Индуктивный датчик перемещений

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (53)N. КЭтi, G 01 С .

G О) С 9/12

G 01 0 5/20 (22) Заявлено 21.12.79 (21) 2857440/18 — 10 с присоедннениект заявки М—

Гоеуаарстеаиаые кематвт

СССР ао аеаем изобретение и открытей (23) 0риоритет— (53) УД К528,54+53..0&3.7 (088.8) Опубликовано 07.10.81. Бюллетень Ртв 37

Дата опубликования описания 07.10.81

g). ) . Почуев, В. Я. Офицеров, С. В. Карпинский, В. Е, Лебедев и И. Ю. Почуев (72) Авторы изобретения

Подмосковный научно-исследовательскийинститут угольной промышленности

f (7l) Заявитель (54) ИНДУКТИВНЫЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к области измерения перемещений и прежде всего к измерению угловых перемещений и наклонов с помощью индуктивны х датчиков.

Известны датчики, содержащие Ш-образный сердечник с обмотками возбуждения на среднем стержне и измерительными обмотками на крайнем (1).

Эти датчики находят применение в устройствах дчя определения углов наклона. с маятником, выполняюшим функции якоря и поворачивающимся относительно сердечника.

Для повышения чувствительности в устройствах подобного типа предлагалось размещать якорь-маятник между двумя Ш-образными сердечниками (2).

Однако такое достаточно сложное конструктивное решение рассчитано на использование напряжения высокой частоты.

Наиболее близким техническим решением к

20 изобретению является индуктивный датчик, используемый в качестве датчика давления (3).

Этот датчик содержит якорь, подвижный от- . носительно Ш-образного сердечника с обмоткаЙ подмагничивания на среднем стержне и выходными измерительными обмотками, включенными в мостовую схему и размещенными на крайних стержнях, выполненных в виде

Ill-образных магнитопроводов с замыкаютцими накладками.

Чувствительность этого датчика к малым угловым смешениям якоря оказывается недостаточной, поскольку изменение индуктивности вызывается только диффенциацией зазоров в магннтопроводах крайних стержней. цель изобретения — повышение чувствительности.

Это достигается тем, что на каждом нз крайних стержней размещено по дополнительнон обмотке переменного тока, подключенной по. следовательно через выпрямительный мост к обмотке подмагттичттвания, располагаютцейся с ней на общем участке магнитопровода на по. перечном стержне сердечника.

При таком выполнений на изменение потока. подмагничивани» влияет не только изменение воздушного зазора при повороте якоря, но

870921

1О

20

$S и сказывается влияние дополнительных обмоток переменного тока.

На фиг. 1 показано маятниковое устройство для измерения наклонов с датчиком; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3— электрическая схема устройства.

Индуктивный датчик перемещений содержит

Ш-образный сердечник 1, выполненный иэ магнитомягкого материала. На поперечных стержнях сердечника расположены обмотки 2 и 3 постоянного тока. Крайние стержни сердечника выполнены в виде двух замкнутых Ш-образных магнитопроводов, в окнах которых размещены обмотки 4, 5, 6 и 7 переменного тока, причем плоскость расположения Ш-образных магнитопроводов крайних стержней перпендикулярна плоскости расположения Ш-образного сердечни-, ка 1. На сердечнике установлен подвижный якорь 8, который поворотом вокруг оси изменяет величины воздушных зазоров 9 и 10.

Обмотки 2 и 3 подмагничивания включены согласно и создают постоянные магнитные по-. токи 11 и 12. Магнитный поток 11, создаваемый обмоткой 2, определяется как величиной воздушного зазора 10, так и значением тока обмотки 2.

Обмотка 2 через выпрямительный мост 13 (фнг. 3) включена последовательно с обмоткой 5 переменного тока. Обмотка 3 через выпрямительный мост 14 включена последовательно с обмоткой 7. ,Магнитопроводы в крайних стержнях вокруг обмоток 4, 5, 6 и 7 переменного тока замкнуты. При этом обмотки 4 и 5 между собой включены согласно. Согласно включены и обмотки 6 и 7. Обмотки 4 и 6 вместе с резисторами 15.включены в мостовую схему измерения. Индуктивность указанных обмоток переменного тока зависит от магнитной проницаемости их магнитопроводов, а она изменяется в зависимости от величины подмагничивания этих магиитопроводов постоянным магнитным потоком. Постоянный ток обмоток 2 и 3 зависит от индуктивных сопротивлений соответственно обмоток 5 и 7 переменного тока.

Индуктивный датчик перемещений работает следующим образом.

При подаче на датчик напряжения обмотки 2 а 3 создают в сердечнике 1 постоянные магнитные потоки 11 и 12, которые охватывают крайние и средний стержни сердечника и якорь.

При неизменных и равных зазорах 9 и 10 обмотки 2 и 3 создают постоянное подмагничивание, величина которого определяется указанными зазорами и ищрктивностями обмоток 5 и 7. Так как в крайних стержнях сердечника происходит наложение постоянных магнитных потоков иапеременные,,то шщуктивиость обмоток 4; 5, б и 7 переменного тока уменьшается, но это уменьшение индуктивности происходит в равной мере как в правом, так и в левом крайних стержнях, так как воздушные зазоры 9 и 10 равны между собой и вследствие симметрии магнитонровода датчика, на выходе моста напряжение отсутствует.

При неизменном напряжении U питания переменного тока с уменьшением воздушного зазора 10 возрастает постоянный магнитный поток 11 вследствие уменьшения сопротивления зазора 10. Увеличение потока приводит к уменьшению индуктивности обмоток 4 и 5.

Так как обмотка 5 включена последовательно с обмоткой 2, то ток последней возрастает и зто приводит к дополнительному увеличению постоянного магнитного потока 11. Возрастание этого потока еще уменьшит индуктивность обмоток 4 и 5 и приведет к дальнейшему возрастанию тока обмотки 2 и потока 11. Так будет продолжаться до установившегося процесса.

С увеличением воздушного зазора 9 постоянный магнитный поток 12 обмотки 3 уменьшается, индуктивность обмоток переменного тока 6 и 7 увеличивается и ток обмотки 3 уменьшается. Это приводит к дальнейшему снижению величины потока 12, т.е. уменьшение магнитного потока будет происходить до установившегося процесса.

Выходной сигнал будет определяться индуктивными сопротивлениями выходных обмоток

4 и 6 в установившемся режиме. При повороте якоря в другую сторону фаза выходного напряжения U изменяется на обратную.

Ю

Благодаря использованию дополнительной обмотки в качестве положительной обратной связи в датчике сочетается собственно индуктивный датчик перемещений и усилительное устройство. Такое сочетание позволяет избавиться от дополнительного усилителя (электронного или магнитного).

Предлагаемый датчик применен для измерения углов наклона бурошнекового агрегата и может быть использован в различных машинах и механизмах, работающих в условиях шахт, т.е. в условиях повышенной взрывоопасности, без генераторов высокой частоты и усилителей, обычно помещаемых в защитную оболочку.

Формула изобретения

Индуктивный датчик перемещений, преимущественно, для определения наклонов, содержащий якорь, подвижный относительно Ш-образного сердечника с обмотками подмагничивания и выходными измерительными обмотками, включенными в мостовую схему и размещенными на крайних стержнях, выполненных в виде

Ш-образных магнитопроводов с замыкающими накладками, ориентированных перпендикулярно плоскости сердечника, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения чувствительности, на каждом из крайних стержней сердечника размещено по дополнительной обмотке переменного тока, подключенной последовательно через выпрямительный мост к обмотке подмагничивания, располагающейся с ней на общем 1р

5 870921 6 участке магнитопровода на поперечном стержне сердечника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Ф 172062, кл. G 01 С 9 06, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР Ф 538225, кл. G 01 С 9/02, 1975.

3. Экспресс-информация. ЦНИЭИ голь, 1978, 11а 57, с. 31-32.

870921

Составнтепа Ю. Ферштман

Техред М, фйасс

Фнинал ППП "Патент", г. Ужгорщц уя. Проектнви, 4

Уцрктор JL Панновв

Звквэ 84199

Тираж 645

ВНИИПИ Государственного каинтетв СССР но дея&м изобретений н открнтий

113035, Москва, Ж-35, Рв)лнская наб.. д. 4/5

Корректор О. Билак

Подписное