Способ функционального преобразования механического перемещения объекта в электрическое напряжение

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«н 748124 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 030478 (21) 2596947/25-28 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет—

Опубликовано 150780. Бюллетень Мо 26

Дата опубликования описания 1 80 78 О (53)М. Кл.

G 01 В 7/00

G 08 С 9/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 317. 39:

:531.71:531.14 (088.8) (72) Авторы изобретения

P.Ë. Воскобойников, Г.A. Ованесьянц и Е.А. Фабрикант (71) Заявитель (54) СПОСОБ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

МЕХАНИЧЕСКОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ОБЬЕКТА

В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений.

Известны различные способы преоб.разования механических перемещений в электрическое. напряжение. Индуктивные емкостные способы основаны на изменении индуктивности или емкости преобразующего элемента, подвижная

° часть которого связана с контролируемьтм объектом перемещения (1) .

Преобразователи перемещений позволяют получить на выходе, как правило, линейную зависимость между входным перемещением и электрическим напряжением> т.е. для получения более сложной функциональной зависимости укаэанный способ мало пригоден. 20

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ функционального преобразования механического перемещения объекта в электрическое напряжение, заключающийся в том, что формируют-вдоль пути перемещения распределенное по заданному закону электромагнитное поле и .. З0 воздействуют им на преобразователь магнитной индукции, связанный с контролируемым объектом, например, электрические обмотки (21 . Заданное пространственное распределение электромагнитного поля формируют размещением в пазах магнитной системы катушек, соединенных тем или иным способом и образующих, например, волновую, петлевую, барабанную и т.п. обмотки, т.е. конструктивными средствами.

Указанное формирование распределенного электромагнитного поля с помощью дискретных обмоточных элементов накладывает ограничение на точность преобразования вследствие неизбежных конструктивных и технологических погрешностей (расположения пазов, количества витков и точности их укладки в каждом пазу), конечности числа витков и пазов, реализуемых в заданных габаритах. Повышение точности преобразования ведет к увеличению габаритов. Кроме того, ограничена универсальность такого способа, поскольку для каждого вида функциональной зависимости должна существовать индивидуальная схема формирования ,пространственного распределения электромагнитного поля.

748124

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что электромагнитное поле формируют путем создания двух полей, перемещающихся во взаимно противоположных направлениях, и в соответствии с видом заданной функциональной зависимости управляют мгновенной скоростью движения каждого из голей.

Частоту одного из электромагнитны: полей задают равной или кратной частоте второго электромагнитного поля Наложение двух перемещающихся встречно полей образует неподвижное в пространстве результирующее поле, на точность распределения которого практически не влияют погрешности конструктивного выполнения. В результате достижение необходимой точности преобразования не связано с проблемой размещения множества обмоток в ограниченных габаритах.

Управление частотой и мгновенной скоростью движения каждого из полей позволяет изменять точность и функциональную зависимость преобразования.

На фиг. 1 изображено устройство для преобразования угловых перемещений для осуществления описываемого способа, разрез магнитной системы, на фиг. 2 — эпюры распределения мягнитных потоков в пространстве и зависимости выходных напряжений от угла поворота ротора.

Устройство для преобразования угловых перемещений, реализующее описываемый способ, имеет магнитную систему, состоящую из двух кольцевых магнитопроводов 1 и 2 с уложенными на них ортогональными обмотками 3-6. подключенными к источнику возбуждения. При этом каждый из магнитных потоков, образующих электромагнитное поле, имеет, например, прямоугольную форму в функции угла сА.

В качестве преобразователя магнитной индукции может быть использован ротор 7 с обмоткой 8, размещенный внутри магнитопроводов 1 и 2 так, что его обмотка взаимодействует одновременно с обоими магнитными потоками.

Способ заключается в следующим.

С4>эдают два вращающихся в противопоУюжные стороны электромагнитных поля.

Результирующим полем, образованным двумя вращающимися магнитными потоками, воздействуют на преобразователь магнитной индукции, кинематически связанный с валом, угловое перемещение которого подлежит преобразованию.

Управляют частотой и мгновенной скоростью каждого из вращающихся электромагнитных полеЙ, благодаря чему формируют заданное распределе5

@0

65 ние результирующего поля, т.е. необходимую функциональную зависимость преобразования.

С преобразователя магнитной индукции снимают электрическое напря>кение, действующее значение или амплитуда которого находится в заданной функциональной зависимости от углового перемещения (фыг. 2).

Например, при одинаковых постоянных угловых скоростях и равных частях вращения потоков Ф, и Ф результирующий магнитный поток оказывается пульсирующим и неподвижным в пространстве. Вследствие прямоугольного распределения магнитного потока амплитуда или,цействующее значение напряжения, снимаемого с обмотки 8, имеет линейную зависимость от угла поворота ротора 7, аналогично линейному вращающемуся трансформатору.

Максимумы реализуемых функциональных зависимостей соответствуют совпадению векторов вращающихся готоков, а число таких совпадений в пределах одного оборота — числу полюсов магнитной системы.

При равных частотах и переменных в пределаходного оборота угловых скоростях вращения потоков Ф и Ф получают нелинейные функциональные зависимости выходного напряжения от угла поворота. Создать такой режим вращения потоков Ф„ и Ф можно изменением амплитуд и фазовых сдвигов напряженый возбуждения в обмотках 3 и 4,и 5 и 6. При неодинаковых, но кратных частотах вращения потоков Ф и Ф, результирующий магнитный поток имеет увеличенное число пар полюсов, т.е. в этом режиме осуществляется электрическая редукция преобразования, а следовательно, повышение чувствительности и точности преобразования.

Задавая разное соотношение частот вращения обоих электромагнитных .полей, получают преобразование с переменной электрической редукцией. Управление частотами вращения электромагнитных полей осуществляют изменением частот напряжений возбуждения.

Очевидно, что приведенный пример конструктивного выполнения преобразователя не является единственным.

Возможно также использование любой другой формы распределения исходных магнитных потоков, например, трапецеидальной или синусоидальной формы.

Реализация описываемого способа в случае преобразоьания линейных перемещений может быть осуществлена с помощью линейной магнитной системы при сохранении предложенных приемов управления режимом возбуждения магнитной системы. Точность преобразования зависит не от конструктивного исполнения обмоток, а от точности управления магнитными потоками. Поскольку управление осуществляется ре148124 гулированием напряжений возбуждения, то возможно получение высокостабильных режимов, т.е. высокой точности преобразования.

Важным преимуществом способа является его универсальность: без изменения конструкции магнитной системы воз можно получение разнообразных функциональных зависимостей.

Формула изобретения

1. Способ функционального преобразования механического перемещения объекта в электрическое напряжение, заключающийся в том, что формируют вдоль пути перемещения распределенное по заданному закону электромагнитное поле и воздействуют им на преобразователь магнитной индукции, связанный с контролируемым объектом, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности, электромагнитное поле формируют путем создания двух полей, перемещающихся во взаимно противоположных направлениях, и в соответствии с видом заданной функциональной зависимости управляют мгновенной скоростью движения каждого из полей.

2. Способ по .п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что частоту одного из электромагнитных полей задают равной или кратной частоте второго электромагнитного поля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Траксел Дж. Дж. Справочная книга по технике автоматического ре-. гулирования. Госэнергоиздат, 1962.

2. Хрущев В.В. Электрические.машины переменного тока для устройств автоматики. Л., "Энергия", 1969

20 (прототип).

748124

Составитель С. Скрыпник

Редактор М. Харитонова ТехредА. щепанская Корректор IO. Макаренкс

Заказ 4219/26

Тираж 801 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4