Бесконтактный датчик положения
Союз Советскмм
Соцмалмстическик
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕ1 ЕЛЬСТВУ (61) Допол 1ительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 27.12.79 (21) 2860688/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М Кл.
G 01 D 5/20
Гооударстееннмй комитет
СССР по делам нзооретеннй н открытий
Опубликовано 15.08.81. Бюллетень №30
Дата опубликования описания 25.08.81 (53) УДК 681.34 (088.8) 1
М. И. Ахмадинуров, А. М. Аминев, М. П. Иванов, В. И.. Митяев и В. И. Кореник .
Уфимский авиационный институт им. Сергб ОрдЖоникидзе > — I (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ
Изобретение относится к системам автоматического контроля перемещений, а именно к бесконтактным датчикам положения.
Известен бесконтактный датчик положения трансформаторного типа, состоящий из магнитопровода, якоря первичной и вто- 5 ричной обмоток, причем магнитопровод выполнен со средней магнитопроводящей перегородкой, разделяющей обмотки, и с центральным отверстием по оси катушек, в котором размещен якорь, выполненный в виде стержня с выточкой (1).
Недостатками этого устройства — наличие значительного остаточного (нулевого) выходного сигнала в . нерабочем положении, вследствие неплотного прилегания (из-за имеющихся зазоров) поверхности, 1 якоря к стенкам неподвижного магнитопровода, неполное шунтирование магнитного потока обмотки возбужден. я, при этом сведение зазоров к минимуму технологически сложно и связано с увеличением затрат, а также отсутствие амортизации сопри- 20 касания подвижного и неподвижного элементов магнитопроводов о дополнительно заданным ходом.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является бесконтактный датчик положения, содержащий неподвижный броневой магнитопровод с кернами на верхнем и нижнем основаниях, в зазоре между которыми расположено ферромагнитное цилиндрическое ярмо, связанное с подпружиненным штоком, на кернах оснований броневого магнитопровода расположены измерительная обмотка и обмотка возбуждения (2).
Недостаток указанного устройства состоит в низкой точности из-за наличия нулевого выходного сигнала в нерабочем положении.
Цель изобретения — повышение точности бесконтактного датчика положения.
Поставленная цель достигается тем, что в бесконтактный датчик положения, содержащий броневой магнитопровод с зазором между кернами верхнего и нижнего оснований, обмотку возбуждения, расположенную на керне верхнего основания, измерительную обмотку, расположенную на керне нижнего основания, в отверстии верхнего основания расположен подвижный шток, на одном конце которого закреплено цилиндри855395
Формула изобретения
55 ческое ферромагнитное ярмо, расположенное в зазоре между кернами верхнего и нижнего оснований броневого магнитопровода, подвижный шток через первую спиральную пружину связан с верхним основанием броневого магнитопровода, введен цилиндрический ферромагнитный полюсный наконечник, расположенный в отверстии керна нижнего основания броневого магнитопровода и связанный с ним через вторую спиральную пружину, размещенную внутри цилиндрического полюсного наконечника, на торцы цилиндрического ярма нанесено эластичное магнитопроводящее покрытие.
На чертеже приведено схематичное изображение бесконтактного датчика положения.
Датчик содержит броневой магнитопровод, состоящий из верхнего 1 и нижнего 2 оснований, с зазором 3 между их кернами
4, при этом измерительная обмотка 5 размешена на керне 4 нижнего основания, а обмотка 6 возбуждения — в кольцевом пазу керна 4 верхнего основания 1. Ферромагнитное цилиндрическое ярмо 7, с двухсторонним магнитопроводным эластичным покрытием 8, установлено в зазоре 3 параллельно торцам кернов 4 и жестко связано по центру с подвижным штоком 9, подпружиненным в отверстии верхнего основания 1 первой спиральной пружиной 10, в отверстии керна 4 нижнего основания 2 установлен с возможностью осевого смещения цилиндрический полюсный наконечник 11 П-образного сечения, с расположенной внутри него второй спиральной пружиной 12, при этом его плоский торец обращен к ярму 7. Между цилиндрическими поверхностями, внешний — — кернов и внутренней — неподвижного броневого магнитопровода, расположен полый цилиндр !3 из изоляционного материала, используемый для направления ярма 7.
Бесконтактный датчик положения работает следующим образом.
В исходном состоянии шток 9 находится в нерабочем положении за счет сил упругости пружины 10, а ярмо 7 плотно прижато к поверхности торца керна 4 с обмоткой возбуждения 6, которая подключена к источнику переменного напряжения (не показан) . В этом случае напряжение на измерительной обмотке 5 близко к нулю, так как магнитный поток создаваемый обмоткой возбуждения 6 шунтируется ярмом 7, а потоки рассеяния ослабляются зазором 3.
Рабочее положение датчика достигается перемещением штока 9 (вниз) и соприкосновением ярма 7 с плоскостью полюсного наконечника 11, при этом обеспечивается гесная взаимоиндуктивная связь между обмотками 5 и 6, в результате чего сигнал на измерительной обмотке 5 достигает задан5
Зо
З5 ного значения. В исходное состояние шток
9 и ярмо 7 возвращаются после снятия приложенного усилия под действием сил упругости пружины 10. В устройстве полюсный наконечник 11 подпружинен с возможностью осевого смещения, что позволяет смягчить момент соприкосновения с ярмом 7. Магнитопроводящие эластичные покрытия 8 служат для исключения зазоров в местах контакта ярма 7 и торца керна 4 с обмоткой возбуждения 6 — в нерабочем положении, плоскостью полюсного наконечника 11 — в рабочем положении.
Таким образом, уменьшение нулевого сигнала на выходе датчика в нерабочем положении достигается полным шунтированием магнитного потока Фв обмотки возбуждения, уложенной в кольцевой паз керна верхнего основания 1, ярмом 7 и дополнительным ослаблением ее потока рассеяния зазором между ярмом 7 и полюсным наконечником 11, при этом зазор между поверхностями штока 9 с отверстием керна не оказывает влияния на выходной сигнал. Кроме того, исключению зазоров в местах контакта ярма с торцом керна верхнего основания 1 — в нерабочем положении, и с полюсным наконечником — в рабочем положении, способствуют покрытия из эластичного магнитопроводящего материала, например резины с наполнителем из феррита, причем улучшение метрологических характеристик, позволяет упростить технологию изготовления датчика, так как отпадает необходимость в точном сопряжении даметров штока и отверстия. Выполнение П-образного полюсного наконечника 11 подпружиненным и с возможностью осевого смещения позволяет обеспечить амортизацию соприкосновения его с ярмом, т. е. достичь эффекта отдачи при срабатывании, что важно при воздействиях на шток механических нагрузок ударного характера.
Бесконтактный датчик положения, содержащий броневой магнитопровод с зазором между кернами верхнего и нижнего оснований, обмотку возбуждения, расположенную на керне верхнего основания, измерительную обмотку, расположенную на керне нижнего основания, в отверстии верхнего основания расположен подвижный шток, на одном конце которого закреплено цилиндрическое ферромагнитное ядро, расположенное в зазоре между кернами верхнего и нижнего оснований броневого магнитопровода, подвижный шток через первую спиральную пружину связан с верхним основанием броневого магнитопровода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности датчика, в него введен цилиндрический ферромагнитный полюсный наконечник, который распо855395
13
Составитель В. Рыгалин
Редактор Т. Гыршкан Техред А. Бойкас Корректор В. Синицкая
Заказ 6885/56 Тираж 702 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ложен в отверстии керна нижнего основания броневого магнитопровода и связан с ним через вторую спиральную пружину, которая размещена внутри цилиндрического полюсного наконечника, на торцы цилиндрического ферромагнитного ярма нанесено эластичное магнитопроводящее покрытие.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР № 350066, кл. Н 01 Н 36/00, 1972.
2. Агейкин Д. И. и др. Датчики контроля и регулирования. «Машиностроение», 1965, с. 110, (прототип).
