета Министрав СССР па делам изобретений и открытий
УДК 681.325(088.8) Автор изобретения
Е. Л. Перельштейн
Заявитель
ИНДУКТИВНЫЙ ФАЗОВЫЙ ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ
ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
Изобретение относится к технике измерения линейных перемещений (линейных величин) с помощью электрических (электромагнитных) методов, в частности, основанных на преобразовании линейной величины в фазовый угол между двумя электрическими напряжениями (токами), синусоидально изменяющимися во времени.
Известен индуктомин — индуктивный фазовый датчик линейных перемещений, содержащий измерительную линейку, выполненную в виде зигзагообразной обмотки из распределенных в рабочей плоскости по размеру шага отрезков проводника и индуктивно и геометрически связанную с измерительной линейкой через воздушный рабочий зазор синусно-косинусную обмотку.
Недостатком известного устройства являются нестабильность выходного напряжения устройства, а так же небольшое значение выходного напряжения, определяемое малой площадью поперечного сечения обмотки возбуждения, а следовательно, и тока возбуждения.
Целью изобретения является повышение стабильности работы устройства.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство введена вторая синусно-косинусная обмотка, причем обмотки датчика выполнены бескаркасными из плоского проводника, спрессованного с изолирующим материалом, а синусно-косинусные обмотки сдвинуты между собой на половину шага и расположены каждая против соответствующей рабочей
5 поверхности измерительной обмотки (линейки).
Бескаркасная конструкция обмоток возбуждения дает возможность использовать обе рабочие поверхности обмотки возбуждения—
1О увеличить примерно вдвое выходное напряжение датчика и стабилизировать его независимо от колебания рабочего зазора в процессе перемещения за счет рационального (для конкретной конструкции) соединения синус15 но-косинусных обмоток, расположенных по обеим сторонам обмотки возбуждения.
Бескаркасная конструкция обмоток принципиально не имеет ограничений по ширине, ибо используется в качестве исходного мате20 риала ленточный проводник (покрытый изоляцией или переложенный ленточной изоляцией) .
В этом случае для любого расчетного соотношения размеров по толщине проводниково25 го и изоляционного слоев, принимаемых для заданной цены оборота фазы, возможно иметь практически любую площадь поперечного сечения проводников обмотки возбуждения датчика и обеспечить на уровне рабочей
ЗО частоты системы управления заданную вели402897
15 го
60 чину выходного напряжения без применения преобразователей частоты и многокаскадных усилителей или при сокращении каскадов усиления.
На фиг. 1 изображен общий вид датчика в изометрии; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема.
Измерительная линейка 1 датчика конструктивно выполнена в виде бескаркасной обмотки стержневого типа по зигзагообразной схеме, где проводники 2 находятся на расстоянии от соседнего, соответствующем половине цены оборота фазы датчика.
Все проводники разделены электроизоляционным материалом 3. Бобышки 4 из электроизоляционного материала служат для закрепления отдельных стержней между собой и к опорным кронштейнам 5; Рабочие поверхности обмоток покрыты тонким слоем полимерного электроизоляционного материала.
Две синусно-косинусные обмотки 6 — идентичны, сопряжены по геометрии с элементами измерительной линейки и сдвинуты по фазе между собой на одну четверть цены оборота фазы датчика (половину шага намотки или
90 эл. град. удвоенного междуполюсного расстояния) .
По схеме каждая из двух синусно-косинусных обмоток состоит из четного числа проводников в группе, соединенных между собой последовательно, параллельно или параллельно-последовательно. Число проводников, размеры и схема соединения синусно-косинусных обмоток определяются расчетными данными, в том числе заданными метрологическими характеристиками. В частности, ширина обмотки диктуется заданным выходным сопротивлением обмоток и допустимой величиной потери выходного напряжения. Особенностью схемы датчика является (см. фиг. 2) применение двух систем синуснокосинусных обмоток, охватывающих обмотку возбуждения — измерительную линейку с обеих сторон.
Стержни бескаркасных синусно-косинусных обмоток установлены и закреплены в кассетах 7 с выводом контактов групп или каждой обмотки в целом на коммутационную панель 8. Последние осуществляют соединения также между стержнями и несут выводы обмоток на фазосдвигающую цепочку (если в -качестве входной обмотки рассматривать измерительную линейку).
Принцип действия датчика предлагаемой конструкции в основном не отличается от действия известных конструкций и состоит в сле. дующем (при рассмотрении измерительной линейки входным элементом датчика): переменный ток питает обмотку возбуждения— измерительную линейку 1, образуя около каждого из проводников 2 переменные магнитные поля чередующейся полярности, охватывающие через воздушный рабочий зазор своими линиями магнитной индукции провод25 зо
55 ники синусно-косинусных обмоток 6, и инду)тируя в них э.д.с. взаимной индукции.
Если осевые плоскости проводников обмотки возбуждения и одной из сипусно-косинусных обмоток совмещены, то на выходе данной обмотки имеет место максимальное значение э.д.с. взаимной индукции. В то же время на зажимах другой обмотки, сдвинутой относительно первой ца одну четверть цены оборота фазы, э.д.с. взаимной индукции равна нулю.
Любое промежуточное положение осевых плоскостей проводников обмотки возбуждения (измерительной линейки) и синусно-косипусных обмоток вызывает появление на зажимах каждой из обмоток э.д.с. напряжения взаимной индукции, пропорционального соответственно синусу и косинусу электрических углов в пределах половины цены оборота фазы (180 эл. град.), функционально зависящих от линейного перемещения синусно-косинусных обмоток относительно измерительной линейки.
Подача выходных напряжений от каждой синусно-косинусной обмотки на фазосдвигающую цепочку при значении ее параметров
coRC= 1 (где а=2л(, f — частота в гц, й— сопротивление в ом, С вЂ” емкость в фарадах) дает возможность получить на выходе датчика напряжение вида Usrrx= К л(ог+а), где
U — амплитуда напряжения каждой обмотки, а а — выходной измерительный сигнал в виде электрического фазного угла в пределах
180 эл. град. или половины цены оборота фазы датчика, пропорциональный значению измеряемой линейной величины (перемещения) .
Суммирование выходных напряжений (токов) одноименных обмоток датчика, пропорциональных синусу и косинусу от расположенных по обеим сторонам измерительной линейки, обеспечивает постоянство выходных напряжений, в пределах заданного допуска, независимо от колебаний воздушных рабочих зазоров и исключает появление низкочастотной модуляции.
Предмет изобретения
Индуктивный фазовый датчик линейных перемещений, содержащий измерительную линейку, выполненную в виде зигзагообразной обмотки из распределенных в рабочей плоскости по размеру шага отрезков проводника и индуктивно и геометрически связанную с измерительной линейкой через воздушный рабочий зазор синусно-косинусную обмотку, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности работы устройства, в него введена вторая синусно-косинусная обмотка, причем обмотки выполнены из ленточных проводников, жестко скрепленных изолирующим материалом, а синусно-косинусные обмотки сдвинуты между собой на половину шага и расположены каждая против соответствующей рабочей поверхности измерительной обмотки.
402897
Составитель Г. Антонова
Техред T. Миронова
Редактор Е. Семанова
Корректор В. Брыксина
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 503/l3 Изд. ¹ 2044 Тираж 602 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва,,К-35, Раушская наб., д. 4j5
