Преобразователь перемещений

 

(ь

-.т тли

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 767502

Союз Советскмк

Соцмапмстмческма

Республик (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (51) М. Сл.

G 01 В 7/00 (22) Заявлено 10.01.77 (21) 2443914/25 — 28 с присоединением заявки Jh— (23) Приоритет—

Гвсударстееллмл камлтет

СССР (53) УДК 531.14. .083(088.8) Опубликовано 30.09.80. Бюллетень № 36 де делам взебретелкй и втермтлв

Дата опубликования описания 05.10.80 (72) Автор изобретения

B. H. Желтиков

t (7l) Заявитель

1 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Наиболее близким к предлагаемому яв. пяется преобразователь перемещений, со держащий замкнутый магнитопровод броне вого типа с укороченным средним срежнем расширенный свободный конец которого обс разует с нижним основанием магиитопровода плоский воздушный зазор, размещенную на среднем стержне обмотку возбуж; дения, измерительную обмотку, выполненную в виде двух одинаковых по геометрическим размерам и числу витков петлеобраз1в ных секций, расположенных под углом друг .к другу, и пластину с регулировочным вии

, размещейную на основании магнитоировода, несущем средний стержень 12).

Секции измерительной обмотки соединены щ>уг с другом последовательно, а направ ление витков в них встречно по отношению к общему магнитному потоку, чем обеспечи:вается полное отсутствие ЭДС помехи от вихревых токов и материала магиитопровода.

Недостатком известного преобразователя

1в.является низкая крутизна преобразования при измерении, малых перемещений.

Цель изобретения — повышение крутизны преобразования при измерении малых перемещений., !

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах для контроля геометрических параметров деталей, узлов и изделий, а также в тех случаях когда. необходимо преобразование механических перемещений в электрический сигнал, например в следящих системах.

Известны трансформаторные преобразователи перемещений с распределенными электромагнитными параметрами и постоянной магнитной цепью, имеющие магнитопровод броневого типа, на среднем стерж-не которого размещена сосредоточенная об- мотка возбуждения, а в рабочем зазоре расположена плоская распределенная вторичная обмотка, потокосцепление которой чаще всего линейно связано с перемещением ее витков относительно магнитной нейтрали воздушного зазора 11).

Основным недостатком этих преобразователей является низкая крутизна преобразования даже в пределах одной партии, чтообусловлено отсутствием регулировочных элементов, которые позволяли бы компенсировать технологические погрешности и неоднородности свойств материала деталей. — ЪА+ -;:М- « - ..аЖ«ЖФВЖ6ФРРМ:НЖ» йы-й

767502

Указанная цель достигается тем, что одна из секций измерительной обмотки охватывает основание магнитопровода в области рабочего воздушного зазора по всей. его длине, вторая секция выполнена неподвижной в виде двух с равным числом витков частей, размещенных на магнитопроводе вне рабочего зазора симметрично относительно магнитной иейтрали основания и соединенных между собой последовательно и согласно, а с подвижной секцией последо вательно и встречно.

На чертеже представлен" предлагаемый преобразователь.

Преобразователь содержит магйитопровод 1 броневого типа, средний стержень 2 которого укорочен, а свободный конец его расширен и образует с основанием 3 магнитопровода рабочий воздушный зазор, обмотку 4 возбуждения, размещенную на среднем стержне, измерительную обмотку в виде двух секций, одна из которых — .неподвижная 5 и выполненная из двух частей с равным числом витков, размещена на боковых стенках магнитопровода, а подвижная 6 охватывает нижнее основание 3 магнитойровода в области рабочего воздушйого зазора по всей его длине. На основании 7 магнитопровода, несущем средний стержень

2, закреплена упругая пластина 8 с регулировочным винтом 9.

Если преобразователь предназначен для работы в диапазоне перемещений, меньшем длины расширенного конца среднего стержня 2, то направление перемещения подвижной секции 6 измерительной обмотки составляет малый угол с продольной осью симметрии рабочего зазора. В том случае, когда диапазон измеряемых перемещений больше длины расширенного конца среднего стержня, секция 6 должна быть расположена так, чтобы направление ее перемещения составляло прямой угол с продольной плоскостью симметрии магнитопровода, а плоскости витков этой секции были наклонены под небольшим углом к направлению ее перемещения.

Преобразователь работает следующи м образом, При подключении обмотки 4 возбужде- ния к источнику переменного напряжения (на чертеже не показан), в ней возникает ток, магнитный поток которого проходит по среднему стержню 2, разветвляется симметрично в несущем основании магнитопровода; проходит по боковым стейкам .и ос- нованию 3 и замыкается через рабочий воздушный зазор на расширенный конец среднего стержня. Поскольку длина магнитного пути по воздуху и по стали одинакова, то индукция в зазоре получается постоянной во всех точках, кроме краевой зоны по пери-. ферии расширенного конца среднего стержЙя, Градиент потока по оси Оу в основании

3 постоянен и инвертирует свой знак на

4 магнитной неитралн, которая лежит в плос; кости X0Z.

Переменный рабочий поток обмотки 4 возбуждения вызывает в стали магнитопроиода вихревые токи, что приводит к появлению, нерабочего магнитного потока, который циркулирует по замкнутой части магнитопровода и пронизывает измерительную обмотку, Поскольку неподвижная секция 5 состоит из двух одинаковых частей, включенных согласно по отношению к общему

1в магнитному потоку, то ноток вихревых токов наводит в этой секции ЭДС помехи.

° Но этот же поток пронизывает и подвижную

6 секцию, число витков в которой равно числу витков в неподвижной секции, а на правление намотки подвижной секции встреч1$ но по потоку помехи относительно направления намотки витков неподвижной секции.

Поэтому ЗДС йаводкн от потока вихревых токов в подвижной секции равна и встречна

ЭДС наводки в неподвижной секции, и ЭДС наводки на выходе вторичной обмотки в. целом равна нулю. Вследствие того, что поток вихревых токов, пронизывающий подвижную секцию, не зависит от ее положения в зазоре, компенсация ЭДС помехи сохраняется во всем диапазоне измеряемых пе2$ ремещеннй. Рабочий магнитный поток не наводит ЭДС в неподвижной секции, так как обе ее части включены по отношению к этому потоку встречно.

Если центр симметрии секции 6 измери30 тельной обмотки в исходном положении совпадает с центром основания 3 магнитопровода, то секция пронизывается одинаковыми встречно направленными частичными рабочими потоками, и ЗДС индукции в этой секции и, следовательно, на выходе всей

5$ обмотки равна нулю.

Если подвижная секция 6 смещена по измерительному направлению Х от исходного положения, то ЭДС, наводимая в ее витках, становится отличной от нуля, так как секция пронизывается неодинаковыми

49 встречно направленными частичными рабочими потоками основания 3 магнитопровода.

Фаза этой ЗДС зависит от направления смещения секции, а амплитуда пропорциональна проекции перемещения Х на ось ОУ.

4$ Е = kXcasa, где k — коэффициент пропорциональности; и — угол между измерительным направлением и йродольной осью симметрии основания 3 магнитопровода.

Если секции смещена от исходного положения настолько, что все ее витки пронизываются рабочим потоком одного направления, то ЭДС индукции Е и в этом случае линейно связана с перемещением Х благода5 ря постоянству градиента потока в основании 3 магнитопровода.

Наличие множителя cos а в указанной выше формуле показывает, что изменяя угол v, можно изменять крутизну преобра ?67502

Формула изобретения

Составитель Р: Старцева

Редактор С. Тимохина, Техред.К. Шуфрнч Корректор Г. Регаетник

Заказ 6999/i5 Тираж 80I Подписное

ВНИИПИ .Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I l3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 зования, что необходимо для компенсации технологических погрешностей изготовления.

Таким образом, сохраняя все основные достоинства известных преобразователей— высокую линейность статической характерис» тики и разрешающую способность (равное нулю значение ЭДС в исходном положении),, независимость фазы между током возбуждения и выходной ЭДС от положения вторичной обмотки в зазоре и наличие возможности раздельной регулировки фазы и крутизны для обеспечения функциональной взаимозаменяемости — предлагаемый преобра-. зователь обладает существенно больШей крутизной преобразования за счет размеще-ния в рабочем зазоре лишь одной подвижной секции измерительной обмотки, число витков в которой может быть увеличено, и уменьшения угла между измерительным направлением и рабочим перемещением подвижной секции.

Преобразователь перемещений, содержащий замкнутый магнитопровод броневого типа с укороченным средним стержнем, расширенный свободный конец которого образует с нижним основанием магнитопровода плоский воздушный зазор, размещенную на . среднем "стержне обмотку возбуждения, измерительную обмотку, выполненную в виде двух секций, и пластину с регулировоч> ным винтом, размещенную на основании магнитопровода, несущем средний стержень, от лцчаюа4ийся тем, что, с целью повышения

; .крутизны преобразования ахи измерении м3ф

;лых переме|цений; одна из секций измери

,.тельной обмотки охватывает основание маг.

4в нитопровода в области рабочего воздушного зазора по всей его длине, вторая секция выполнена неподвижной в виде двух с равным числом вйтков частей, размещенных на магнйтопроводе вне рабочего зазора симметрично относительно магнитной нейтрали осно вання и соединенных между собой последовательно н соглаСио, а с подвижной секцией последовательно и встречно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Куликовский Л. Ф. и др. Трансформаторные функциональные преобразователи с профилированными вторичными контурами. М., «Энергия», 1971, с. 4! — 42.

2. Авторское свидетельство СССР № 310113, кл. G 01 D 5/20, 1971 (прототип).