Магнитоупругий датчик усилия

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сфюз Советских

Социалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.0880 (21) 2943713, 18-10. (51) М. Кл з с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

G 01 L 1/12

Государственный комитет

СССР по делам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 2802.82. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания28.02.82 (531 УДК 5 31. 781 (088.8) (72) Авторы изобретения

Е.М.Белый и A.Â.Ôeäoðoà

k

Ульяновский политехнический институт (71) Заявитель (54) МАГНИТОУПРУГИЙ ДАТЧИК УСИЛИЯ

Изобретение относится к измерению неэлектрических величин электрическими методами, точнее к магнитоупругим датчикам и может быть использовано для преобразования малых усилий в цифровых системах контроля и управления технологическими процессами.

Известны магнитоупругие датчики усилий, содержащие магнитопровод, выполненный из изолированных друг от дрУга пЛастин, обмотку возбуждения и измерительную обмотку (11.

Недостатком известных устройств являются плохие метрологические характеристики, нелинейность характеристик вследствие аналогового выходного сигнала.

Наиболее близким к .предлагаемому является магнитоупругий датчик усили)т сжатия содержащий многоэлементньФ магнитопровод, обмотку возбуждения и измерительную обмотку (23.

Однако известный датчик имеет аналоговый выходной сигнал, что существенно усложняет его использование в дискретных системах контроля и регулирования.

Цель изобретения — повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что датчик снабжен знакопеременным генератором пилообразного тока, к которому подключена обмотка возбуждения, а один из элементов выполнен разрезным и на нем установлена обмотка возбуждения, при этом остальные элементы выполнены .из материала с прямоугольной петлей гистерезиса и охвачены измерительной обмоткой.

На чертеже представлена схема предлагаемого датчика.

Магнитопровод состоит из двух одинаковых, разделенных мальм зазором ветвей 1, одна из которых закреплена, а ко второй подводится измеряемое усилие. Между ними закреплены изолированные друг от друга магнитоупругие элементы 2, выполненные из материала с ППГ. В основании магнитопровода размещена обмотка 3 возбуждения, подключенная к знакопеременному генератору 4 пилообразного тока. На магнитоупругих элементах

25 магнитопровода выполнена распределительная измерительная обмотка 5.

Датчик работает следующим образом.

При подаче в обмотку 3 возбужде30 ния пилообразного тока от генерато909595 ра 4 в магнитопроводе возникает магнитный поток, который замыкается через магнитоупругие элементы 2. Напряженность магнитного поля максимальна в данный момент времени у основания магннтопровода и убывает к

Ф периферии. При достижении магнитным полем в данном сечении величины коэрцитивной силы Н магнитного материала с ППГ соответствующий элемент 2 перемагничивается (предполагается, 10 что предварительно элемент насыщен в противоположном направлении). Так как существует градиент магнитного поля по длине магнитопровода, то перемагничивание магнитоупругих эле- )5 ментов происходит. последовательно по мере нарастания тока в обмотке возбуждения.

Амплитуда пилообразного тока выбирается таким образом, чтобы в отсутствие входного сигнала перемагничивание магнитоупругих элементов отсутствовало.

Перемагничивание каждого элемента сопровождается, вследствие скачкооб.разного изменения магнитной индукции, появлением импульса в измерительной обмотке 5. При смене полярности пилообразного тока происходит аналогичный процесс, но в измерительной обмотке индуцируются импульсы противоположной полярности.

При действии усилия P в магнитоупругих элементах возникают растягивающие напряжения, за счет которых при положительной константе магнито- 3 стрикции уменьшается коэрцитивная сила магнитоупругих элементов. При постоянной амплитуде внешнего магнитного поля это приводит к появлению выходных импульсов, число которых рав- 40 но количестку перемагниченных элементов 2. При максимальном входном усилии перемагничицаюФся все магнитоупругие элементы. Такми образом, на выходе преобразователя в каждый 45 такт изменения пилообразного тока появляется пачка импульсов, число импульсов в пачке однозначно определяет измеряемое усилие. Варьируя расстояние между элементами 2 осуществляют синтез требуемой характеристики преобразования.

В качестве материала для магнитоупругих элементов с ППГ используется сплав 65НП, который имеет высокий коэффициент прямоугольности петли гистерезиса и хорошие магнитоупругие свойства. Толщина магнитоупругих элементов определяется диапазоном измерений.

Устройство имеет простую конструкцию, а кодоимпульсный выходной сигнал позволяет использовать его в дискретных системах контроля и регулирования.

Формула изобретения

Магнитоупругий-датчик усилия, содержащий многоэлементный силовоспринимающий магнитопровод, размещенные на нем обмотку возбуждения и измерительную обмотку, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, он снабжен знакопеременным генератором пилообразного тока, к которому подключена обмотка возбуждения, а один из элементов выполнен разрезным и на нем установлена обмот ка возбуждения, при этом остальные элементы выполнены иэ материала с прямоугольной петлей гистерезиса и . охвачены измерительной обмоткой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Агейкин Д.И. и др. Датчики контроля и регулирования. М., "Машиностроение", 1965, с. 85-90.

2. Авторское свидетельство СССР

У 431408, кл. G 01 L 1/12, 28. 12. 70.

909595

Составитель Н.Вовчук

Редактор С.Крупенина Техред И.Гайду Корректор Н. Швыдкая й..

Заказ 883/67 Тирам 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

М

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