Синусно-косинусный датчик угла

 

Союз Советских

Социалистииеских

Республик

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (>i) 652658

/ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.08. 76 (21) 2392216/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано15.03.79.Бюллетень №10

Дата опубликования описания 18.03.79 (51) М. Кл.

Н 02 К 24/00

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621.314. .214 (088. 8) / (72) Авторы изобретения

А. В. Новиков и О. А. Хайнаикий (71) Заявитель (54) СИНУСНО-КОСИНУСНЫЙ ДАТЧИК УГЛА

Изобретение относится к электрическим машинам малой мощности и может быть использовано в системах автоматики и вычислительной техники в качестве преобразователя перемещений в электрический сигнал. 5

Известен синусно-косинусный датчик угла, содержащий два соосно расположенных диска, на обрашенных поверхностях которых размещены печатные обмотки, выполненные в виде радиальных токопроводяших проводников, соединенных между собой последовательно. На одном диске проводники оомотки выполнены равной длины и уложены с шагом, равным Ч/7 . На другом диске проводники разделены на секции, число которых равно Х = 2(2е — Z ). Проводники в 15 каждой секции распределены с шагом, равным >i/Z,. Диаметрально расположенные секции этой обмотки соединены между собой последовательно, образуя две квадратурные обмотки (1 J .

Известный датчик является наиболее близким к изобретению по технической сущности и решаемой задаче.

Недостатком известного датчика является наличие в выходном сигнале датчика слагаемых, зависящих от высших гармоник обмоток датчика, что приводит к несинусоидальности выходного сигнала датчика, т. е. к снижению точности преобразования перемещений в электрический сигнал.

Цель изобретения — повышение точности за счет исключения высших гармонических составляюших из кривой выходного напряжения датчика.

Указанная цель обеспечивается тем, что проводники каждой секции квадратурных обмоток выполнены разной длины в соответствии с соотношением

1„= 1„«.sin (ф (Z> — Z> ) i)-, где 1; — длина единичного проводника секций;

1 „— максимальная длина проводника секции, определяемого соотношением

Р max +

Ь вЂ” длина проводника обмотки другого диска;

652658

Формула изобретения

Ух, Z, — половины чисел проводника обмоток датчика; .f.— нHо0мMеe1р 1 п р о0в о0д нHиHкKа в B с е кKUциHиH, i = 1,2., На фиг. 1 представлена конструкция одного диска; на фиг. 2 — конструкция дру- 5 гого диска; на фиг. 3, 4 — пространственные гармонические составляющие выходного напряжения датчика.

Датчик содержит .диск ротора 1, на поверхности которого печатным способом нанесена обмотка 2, состоящая из 2Z радиальных токопроводящих проводников равной длины, соединенных между собой последовательно по волновой схеме и распределенных с шагом, равными. yern =K/5 (фиг. 1). 15

На диске статора 3 (фиг. 2), на поверхности, обращенной к обмотке ротора, нанесены печатным способом проводники другой обмотки 4. Обмотка разделена на секции, число которых равно N = 2(Хх — 5 ).

Каждая секция содержит Z /(Z — Z<) чи20 сел проводников разной длины, соединенных между собой последовательно. Проводники каждой секции выполнены разной длины в соответствии с соотношением:

1; = ) e„sin (-Д (Z> — Q ) ij.

Проводники в каждой секции располо>кены с шагом, равным 5Г/2х. Диаметрально противоположно расположенные секции обмотки статора соединены между собой, образуя две квадратурные обмотки — синус30 ную и косинусную. Соседние проводники двух последовательно расположенных секций каждой квадратурной обмотки смещены друг относительно друга на угол, равный двойному угловому шагу проводников ротора. 35

Вследствие выполнения радиальных пластин обмотки статора разной длины в пространственной периодической функции плотности тока все пространственные гармоники ограничиваются .цилиндрической поверхностью YOX (фиг. 3), которая в месте пересечения с плоскостью образует линию, описываемую уравнением

I q )аах з1п ((A — 4 ) )I

В этом случае графическое представление первой (рабочей) низкочастотной гармони- 45 ки, второй, третьей и т. д. имеет вид, представленный на фиг. 4 а,б, причем период первой низкочастотной гармоники и период повторения поверхности (фиг. 4) по оси ОХ равны друг другу.

Так как выходной сигнал датчика равен сумме слагаемых, образованных при интегрировании всех пространственных гармоник

4 датчика в пределах периода первой низкочастотной гармоники, то из фиг. 4 а,б следует, что в выходном сигнале датчика будет присутствовать составляющая, зависящая только от первой низкочастотной гармоники.

Составляющие выходных сигналов, зависящие от всех остальных пространственных гармоник, будут равны нулю, так как сумма двух интегралов (фиг. 4 а) для каждой из высокочастотных гармоник в пределах периода одной секции равна нулю.

Таким образом, благодаря выполнению радиальных пластин секций статорной обмотки разной длины повышается точность преобразования датчика путем исключения погрешностей, обусловленных наличием высших пространственных гармоник..-, Синусно-косинусный датчик угла, содержащий соосно установленные диски, на обращенных поверхностях которых расположены печатные обмотки, выполненные в виде радиальных токопроводящих проводников, соединенных между собой последовательно, причем проводники обмотки одного диска выполнены равной длины и уложены с шагом, равным K /Q, а обмотка другого диска разделена на секции, число которых равно N = 2(Хх — 5 ), диаметрально противоположные секции указанной обмотки соединены между собой, образуя две квадратурные обмотки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем исключения влияния высших гармонических составляющих в кривой выходного напряжения, проводники секций квадратурных обмоток выполнены разной длины в соответствии с соотношением

) = )тахз!п (+ (Zi — у ) i), где 1„ — длина единичного проводника секции;

1„ „ †. максимальная длина проводника, определяемая из соотношения - -х - "-<.1;

b — длина проводника обмотки другого диска;

7, Ух — половины чисел проводников обмоток, расположенных на разных дисках; — номер проводника в секции,i = 1,2... х 3 Ъ

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бычатин Д. А. и др. Поворотный индуктосин. М.— Л., «Энергия», 1969, с. 7 — 13.

652658

О рот

Риз.4

Раг. 3

Составитель А. Головченко

Редактор Д. Зубов Техред О. Луговая Корректор Е. Папи

Заказ !073/51 Тираж 856 Подписное

UHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и откр ьггнй

113035, Москва, % 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4