Устройство для бесконтактной передачи сигналов с вращающегося объекта

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик „71415О

j ч I. L

Ч. чч ч ° : ! М (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06,1277 (21) 25529б7/18-10

М „г

G 01 D 5/12 с присоединением заявки ¹I (23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 050280 Бюллетень ¹ 5

Дата опубликования описания 100280 (53) УДК 53.089..2(088.8) В.Г, Гусев, М.П. Иванов, Л.П. Андрианова и В.И. Чепик (72) Авторы изобретения

Уфимский авиационный институт им, Орджоникидзе (71) Заявитель

/ (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОЙ ПЕРЕДАЧИ

СИГНАЛОВ С ВРЖЦРйОЦЕГОСЯ ОБЬЕКТА

Изобретение касается информацион- но-измерительной техники и автомати- ки и может быть использовано для бесконтактной передачи медленно изменяющихся сигналов первичных измерительных преобразователей, расположенных на вращающемся объекте, на неподвижную измерительную аппаратуру °

Известны устройства для бесконтактной передачи медленно изменяющихся измерительных сигналов с вращающегося объекта, включающие источник передаваемого сигнала и дополнительные активные преобразователи, расположенные на вращающемся объекте. Измерительный сигнал преобразуется в переменный сигнал определенной амплитуды или частоты и передается на неподвижную аппаратуру по радиоканалу или с помощью оптических емкостных или индуктивных преобразователей (1) и (2) °

Однако наличие дополнительных активных преобразователей на вращающемся объекте не позволяет получить высокую точность преобразования измерительного сигнала за счет внесения ими дополнительных погрешностей и требует наличия свободного объема для их размещения. Кроме того стабильнocть характеристик обычно используемых для выполнения активных преобразователей полупроводниковых приборов сильно зависит от температуры окружающей среды. Это не позволяет использовать подобные устройства, если температура в месте их расположения превышает 125-150 С.

Известны устройства для передачи, сигналов с вращающегося объекта, в которых передача осуществляется с помощью индукционных или индуктивных преобразователей без дополнительно15 го преобразования в переменный сигнал на вращающемся объекте, что позволяет несколько повысить точность передачи и облегчить условия расположения передающего узла на вращаю20 щемся объекте (3).

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является

;устройство для бесконтактной передачи сигналов с вращающегося объекта, включающее неподвижный магнитопровод, выполненный н виде двух чашек броневого типа, в каждой из которых расположены секции двух неподвижных обмоток, соединенных последова30 тельно и согласно, вращающуюся обмотг

1714150 точувствительные преобразователи

5, в данном случае магниторезисторы, включенные в мостовую цепь, образованную резисторами б, 7 и 8 Измерительная диагональ мостовой цепи подключена к входу триггера Шмитта 9, а питающая подключена к выходу симметричного триггера 1б, вход которого подключен к выходу триггера Шмитта 9 через разделительный конденсатор 11. Интегратор 12 с меньшей постоянной времени подключен к выходу триггера Шмитта 9, а к его выходу параллельно подключены преобразователь 13 напряжениеток и интегратор 14 с большей пос 5 тоянной времени. Постоянная времени интегратора 14 больше постоянной времен и интегратора 12 в 10-15 раэ. К выходу интегратора 14 подключен преобразователь 15 напряжение-ток. Пре;ф образоватеди 13, 15 напряжение-ток нагружены на неподвижные обмотки 2 и 3 соответственно. Последовательно с неподвижной обмоткой 3 включен регистратор 16.

Устройство работает следующим образом.

Передаваемый электрический сигнал поступает на вращающуюся обмотку 4.

Ток, протекающий по обмотке 4, создает магнитное поле, пропорциональное величине передаваемого сигнала, ° которое воздействует на магнитореэисторы 5, изменяя величину их сопротивления R. При отсутствии передаваmoro сигнала в первоначальный момент включения триггер Имитта 9 и симметричный триггер 18 находятся в любом из двух своик устойчивых состояний.

Выходное напряжение симметричного триггера 10 питает мостовую цепь, 4О образованную магнитореэисторами 5. и резисторами б, 7 и 8, Выходное постоянное напряжение триггера Пмитта

9 интегрируется интегратором 12 и преобразуется в ток преобразователем напряжение-ток 13. Линейно нарастающий ток в неподвижной обмотке 2 изменяет магнитную индукцию в магнитопроводе 1. При достижении определенной величины индукции сопротивление магнитореэисторов 5 изменяется на такую величину, что .постоянный нарастающий сигнал с измерительной диагонали мостовой цепи., первоначально сбалансированной, достигает уровня переброса триггера Шмитта 9 в другое устойчивое положение. При этом полярность напряжения питания мостовой цепи изменяется на противоположную, а величина напряжения остается прежней. На выходе триггера

0 Шмитта 9 появляется. постоянное напряжение другой полярности, которое интегрируется интегратором 12. Его выходное напряжение линейно уменьку, расположенную. между секциями неподвижных обмоток, магниточувствительные преобразователи, расположенные в воздушном зазоре магнитоцровода и включенные в мостовую цепь, образованную резисторами, питаемую от источника нрямоугольного напряжения, и ;регистратор, включенный последователь но с одной иэ неподвижных обмоток(4).

В этом устройстве прямоугольйое напряжение, прикладываемое к одной из неподвижных обмоток, вызывает переходной процесс на индуктивности этой обмотки. Эти кблебания отрабатываются электронной частью системы и проходят через регистрирующий прибор, что снижает точность преобразования, Цель изобретения - повышение точности преобразования передаваемого сигнала. для этого в предложенное устройство введены триггер Имитта, два. интегратора с разными постоянными времени, два преобразбвателя напря,жение-ток .,В качестве источник* ! прямоугольного напряжения использо- . ван симметричный триггер, причем измерительная диагональ мостовой цепи.,подключена к входу триггера Шмитта, к его выходу подключены симметричный триггер через разделительную емкость и интегратор с меньшей пос тоянной времени. K выходу этого интегратора подключен преобразователь напряжение-ток, нагруженный на одну из неподвижных обмоток, и вход ин.тегратора с большей постоянной времени, нагруженного через второй преобразователь напряжение-ток и регистратор на вторую неподвижную обмотку, а неподвижнЫе обмотки ориентированы так, что создаваемые ими магнитные потоки направлены встречно.

На фиг. 1 изображено предложенное устройство; на фиг, 2 — диаграммы выходных напряжений и токов элементов устройства при отсутствии передаваемого сигнала, а также диаграммы изменений сопрбтивления магниточувствительных элементов; на фиг. 3 - то же, при наличии передаваемого сигнала во вращающейся обмот ке.

Устройство содержит неподвижный магнитопровод 1, выполненный. в виде ДВух чашек броневого типа, в каждой иэ которых расположенЫ секции двух неподвижных обмоток 2 и 3, соединенных последовательно и согласно.

Неподвижные обмотки 2 и 3 ориентированы так, что создаваемые,ими магнитные потоки направлены встречно. 6

Вращающаяся обмотка 4 расположена на валу между. секциями неподвижных обмоток 2 и 3. В воздушном зазоре между внутренними стенками чашек магнитопровода l расположены магии. Я шается, Преобразователь напряжениеток 1 = преобразует это напряжение

714150 в ток в неподвижной обмотке 2. Магнитная ийдукция в магнитопроводе 1 убывает и изменяет свой знак на противоположный. При достижении величины магнитной индукции определенного значения сопротивление магнитореэисторов 5 вновь изменяется настолько, что выходной сигнал с измерительной диагонали мостовой цепи вызывает переброс триггера Шмитта. 9 р :другое

1 положение. Импульс ЭДС проходит через 1О разделительную емкость 11 и перебрасывает симметричный триггер 10 в другое положение, вновь изменяя тем. самым полярность питания мостовой це" пи. В дальнейшем процесс повторяется аналогичным образом. Происходит автб- 1 генерация треугольного тока в непьдвижной обмотке 2, перемагничивающего магнитопровод 1. Одновременно с этим интегратор 14.интегрирует выходное напряжение интегратора 12. Посколь-20 ку постоянная времени интегратора

14 много больше постоянной времени интегратора 12, то на его выходе появляется весьма малое по амплитуде пилообразное напряжение, симметричное относительно нуля. Это напряжение преобразуется преобразователем напряжение-ток 15 в пилообразный ток также весьма малый по величине, который протекает через регистратор 16 и неподвижную обмотку 3.

Ввиду малой величины тока в неподвижной обмотке 3 создаваемая ею намагничивающая сила, направленная встречно намагничивающей силе, создаваемой неподвижной обмоткой 2, также весьма мала по величине и практически не оказывает никакого влияния на перемагничивание магнитопровода 1. Поскольку в целом за период постоянная составляющая 40 тока протекающего по неподвижной обмотке 3 равна нулю, то регистратор 16 ничего не регистрирует.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения: U — напряжение на измерительной диагонали моста, 09 - вы- ... ходное напряжение триггера Шмитта 9, U q — выходное напряжение симметричного триггера 10, Uqg — выходное напряжение интегратора 1?, Uqg — выходное напряжение интегратора 14, X g - выходной ток преобразователя напряжение-ток 13,Iq — выходной ток преобразователя напряжение-ток

15.

При появлении медленно изменяющегося измерительного сигнала во вращающейся обмотке 4 по магнитопроводу 1 замыкается магнитный поток

Ф, создаваемый измерительным сигналом. Это приводит к скачкообразному изменению магнитной индукции в магнитопроводе 1. Соответственно в первый полупериод (после момента появления передаваемого сигнала) изменение сопротивления магниторе- б5 эисторов 5 под влиянием передаваемого сигнала, создающего дополни тельную индукцию В в магнитопроводе 1, происходит также скачком на величину g R значительно быстрее, поэтому напряжение U с измерительной диагонали мостовой цепи также скачком достигает уровня переброса триггера Шмитта 9. Последний перебрасывается в другое положение и симметричность его выходного напряжения по длительности эа этот период нарушается, т.е. на выходе появляетсяя- пос тоянн ая составляющая, Поскольку симметричный триггер сс един ен с выходом триггера Шмитта 9 через разделительную емкость 11, то от появления постоянной составляющей на выходе триггера Шмитта 9 его работа не нарушается. Постоянная составляющая выходного напряжений триггера

Шмитта 9 интегрируется интегратором

12 и на его выходе также появляется постоянная составляющая, которая преобразуется в ток в неподвижной обмотке 2 преобразователем напряжениеток 13. Одновременно интегратор 14 интегрирует выходное напряжение интегратора 12 и на его выходе также появляется, постоянная составляющая напряжения, которая преобразуется в ток,протекающий через регистратор

16 и неподвижную обмотку 3, преобразователем напряжение-ток 15. Пилообразный ток в неподвижной обмотке

2 перемагничивает магнитопровоц 1, а постоянный ток в неподвижной обмотке 3 создает магнитное поле, нап равленное встречно магнитному полю передаваемого сигнала и равное ему по величине. В процессе .этой компенсации эа счет малой постоянной времени интегратора 12 значение постоянной составляющей напряжения на

его выходе уменьшается практически до нуля (до величины, определяемой статизмом системы), а на выходе интегратора 14 за счет его большой постоянной времени постоянная..состав-. ляющая напряжения остается, достигая своего:установившегося: значения.

Это обусловливает протекание постоянного тока через регистратор 16 по неподвижной обмотке 3, также достигающего своего устачовившегося значения Eqq+ . Величина этого тока однозначно соответствует величине перецаваемого измерительного сигнала во вращающейся обмотке 4. Обоэначения на фиг. 3 соответствуют обозначениям на фиг. 2. момент появления преобразуемого сигнала во вращающейся обмотке 4 обозначен точкой 0 на оси времени. При определенном соотношении чисел витков вращающейся обмотки 4 и неподвижной обмотки 3 (Wg> W) возможно и одновременное усиление передаваемого . сигнала.

714150

Фбрмула изобретения

Устройство для бесконтактной передачи сигналов с вращающегося объекта, включающее"неподвижный магнитопровод, выполненный в виде двух ча- шек броневого типа, в каждой из которых расположены секции двух неподвижных обмоток, соединенных между собой последовательно и согласно, вращающуюся обмотку, расположенную. между секциями неподвижных обмоток, магниточувствительные преобразователи, расположенные в воздушном зазоре магнитопровода и включенные в мостовую цепь, образованную резисторами, питаемую от источника прямо .угольного напряженная, и регистратор, включенййи последовательной с одной иэ неподвижных обмоток, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью по-.

"в ааения точности преобразования передаваемого сигнала; в него введены триггер Шмитта, два интегратора с разными постоянными времени и два преобразователя напряжение-ток, в качестве источника. прямоугольного напряжения использован симметричный триггер, причем измерительная диагональ мостовой цепи подключена к входу триггера Имитта, к выходу

его подключены симметричный триггер через разделительную емкость и Йнтегратор с меньшей постоянной времени, к выходу этого интегратора подключен преобразователь напряжение-ток, нагруженный на одну из неподвижных обмоток, и вход интегратора с большей постоянной времени, нагруженного через второй преобразователь напряжение-ток и регистратор на,,вторую неподвижную обмотку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Халил Гучейн Оглы,Голышев В.П. и Аскеров В.М. Многоканальное радиотелеметрическое устройство для измерения температуры вращающихся частей. электромагнитных муфт скольжения, журнал За техниЯ ческий прогресс, Баку, 1969, Р 11, с. 1-3.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 151845, кл. G 01 К ll/02, 1965, 3. Авторское свидетельство СССР

Я Р 180833, кл. G 01 К 11/04, 1966, 4. Авторское свидетельство СССР

9 465689, кл. Н 01 В 39/OA//

Н 01 Г 31/00, 1975 (прототип).