Преобразователь линейных перемещений

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Соцналнстнческнк

Республнн (iii934200 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (5!)М. Кл.

G 0l В 7/00 (22) Заявлено 24.01.79 (21) 2717602/18-28 с присоединением заявки J%!

Ьрударствалныб кюнитет

СССР до делан изабретеннй н вткрнткй (23) Приоритет

Опубликовано 07.06 82. Бюллетень М21 (53) УЛ К 621З17. .39:531.717 (088.8) Дата опубликования описания 07.06.82 (72) Автор изобретения

В. П. Дубравин

Киевский институт автоматики имени XXY съезда КП Г- . (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для электрических измерений линейных перемещений подвижных частей различных механизмов, особенно в тех отраслях производства, 5 где имеются сильные поля электромагнитных помех, например в прокатном производстве.

Известен преобразователь линейного перемещения с линейно-периодической, пилообразной формой изменения выходной характеристики, 30 позволяющей по количеству линейных участков выходной характеристики производить грубое, а по длине самих линейных участков— точное измерение контролируемого перемещения.

l5

В таком преобразователе линейного перемещения, содержащем неподвижную часть в виде сердечника с обмотками возбуждения, измерительную и охватывающую их подвижную часть в виде ферромагнитного цилиндра, из20 мерительная обмотка выполнена нз ряда секций, соединенных последовательно и встречно, распределенных по длине сердечника, длина же подвижного ферромагнитного цилиндра равна длине расположения одной секции измерительной обмотки или ее шагу. Магнитныи

М поток, создаваемый обмоткой возбуждения, сосредоточивается в основном в области подвижного ферромагнитного цилиндра, перемещение которого вызывает на выходе преобразователя линейно-периодическое изменение

ЭДС (1).

Недостатком преобразователя является большая длина расположения обмоток по длине неподвижного сердечника, в силу чего неохваченная ферромагнитным цилиндром часть измерительной обмотки оказывается подверженной влиянию внешних электромагнитных лолей и в ней наводится ЭДС помехи, которая снижает точность преобразования.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является преобразователь линейных перемещений, содержащий сердечник с продольными и поперечными пазами, в которых расположены соответственно обмотка возбуждения и секции измерительной обмотки, охватывающая его подвижная часть, выполненная в виде чередующихся основных и промежуточных цилиндрических элементов, закрепленных в общей втулке (2).

Недостатком известного является невысокая точность преобразования. обусловленная нели. нейностью магнитной индукции по длине воздуп)них промежутков между ферромагнитными цилиндрами подвижной части, что вносит нелинейность в изменение выходной ЭЛС и тем самым снижает точность преобразования, Цель изобретения пов»нцсннс точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в

I преобразователе, содержащем подвижную часть. состоящую из чередуюцсихся основных и промежуточных цилиндрических элементов, закрепленных в общей втулке, основные и промежуточные цилиндрические элементы выполнены в виде коаксиально расположенных ферромагнитного и неферромагнитного кольца, в основном цилиндрическом элементе ферромагнитное кольцо является внутренним, в промежуточном — наружным, а внутренний диаметр ферромагнитного кольца основного цилиндрического элемента меньше, чем внутрЕнний диаметр ферромагнитного коп»ца промежуточного цилиндрического элемента, На фиг. 1 изображен общий вид преобразователя с осевым разрезом подвижной части; на фиг. 2 — разрез Л-А на фиг. 1.

Преобразователь содержит неподвижный ферромагнитный сердечник 1,. состоящий из двух частей, с продольными диаметрально расположенн»1мн пазами 2 и поперечными пазами 3 на торцах обеих частей, в которых сосредоточенно уложены обмотка 4 возбуждения и измерительная обмотка 5, состоящая из двух секций с одинаковыми параметрами, каждая из которых расположена на своей части магнитонровода неподвижного сердечника, и соединенных между собой последовательно и встречно. Длина каждой части неподвижного ферромагнитного сердечника в осевом направлении по его поверхности равна шагу измерительной обмотки 5 или длине одной ее секции. Обе части ферромагнитного сердечника закреплены без зазора между собой на штоке 6.

Подвижная часть 7 преобразователя, охватывающая неподвижный ферромагнитный сердечник 1 с обмотками 4 и 5, выполнена в виде ряда чередуюгцихся основных и промежуточных цилиндрических элементов, состоящих из коаксиально расположенных основных ферромагнитных 8 и неферромагнитных колец 9 и соответственно промежуточных ферромагнит ных 10 и неферромагнитных колец 11, закрепленных в общей охватывающей их втулке

12. Длина каждого кольца равна rory изме рительной обмотки 5 ипи длине одной ее

2ОО 4 секции (длине одной части неподвижного сердечника). В основном цилиндрическом эпе5

55 менте ферромагнитное кольцо 8 является внутренним, а неферромагнитное кольцо 9 наружным, B промежуточном элементе ферромагнитное кольцо 10 является внешним, а неферромагнитное кольцо 1.1 †.внутренним. Внутренний диаметр ферромагнитного кольца 8 в основном цилиндрическом элементе меньше, чем внутренний диаметр ферромагнитного кольца 10 в промежуточном элементе, но больше диаметра неподвижного ферромагнитного сердечника 1 на общую величину основного воздушного зазора. Внутренние неферромагнит-! ные (пластмассовые) кольца 11 в промежуточных элементах на скользящей посадке охватывают неподвижный сердечник 1 и служат опорами скольжения для подвижной части 7 преобразователя

Общая линия подвижной части 7 преобразователя на два цилиндрических элемента (основного и промежуточного) больше длины контролируемого перемещения. Неподвижный сердечник 1 посредством штока 6 закреплен т неподвижно, а подвижная часть 7 жестко соединена с обьектом, перемещение которого контролируется, Преобразователь работает следующим образом.

При подключении напряжения переменного тока к обмотке 4 возбуждения преобразователя в кольцевых воздушных (иеферромагнитных) зазорах основных и промежуточных цилиндрических элементов в подвижной части

7 преобразователя между ферромагнитными кольцами 8 и 10 и цилиндрической поверхностью неподвижного ферромагнитного сердечника 1 в пределах его длины. возникают переменные магнитные потоки с неизменной величиной магнитной индукции в каждом из зазоров и обратно пропорциональной величине этих зазоров, сцепленные с обеими секциями измерительной обмотки 5, в силу чего в них наводится ЭДС.

В исходном положении измерительного преобразователя, соответствующем начальной части выходной характеристики, когда подвижная часть 7 находится в крайнем левом положении, при котором ферромагнитное кольцо

10 крайнего справа промежуточного элемента находится точно над правой, а ферромагнитное кольцо 8 основного элемента над левой частью неподвижного сердечника 1, в силу того, что магнитная иидукция в зазоре основного цилиндрического элемента больше, чем в зазоре промежуточного, а площади контактируемых магнитопроводов (колец 8 и 10 и сердечником 1) в этих зазорах равны между собой. ма нитный ноток, сцепленный с левой

5 9342 секцией измерительной обмотки 5 сердечника

1, оказывается больше потока, сцепленного с правой секцией этой обмотки, в результате чего и величина ЭДС в левой секции оказывается больше, чем в правой, модуль же ЭДС на выходе преобразователя при этом получается равным разности модулей ЭДС обеих секIQN.

При перемещении подвижной части 7 преобразователя в направлении неподвижного сер- iO дечника 1 с обмотками 4 и 5 величина магнитного потока в целом не меняется, «о благодаря линейному изменению площади контактируемых магнитопроводов (ферромагнитных колец 8 и 10 и сердечника 1) в кольцевых зазорах происходит линейное во взаимно противоположных направлениях перераспределение магнитных потоков, связанных с каждой секцией измерительной обмотки 5, в силу чего линейным происходит и изменение ЭДС в них, а модуль ЭДС на выходе преобразователя при этом в функции перемещения подвижной части 7 в пределах длины ферромагнитного кольца изменяется также линейно.

При перемещении подвижной части 7 преобразователя в каком-либо одном направлении над каждой частью неподвижного ферромагнитного сердечника 1 происходит чередование основных и промежуточных цилиндрических элементов, в силу чего с обеими секциями измерительной обмотки 5 поочередно сцепляются и линейно между ними перераспределяются магнитные потоки разной величины, в результате чего модуль ЭДС на выходе преобразователя меняется не только по величине, но и по фазе.

Такие измерительные преобразователи линейных перемещений могут быть использованы при работе в сложных условиях окружающей среды при наличии мощных электромагнитных полей со стороны электрооборудования как, например, в прокатном производстве.

Повышение точности преобразования перемещения различных механизмов, например, прокатных валков стана, позволяет при автоматическом регулировании толщины листового проката повысить качество проката и создать экономию металла.

Формула изобретения

Преобразователь линейных перемещений, содержащий сердечник с продольными и поперечными пазами, в которых расположены соответственно обмотка возбуждения и секции изме1 нтельной обмотки, охватывающая его подвижная часть, выполненная в виде чередую- щихся основных и промежуточных цилиндрических элементов, закрепленных в общей втулке, отличающийся тем, что, с целью повышения точности. основные и промежуточные цилиндрические элементы выполнены в виде коакснально расположенных ферромагнитного н неферромагннтиого кольца, в основном цилиндрическом элементе ферромагнитное кольцо является внутренним, в промежуточном -- наружным, а внутренний диаметр ферромагнитного кольца основного цилиндрического элемента меньше, чем внутрен-, ний диаметр ферромагнитного кольца промежуточного цилиндрического элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 335543, кл. G 01 0 5/20, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР No 729444

i кл. G 01 D 5/20, 1977 (прототип).

934200

+np

Составитель А. Куликов

Техред М. Тенер

Редактор P. Цицика

Корректор А. Дзятко

Подписное

Тираж 614

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3905/31

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