Индукционный датчик угла

 

."«т « оОП И САН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

777505

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.02.79 (21) 2722338/18-10 (51) М, Кл.

G 01L 3/10 с присоединением заявки №

Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень № 41 (53) УДК 531.781 (088.8) ло делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 07.11.80 (72) Авторы изобретения

Д. А. Берендс, А. Д. Глухов и P. М, Кукулиев

Всесоюзный заочный машиностроительный институт (71) Заявитель (54) ИНДУКЦИОННЫЙ ДАТЧИК УГЛА

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения угла поворота и крутящего момента вала.

Известный трансформаторный магнитоупругий датчик угла скручивания вала, пропорционального крутящему моменту, содержащий электромагнитную систему, расположенную коаксиально с валом, не обеспечивает измерения угла поворота вала (1).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является индукционный датчик угла, содержащий многополюсный ферромагнитный статор и ротор, сигнальные обмотки и обмотки возбуждения, расположенные на полюсах статора (2).

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет одновременного измерения крутящего момента.

Достигается это за счет того, что в датчик введены широтно-импульсный модулятор, ключи, управляющие входы которых соединены с выходами модулятора, и стабилизированный источник питания, причем сигнальные обмотки расположены на полюсах статора, противоположных полюсам ротора, а обмотки возбуждения расположены на полюсах статора, лежащих по обе стороны от линии полюсов ротора, и включены в цепи нагрузки источника питания через ключи.

На фиг. 1 дана принципиальная электрик ческая схема датчика; на фиг. 2 — конструктивная схема датчика.

Индукционный датчик угла содержит широтно-импульсный модулятор 1 (см. фиг. 1), выходы которого связаны с управляющими

to входами транзисторных ключей 2 и 3, ферромагнитный ротор 4 и статор 5 с расположенными на его полюсах одинаковыми сигнальными обмотками W>, W4 и одинаковыми обмотками возбуждения Wz, и 3 Ю5 Й 5 д (фиг. 2). В цепи нагрузки ключей 2 и 3 включены параллельно для обеспечения максимальной намагничивающей силы соответственно обмотки возбуждения W2, W5 и W3, W5 и ограничивающие электрический ток резисторы 6 и 7. Цепь питания Е „, датчика связана со стабилизированным источником постоянного тока (на схеме не показан), цепь выходного сигнала U»» связана с сигнальными обмотками W, W4, включенными последовательно для обеспечения дифференциального выхода.

Датчик работает следующим образом.

Широтно-импульсный модулятор 1, переключаемый с педиодом x=t>+t>, на время

30 t включает ключ 2 и выключает ключ 3 и

777505

Зо

55 на время 4 включает ключ 3 и выключает ключ 2.

При включении ключа 2 на время t (ключ 3 при этом разомкнут) через обмотки возбуждения Wq, We проходит импульс тока, который наводит в полюсах статора

5 импульсные магнитные потоки Ф и Ф, замыкающиеся соответственно через ротор

4, полюса статора с сигнальными обмотками % и W4 и воздушные зазоры под полюсами и вызывающие суммарный электромагнитный вращающий момент Мь действующий на ротор по часовой стрелке (фиг. 2). Одновременно в сигнальных обмотках W и W4 за счет потоков Ф вЂ” — Ф и

Ф4=Ф индуцируются разнополярные интегро-дифференцированные импульсы, соответствующие началу и концу интервала времени t>, амплитуда которых зависит от угла поворота ротора 4 относительно полюсов статора 5 (в пределах ширины полюса статора).

Далее за счет переключения широтноимпульсного модулятора 1 на последующий интервал времени t> размыкается ключ

2 и замыкается ключ 3, теперь через обмотки возбуждения We u We проходит импульс тока, который наводит в полюсах статора 5 импульсные магнитные потоки

Фз и Ф6, вызывающие аналогичным образом вращающий момент М>, действующий на ротор против часовой стрелки, и разнополярные интегро-дифференцированные импульсы в сигнальных обмотках W и W4 (за счет потоков Ф вЂ” — 6?e и Ф4 — — Фз), соответствующие началу и концу интервала времени t> или, что одно и то же, концу и началу интервала времени t>.

В результате за счет дифференциального соединения сигнальных обмоток происходит алгебраическое суммирование индуцированных интегро-дифференцированных импульсов в интервале времени fl, возникающих при нарастании (включении тока) потоков Фр, Ф ) и спаде (выключении тока) потоков Фз, Ф6 и в интервале времени 4, возникающих при нарастании (включении тока) потоков Фз, Ф6 и спаде (включении тока) потоков Ф, Ф . При симметричном положении ротора 4 относительно полюсов статора о выходной сигнал (вых будет равен нулю, при отклонении ротора имеем за период т на выходе сигнальных обмоток датчика разнополярные выходные импульсы, соответствующие моментам переключения 4 и t>, амплитуда которых пропорциональна углу поворота, а полярность (фаза) импульсов характеризует направление угла поворота.

Одновременно за период т на ротор 4 будет действовать суммарный вращающий

4 — 4 момент, равный М=M> — М вЂ” — М где М амплитудное значение момента, определяемое конструктивными параметрами ротора, статора и схемы включения, зависящий по величине и знаку от глубины широтно-импульсной модуляции (скважности импульсов) . При равных длительностях импульсов тока (1 — — 1 ) вращающий момент будет равен нулю, причем для неискаженного измерения угла поворота ротора выходной импульс сильно дифференцируется, и минимальная длительность импульса тока tl или t> в обмотках возбуждения (глубина широтно-импульсной модуляции) определяется параметрами интегродифференцирующей цепи (индуктивностями обмоток и сопротивлениями нагрузки цепи питания) .

Использование датчика с широтно-импульсным питанием обмоток возбуждения позволит производить одновременное измерение угла поворота ротора и внешнего крутящего момента на валу ротора, а параллельное включение обмоток возбуждения в цепи нагрузки транзисторных ключей обеспечит симметрирование электрических и магнитных параметров цепей датчика при их технологическом разбросе.

Формула изобретения

Индукционный датчик угла, содержащий многополюсный статор и ротор, сигнальные обмотки и обмотки возбуждения, расположенные на полюсах статора, отличаюшийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет одновременного измерения крутящего момента, в него введены широтно-импульсный модулятор, ключи, управляющие входы которых соединены с выходами модулятора, и стабилизированный источник питания, причем сигнальные обмотки расположены на полюсах статора, противоположных полюсам ротора, а обмотки возбуждения расположены на полюсах статора, лежащих по обе стороны от линии полюсов ротора, и включены в цепи нагрузки источника питания через ключи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

M 614343, кл. G 011 3/10, 11.01.77.

2. Гироскопические системы, под ред.

Пельпора. — М., «Высшая школа», 1972, ч. П I, с. 317 (прототип) .

Редактор Е. Горькова

Составитель Г. Целибеев

Техред А. Камышникова Корректор Н. Федорова. Заказ 2413/17 Изд. № 555 Тираж 1033 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография пр. Сапунова, 2