Электромагнитный преобразователь параметров движения

 

ОП ИСАНИИ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетеиил

Социалистические

Республик, (ii)920525 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 03.03.80 (21) 2890724/18-10 с присоединением заявки,1)в) . (23)Приоритет

Опубликовано 1$.04.82 ° Бюллетень 1)в 14

Дата опубликования описания 15.04.82

{5l)M. Кл.

G 01 P 3/52

ВвудератвенЫ1 «емитет

CCCP пв делам изабретеюй и етерытв1 ".{53) УДК 531 *7б7 (088.8) М.А. Ждановских, О.И. Садков, Ф.Ш. Муфазалов и Г.А. Садкова (72) Авторы изобретения

) и Идалии . "". " -

Уфимский авиационный институт им. Орджо (7l) Заявитель (Q4) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ

ДВИЖЕНИЯ

Изобретение относится к инфор мационно-измерительной технике и может быть использовано для преобразования линейных перемещений и скоростей в пропорциональный электрический сигнал.

Для измерения линейных скорос" тей и перемещений широко используются индуктивные преобразователи с распределенными параметрами, которые содержат магнитопровод, обмотку возбуждения или постоянный магнит и измерительную обмотку 5,1$ и 21.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик линейной скорости, содержа" щий снабженный по торцам обмотками возбуждения, замкнутый магнитопровод, охватывающий плоскую распределительную обмотку, связанную с контролируемым объектом 33 J.

Недостатком данного устройства является погрешность измерения изза технологической сложности укладl

2 ки с постоянным шагом прямоугольных витков измерительной обмотки,,особенно в диапазоне больших линейных перемещений и большую постоян5 ную времени из-за наличия магнитопровода.

Цель изобретения - повышение точности преобразования и быстродействия.

Цель достигается тем, что в электромагнитном преобразователе параметров движения, содержащем статор с обмоткой возбуждения и подвижную измерительную обмотку, статор выполнен в виде пакета из чередующихся пластин с высокоомным электрическим сопротивлением и диэлектрических прокладок, а обмотка возбужДения выполнена в виде параллельных секций, верхние и нижние проводники которых соединены последовательно друг с другом на одном торце пакета и разомкнуты с другого торца, при этом измерительная обмотка рас3 . 92052 положена вдоль боковой стороны пакета и ее продольная ось совпадает по направлению с продольной осъю обмотки возбуждения.

На фиг, 1 представлена конструкция преобразователя параметров движения, на фиг. 2 - одна секция обмотки возбуждения и распределение электрического поля в ней; на фиг. 3 - зависимость распределения 16 индукции В магнитного поля по длине секции (на фиг.2).

Преобразователь содержит параллельно расположенные длинные секции обмотки возбуждения 1, причем каж- 1s дая секция обмотки возбуждения состоит из одного верхнего 2 и одного нижнего 3 медных проводников, . между которыми установлены пластины

4 из высокоомнога электропроводного материала (хромаль, нихром, фехраль), или полупроводника, при этом пластины имеют электрический контакт с верхним 2 и нижним 3 проводниками по всей длине. С одного торца преобра- . гз зователя нижний проводник предыдущей секции замкнут с верхним проводником последующей секции. С противоположного торца проводники разомкнуты.

Секция одна относительно другой изолированы диэлектрическими пластинами 5. Со стороны одного из длинных торцов обмотки возбуждения размещена измерительная обмотка 6, связанная с подвижным объектом, пРичем ее продольная ось совпадает по направлению с продольной осью обмотки возбуждения.

Принцип действия преобразователя заключается в следующем.

Электрический ток, протекая по верхнему проводнику (см.фиг.2), электрическим сопротивлением которого можно пренебречь по сравнению с электрическим сопротивлением высокоомной резистивной пластины 4, рав- 4s номерно растекается по всей поверхности пластины, образуя цепь с распределенными электрическими параметрами. Соответственно магнитные силовые линии, замыкающиеся кольцами Ю вокруг проводников 2 и 3, ослабляются от начала к концу проводника по мере ответвления тока в высокоомную резистивную пластину. Закон убывания индукции магнитного поля по длине про- и водника имеет линейный характер,так как ток в проводнике 2 убывает по линейному закону. Величина тока, от5 ф ветвляющегося в резистивную пластйну, постоянна на единицу длины вдоль всей пластины. На выходе проводника. весь ток собирается с пластины, 4 и достигает своего входного значения бЬ». Для того, чтобы увеличить магнитный поток, охватывающий проводники, укладывается несколько секции, соедиНенных между собой последовательно и образующих соленоидную об" мотку, вытянутую в поперечном направлении (слева направо) и .имеющую в этом we направлении линейно убь1вающий вектор магнитного поля.

Параллельно длинному торцу секции перемещается измерительная обмотка

6 (фиг.3), витки которой охватываются магнитным полем, со спадающей по мере перемещения измерительной обмотки к разомкнутым торцам проводников 2 и 3 индукцией В. Если обмотка возбуждения запитана переменным током, то в измеритель-ной обмотке трансформируется ЭДС, линейно убывающая по мере перемещения обмотки вправо (см.фиг.1),т.е.

ЭДС пропорциональна координате положения. При запитывании обмотки возбуждения постоянным током в измерительной обмотке индуктируется

ЭДС,пропорциональная скорости ее движения.

:Таким образом, предлагаемая конструкция имеет вместо дискретно распределенной обмотки известного устройства, в которой присутствует погрешность, определяемая точностью укладки этой обмотки, длинные тоководы, замкнутые с одного торца и разомкнутые с другого, между которыми размещена резистивная пластина.

Образуется система с распределенными электрическими параметрами, причем параметры изменяются непрерывно и линейно. Соответственно и статическая характеристика преобра" зователя линейна. Поскольку в данной конструкции отсутствует железо, устранены и все недостатки (вес, магнитные потери, нелинейность), связанные с иим. Это позволяет обеспечить высокую точность измерений.

В это же время преобразователь можно использовать при высокой частоте ,питающего напряжения, что позволяет резко повысить его чувствительность. Кроме того, в преобразователе сохранены преимущества, присущие

5 электромагнитным преобразователям с распределенными параметрами, а .именно большой диапазон измерения с перемещения (до нескольких метров) .

Особенно высокой точностью изме-. рения обладает предлагаемый электромагнитный преобразователь в динамическом режиме работы. Из-за отсутствия железа и незначительного числа витков обмотки возбуждения, свойственного такому принципу действия, индуктивность электрической цепи преобразователя мала по сравнению с известными устройствами, а следовательно, мала и постоянная времени цепи (инерционность), что обуславливает незначительную динамическую погрешность измерения. .По своему быстродействию и малой инерционности преобразователь с таким принципом действия приближается к оптоэлектронным преобразователям. формула изобретения

Электромагнитный преобразователь параметров движения, содержащий ,статор с обмоткой возбуждения и

1подвижную измерительную обмотку, 920525 . 6 отличающийся тем,что, .с целью повышения точности преобра зования и быстродействия, статор выполнен в виде пакета из чередуюэ щихся пластин с высокоомным электрическим сопротивлением и диэлектрических прокладок, а обмотка возбуж- дения выполнена в. виде параллельных секций, верхние и нижние проводники 0 которых соединены последовательно друг с другом на одном торце пакета и разомкнуты с другого торца, при этом измерительная обмотка распо- . ложена вдоль боковой стороны пакета

15 и ее продольная ось совпадает по направлению с и; одольной осью,обмотки возбуждения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе го 1. Куликовский Л.Ф., Зарипов

И.ф. Индуктивные преобразователи перемещения с распределенными па- раметрами. И.-Л., 1966, с..26-30.

2. Зарипов И.Ф. Преобразователи

2s с распределенными параметрами для автоматики и информационно-измерительной техники. И., 1969, с. 6-12.

3. Авторское свидетельство СССР .И 414531, кл. G 01 P 3/52, 1973

30 (IlPoToTHll)е

920525

Заказ 2327/46

Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Составитель Е. Швецов

Редактор Н. Ромжа Техред И. Рейвес Корректор Н ° Стец

«ф.