Преобразователь линейных перемещений

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

<и>729444 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 1209.17 (21) 2523612/25-28 с присоединением заявки ¹â€” (51)м. кл.2

G 01 D 5/20

G 01 В 7/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 250480. Бюллетень ¹ 15

Дата опубликования описания 250480 (5З) УДК 531 ° 14 . 083. . 8 (088. 8) (72) Автор изобретения

В.П.Дубравки

Киевский институт автоматики им. ХХу съезда КПСС (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ JIHHEAHhIX ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Г сс1

Изобретение отно ится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для электрических измерений линейных перемещений подвижных частей различных механизмов, особенно в тех отраслях производства, где имеются сильные поля электромагнитных помех, например в прокатном производстве.

Известны преобразователи линейного перемещения с двойной системой отсчета выходной величины, у которых имеется две выходных характеристики: одна с непрерывным линейным измененИем для грубого отсчета, другая с периодическим пилообразным изменением для точного отсчета (1).

Основным недостатком известных преобразователей является невысокая точность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь линейных перемещений, содержащий неподвижный сердечник, выполненный с двумя продольными диаметрально противоположно расположенными пазами и поперечными пазами, в которых расположены обмотка возбуждения и секции изме тельной обмотки, и подвижный элемент, выполненный в виде стакана, охватывающего неподвижный сердечник (2) .

Недостатком известного преобра зователя является большая длина распопоженкя измерительной обмоткн совместно с обмоткой возбуждения по длине неподвижного удлиненного сердечнкка, которая зависит от длины контролируемого перемещения измерительного преобразователя и не только равна ему, но всегда на один шаг измерктельной обмотки больше его и во много раз больше длины подвижного элемента.

В условиях производства — при наличии сильных внешних электромагнитных полей, как, например, в прокатном производстве, далеко выходящая за пределы. подвижного элемента нерабочая часть измерительной обмотки оказывается подверженной влиянию этих полей и в ней наводится ЭДС помехи, которая вызывает погрешность, снижающую точность преобразования.

Целью .изобретения является по30 вышение точности.

729444

Это достигается тем, что подвижный элемент выполнен в виде ряда чередующихся Ферромагнитных и неферромагнитных колец, закрепленных в охватывающей их втулке, при этом толщина Ферромагнитного кольца больше половины его длины, а длина подвижного элемента превышает длину неподвижного сердечника.

На фиг.1 изображен измерительный преобразователь, общий вид; на l0 фиг.2 — подвижный элемент и неподвижный сердечник, поперечный разрез; на фиг.3 — выходная характеристика преобразователя.

Преобразователь содержит неподвижный ферромагнитный сердечник, состоящий из двух частей 1 и 2 с продольными диаметрально противоположно расположенными пазами 3 и поперечными пазами 4 на торцах обеих частей, в которых сосредоточенно уложены об- 20 мотка 5 возбуждения и измерительная обмотка 6, состоящая из двух секций с одинаковыми параметрами, каждая из которых расположена на своей части магнитопровода неподвижного сер- 25 дечника, и соединенных между собой последовательно и встречно.

Длина каждой части цилиндрического ферромагнитного сердечника в осевом направлении по его поверхности равна шагу измерительной обмотки 6 или длине одной ее секции. Обе части неподвижного ферромагнитного сердечника закреплены на штоке 7 без зазора. 35

Подвижный элемент 8 преобразователя, охватывающий неподвижный сердечник с обмотками 5 и 6, выполнен в виде ряда Ферромагнитных (ферритовых) колец 9, разнесенных в осевом направлении на расстояния, равные длине ферромагнитного кольца„ и жестко соединенных охватывающей их втулкой 10. Причем длина каждого ферромагнитного кольца 9 равна шагу измерительной обмотки 6 или длине одной ее секции (длине одной части неподвижного ферромагнитного сердечника), а толщина каждого ферромагнитного кольца выполнена больше половины его длины или рас- 50 стояния между ними. Внутренний диаметр каждого ферромагнитного кольца 9 сделан большим на общую величину воздушного зазора между ними и неподвижным сердечником.

Между ферромагнитными кольцами 9 подвижного элемента во втулке 10 установлены и закреплены кольца 11, выполненные из неферромагнитного материала (пластмасса), на скользящей посадке охватывающие неподвиж- 60 ный цилиндрический сердечник и служащие опорами Скольжения для ферромагнитных колец 9 подвижного элеме н та.

Общая длина подвижного элемента, состоящего из ферромагнитных колец 9, неферромагнитных колец 11 и втулки 10, равна длине контролируемого перемещения, Неподвижный ферромагнитный сердечник посредством штока 7 закреплен неподвижно, а подвижный элемент 8 жестко соединен с обьектом, перемещение которого контролируется.

Преобразователь работает следующим образом.

При подключении напряжения переменного тока к обмотке 5 возбуждения преобразователя в области одного или двух ферромагнитных колец 9 подвижного элемента 8, находящихся над обмотками 5 и 6, возникает переменный магнитный поток, равномерно распределенный в воздушном зазоре между ферромагнитными кольцами 9 и поверхностью ферромагнитного сердечника.

В результате половина измерительной обмотки Ь (одна секция или частично обе) оказывается сцепленной с магнитным потоком и в ней наводится

ЭДС, модуль которой зависит от положения ферромагнитных колец 9 подвижного элемента преобразователя.

В силу того, что изменение площади контактируемых магнитопроводов (колец 9 и сердечника) в воздушном зазоре между ними происходит линейно изменение магнитного потокосцепления с секциями измерительной обмотки 6 происходит так же линейно.

В результате модуль ЭДС на выходе измерительного преобразователя изменяется также линейно.

В исходном положении измерительного преобразователя, соответствующем начальной части выходной характеристики (см. Фиг.3), крайнее ферромагнитное кольцо 9 подвижного элемента преобразователя находится над крайней первой секцией измерительной обмотки .6 и полностью ее охватывает.

Вторая секция измерительной обмотки 6 находится за пределами подвижного элемента и его крайнего ферромагнитного кольца 9 и оказывается не связанной с магнитным потоком. В результате в первой секции измерительной обмотки 6 наводится максимальная ЭДС, а во второй секции она равна нулю, и модуль ЭДС на выходе преобразователя определяется только первой секцией измерительной обмотки 6.

При перемещении подвижного элемента преобразователя в направлении неподвижного сердечника с обмотками 5 и 6 крайнее ферромагнитное кольцо его начинает сходить с первой секции измерительной обмотки 6 и надвигаться на ее вторую секцию.

При атом ЭДС в первой секции начинает линейно уменьшаться, а во вто729444 рой — увеличиваться. B силу того, что обе секции соединены последовательно и встречно, на выходе преобразователя изменение ЭДС происходит ходит вдвое быстрее.

При достижении такого положения, когда крайнее ферромагнитное кольцо 9 наполовину сойдет с первой секции и наполовину надвинется на вторую секцию измерительной обмотки 6 величины ЭДС каждой секции сравняются, и на выходе преобразователя

ЭДС станет равной нулю. На фиг.3 это соответствует точке на горизонтальной оси на расстоянии 5 мм от начала координат.

При дальнейшем перемещении подвижного элемента в этом же направлении начинает преобладать ЭДС второй секции измерительной обмотки 6, в результате чего на выходе преобразователя модуль ЭДС меняет Я свое направление, а сама ЭДС начинает возрастать. Этот процесс нарастания ЭДС протекает до тех пор, пока первое крайнее ферромагнитное кольцо 9 подвижного эле- Z5 мента не сойдет с первой секции и полностью не зайдет на вторую секцию измерительной обмотки 6 и ЭДС в ней не достигнет максимального значения. Такому положению подвижного элемента преобразователя на выходной характеристике (см.фиг.3) сооx âåòcòâóåò точка с координатой по оси абсцисс — 10 мм.

Конечным взаимным расположением подвижного элемента 8 преобразова35 теля и неподвижного сердечника является такое их состояние, когда первая секция совместно с первой . частью неподвижного магнитопровода сердечника полностью выйдет из-под 40 последнего ферромагнитного кольца 9 за пределы подвижного элемента.

Такому положению подвижного элемента преобразователя на выходной характеристике (см.фиг.3) соответствует точка 45 с координатой 70 мм по оси абсцисс.

На фиг. 3 показана зависимость измерения выходной ЭДС преобразователя в зависимости от перемещения подвижного элемента, являющаяся выходной характеристикой преобразователя, где по вертикальной оси откладывается величина ЭДС в вольтах, а по горизонтальной — величина перемещения подвижного элемента в миллиметрах.

Такие измерительные преобразователи линейных перемещений могут быть использованы при работе в сложных условиях окружающей среды при наличии мощных электромагнитных полей со стороны электрооборудования, как, например, в прокатном производстве. Повышение точности преобразования перемещения различных механизмов, например прокатных валков стана, позволяет повысить качество регулирования систем автоматического регулирования толщины листового проката.

Формула изобретения

Преобразователь линейных перемещений, содержащий неподвижный серцечник, выполненный с двумя продольными диаметрально противоположно расположенными пазами и поперечными пазами, в которых расположены обмотка возбуждения и секции измерительной обмотки, и подвижный элемент, выполненный в виде стакана, охватывающего неподвижный сердечник, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, подвижный элемент выполнен в виде ряда чередующихся ферромагнитных и неферромагнитных колец, закрепленных в охватывающей их втулке, при этом толщина ферромагнитного кольца больше половины его длины, а длина подвижного элемента превышает длину неподвижного сердечника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Зарипов М.Ф. Преобразователи с распределенными параметрами, М,, Энергия, 1969, с.62-64.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 335543, кл. G 01 Р 5/20, 1970 (прототип) .

1 м

729444

Составитель А.Елагин

Редактор Л.Народная Техред О.Андрейко ICoppeKTop О.Ковинская !

Заказ 1248/35 Тираж 801 одп исное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, .4/5 (Филиа.-. ППП Патент, r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4