Индукционный датчик угла

 

5216

3 подшипников. Ввиду этого ошибку преобразователя нельзя считать систематическо и и учитывать в каждом отдельном случае.

Таким образом, технологические возмож ности ставят предел инструментальной точности фазовых преобразователей.

С целью повышения точности предлагаемый датчик снабжен катушками индуктивности, а его металлизированное кольцо разделено изолируюшими промежутками на части, образующие с катушками индуктивности резонансные контуры, число которых равно числу секций выходной обмотки, и соединенные между собой последовательно, а каждый из резонансных контуров соединен через реИ зистор с соответствующей секцией обмотки возбуждения.

На фиг. 1 показан предлагаемый датчик; на фиг. 2 — ротор; на фиг. 3 — модулятор; на фиг. 4 — принципиальная электрическая

29 схема датчика угла; на фиг. 5 — графики зависимости выходной з. д. с. резонансного контура от его собственной частоты.

Датчик угла содержит дисковый ротор 1, м еханически соединенный с управляющим ва25 лом, дисковый модулятор 2, установленный между ротором 1 и дисковым статором 3, закрепленным в корпусе датчика. Модулятор

2 установлен на валу электродвигателя 4.

Элементы датчика угла помещены в зкранируюший корпус 5. На модуляторе нанесень

ЗО многополюсные обмотки возбуждения 6

6II7 и металлизированные кольца 8 и 9. На валу электродвигателя 4 установлена подвижная обмотка 10 кольцевого трансформатора, неподвижная обмотка 11 которого соедин

36 на с зажимами высокочастотного генератора (на фигурах не показан).

Многополюсная выходная обмотка ротора состоит из четырех секций 12-15 (см. фиг. 2) с соответствующими выводами 1646

17, 18-19, 20-21, 22-23 на обратную сторону диска. На роторе 1 нанесено металлизированное кольцо, разделенное изолирующими промежутками на восемь частей с соответствующими выводами 24-31 на 45

Обратную сторону диска.

На фиг. 3 показан мору .лятар 2 со стороны, обращенной к ротору 1. Многополюс-ная обмотка возбуждения 6 имеет выводы

56

Ь2 н 33 для подключения к подвижной облл мо:. i ксльцеБОГО TPBHccboPMGTCP8. Ii8тал-..=" .=:г :: —. Icà кольцо 8 Обращено к участкам ме-алллзированного кольца ротора 1 и Обра=-. :.:I = .цл.ля (см. ф:;и. 1) четыре конденсатора, соед.:::.1злц1е которых с другими

55 элементами датчика IoK838HC на принципи— альной электрической схеме, представленной на фиг. 4, Высокочастотный генератор

34 подключен к неподвижной обмотке 11 кольцевого трансформатора, подвижная о666

36

4 мотка которого подключена к обмоткам 6 и 7 модулятора. Секция обмотки ротора с выводами 16-17, 18-19, 20-21, и 22-23 подключены через резисторы 35-38, установленные на внешней стороне, к конденсаторам, образованным участками металлизированного кольна ротора и кольцом модулятора и обозначенным на схеме выводами

24-25, 26-27, 28-29, 30-31. Параллельно конденсаторам подключены катушки иыдуктивности 39-4-2, установленные также на внешней стороне ротора, которые образуют резонансные контуры, число которых равно числу секций выходной обмотки рот ра. Все резонанс е контуры соединены между собой последовательно II образуют выход ротора Е .

Схема 43 (см. фиг. 4) соединения элементов модулятора и ротора аналогична схеме 44 соединения элементов, расположен.ных на статоре 3. Схема 44 образует выход статора Е .

При вращении модулятора 2 и питании

era обмоток высокочастотным напряжением на каждой из секций обмотки poòîpà и ста" тора образуется высокочастотная B.g.c., модулированная по амплитуде с частотой, равной произведению частоты вращения электродвигателя 4 и числа пар полюсов обмотки модулятора. Угол поворота ротора преОбразуется в пропорциональный фазовый сдвиг oI I-..áàþùèx высокочастотных з.д.с. в соответствии с формулой

Ф =- p-а, где Р— число пар полюсов обмотки моду— лятора.

Эксцентрисатеты установки, например, ротора и модулятора вызывают погрешность фазового сдвига огибающих с противоположными знаками в диаметрально чротивоположных секциях 13 и 15 (12 и 14) обмотки ротора.

Так как величина вьжодной з.д„с. секции обмотки ротора зависит от изменеы*я воздушного зазора между модулятором и ротором, то торцевые биения модулятора и ротора вызывают изменение амплитуды огибающих выходных э.д.с. отдельных секций, сдвинутых по фаз: из-за эксцентрисиTeTos установки ротора и модулятора.

Задачу компенсации изменения амплитуды выходной з. д. с. решакт резонансные контуры, подключенные через резисторы секции обмотки ротора.

Принцип их работы поясняется =-авнсимостью (см. фиг. 5) выходной з. д. с. резонансного контура Е от его собственной IecK

TcTII при питании от высокочастотного генератора с частотой

При номинальном зазоре ме>.,gy обмоткой мОдулятОра и Однои из секции Обмотки 521636 ротора собственная резонансная частота о контура лежит ниже частоты f генератора.

При уменьшении зазора увеличйвается емкость конденсатора резонансного контура ввиду сближения металлизированных колец, и собственная частота контура f оказыО вается ниже предыдущей частоты, а

V выходная э. л с. контура Е, меньше э.д.с.

Е . Наоборот, при увеличении зазора выходная э. д. с. контура Е увеличивается.

lO

На фиг. 5 кривой О. показана зависимость выходной э. д. с. E секции обмотки pobligh тора от изменения зазора 6 . При уменьЪ шенин зазора от 6 до о э. д.. с. увеличивается от К до Я, Это увеличение мр мур. IS э. д. с. секции обмотки компенсируется уменьшением выходного напряжения соотве=ствуюшего резонансного контура с Ел и

Е, в результате суммарный эффект выражается в том, что кривая о преобразуеч ся в прямую 4, которая при правильной © настройке контура может быть сделана параллельной оси асбцисс. В этом случае отсутствует зависимость выходной э. д. с. контура от изменения зазора, и сумма всех выходных э. д. с. контуров„получаемая прч их последовательном соединении, не содержит фазовой (угловой) погрешности, вызываемой эксцентриситетами и торцевым биением ротора и модулятора.

Секционирэваж,е обмотки статора и вза- Зй имодействие второго металлизированного кольца модулятора с металлизированными участками кольца статора позволяет при использовании схемы 44 включения дополнительных катушек индуктивности и резисто- ЗЬ ров исключить погрешность датчика, возникающую вследствие эксцентриситета и торцевого смещения статора 3.

Однако эта погрешность имеет меньшее значение, так как носит временный харак- 46 тер (изменяется с частотой врашения модулятора) и может быть отфильтрована с помощью электрических или электромеханических фильтров.

Погрешность из-за неточного монтажа ротова и модулятора наряду с временной имеет пространственную составляющую, зависяшую от угла поворота ротора. Применение предложенной схемы компенсации погрешности датчика, вызываемой неточным монтажом ротора (статора) и модулятора, позволяет устранить наряду с временной также и пространственную погрешность.

Формула изобретения

Индукционный датчик угла, содержащий дисковый статор с многополюсной выходной обмоткой, закрепленный в корпусе дат-ика, дисковый ротор с многополюсной секционирэваннэй выходной обмоткой возбуждения и металлизирэванным кольцом, механически сэединенный с управляющим валом, дисковый модулятор, несуший на торцах мнэгопэлюсные обмотки возбуждения и металлизированные кэльца расположенные на валу двигате1 ля между дисками статэра и рэтэра датчика, и установленный на валу двигателя кольцевой трансформатор, подвижная обмотка которого соединена с многополюсными обмотками модулятора, а неподвижная — с зажимами высокочастотного генератора, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности, ротор датчика снабжен катушками инщктивности, а его металлизированное кольцо разделено изолирующими промежутками на части, образующие с катушками индуктивности резонансные контуры, число которых равно числу секций выходной обмотки, соединенные меж.ду собой последовательно, а каждый из резонансных контуров соединен через резистор с соответствующей секцией обмотки возбуждения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Ахметжанэв А. A. Системы передачи угла повышенной тэчнэсти, изд. "Энергия М-Л 1 966

2 Авт св СССР г, 343 286 кл. & 08 с 19/36, 1968.

3. Авт. св. СССР ¹ 38641 8, кл. G 08 с 9/04, 1973.

521636

Рог.2

4ь

Еир, М

Тираж 882

БНИИПИ Заказ 4310/518

Пад тсное

Филиал ПП1. Патект, г. Ужгород. уп. Проектчая, 4