Функциональный индуктивный преобразователь перемещений

 

Союз Советскик

Социал ксткческке

Респубпкк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii937992 (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлена3 1, 12.80 (21) 3228798/25-28 (51) М. Кл.

G 01 В 7/00 с присоединением заявкн Лев

3Ъсударстеенеый комитет

СССР

ll0 делам изобретений н отерытнв (23) Приоритет

Опубликовано 23 06 82 Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 27 06.82 (53) УДК 621.

° 3 17.39:53 1.

° 7 1(088.8) В. Н. Бауман, О. Ф. Бирюков, В, H. Шашков, B. Г, Бобарига и В. А. Чупрунов (72) Авторы изобретения

1 (0 с

1 (7() Заявитель ъкЬ к 1 ;,(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ИНДУКТИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений и получения заданной функциональной зависимости между измеренным сигналом и

5 перемещение м.

Известны функциональные преобразователи с подвижными плоскими функциональными обмотками, размещенными в зазоре „ неподвижного магнитопровода jl j.

Недостатки таких преобразователей— сложность изготовления, ограниченный диапазон перемещений и малая чувствительность, обусловленные тем, что при больших зазорах в магнитной цепи увеличиваются потоки рассеивания, снижающие точность воспроизведения заданной функциональной зависимости.

Наиболее близким техническим решени-ео ем к изобретению является функциональный индуктивный преобразователь перемещений, содержащий ферромагнитные якорь и сердечник с полюсами и размещенные иа сердечнике последовательно соединенные катушки индуктивности. Якорь имеет постоянное поперечное сечение, так что при его линейном или угловом перемещении относительно полюсов сердечника обеспечивается получение заданной функциональной зависимости, например линейной, что обусловлено соответствующи м изменением площади взаимного перекрытия полюсов сердечника и якоря преобразователя j 2 .

Недостатком этого преобразователя являются ограниченные функциональные возможности и точность, так как он позволяет воспроизводить только линейную зависимость между его выходным сигналом и входным перемещением.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение точности воспроизведения заданной функциональной зависимости, Поставленная цель достигается тем, что в функциональном индуктивном преобразователе перемещений; содержащем ферромагнитные якорь и сердечник с nongga9379

lYIOX, ми и размещенные на сердечнике последо- вательно соединенные катушки инцуктивносж, якорь установлен с зазором отиосительно поверхности полюсов сердечника, .составляющим 0,05-0, 1 от высоты полю- са сердечника в направлении измеряемо го перемещения, и выполнен с переменной шириной у и его поперечном сечении, изменяющейся в соответствии с формулой

2.d Ë &ы

У У +

>оИ " -

d — воздушный зазор межпу полюсами сердечника и поверхностью якоряф M ф д — магнитная проницаемость воздушного зазора, Гн/м; р — высота полюса сердечника, м;

25 щ — круговая частота напряжения питания преобразователя, рад/с \ф — суммарное число витков катушек ин пуктивности

- магнитное сопротивление материСт ала сердечника и якоря, Л.вит/В(; — суммарное активное сопротивление катушек и материала сердечника и якоря преобразователя Ом.

На фиг. 1 представлен схематично функциональный преобразователь, вид спереди; на фиг, 2 - то же, вид сверлу.

Функциональный преобразователь сопержит выполненные из ферромагнитного материала профилированный по поперечно- . му сечению якорь 1 и неподвижный сердечник 2 с полюсами. Якорь 1 отделен от поверхности полюсов сердечника. 2 возпушным зазором О . На полюсах сердечника 2 размещены каркасы 3 из эле ктроизоляционного ди амагнитного материала с катушками 4 инпуктивности, соединеЫыми последовательно согласно и подключенными к измерительной схеме 5, К выходу измерительной схемы подклю50

- чен показывающий прибор 6.

Преобразователь перемещений работает следующим образом.

При перемещении якоря 1 относительно поверхности полюсов сердечника 2 изменяется площадь с;(Х ) взаимного перекрытия якоря 1 и полксов сердечника

2, вследствие чего изменяется реактив92 4 ное сопротивление катушек 4 индуктивцости. Изменение реактивного сопротивле- ния, а следовательно, и изменение выходного сигнала преобразователя, соогветствующее заданной функциональной зависимости f (Х ), определяется профилем поперечного сечения якоря, т.е. его шириной в поперечном сечении, которая устанавливается соотношением

2.0 4 % (x) - К"

p,b)®w-R f (х)-к 1 где у - ширина якоря в его поперечном сечении на расстоянии Х от его конца с наименьшей ши. риной $o (м), (g) - заданная функциональная зависимость

d — воздушный зазор межпу полюсами сердечника и поверхностью коря е

Оо- магнитная проницаемость воздушного зазора, Гн/м; — высота полюса сердечник а, м; щ — круговая частота напряжения питания преобразователя, рад/с;.

qj — суммарное число витков катушек ин пук тивн ости; — магнитное сопротивление материала сердечника и якоря, А, вит/

/Bd

Р, - суммарное активное сопротивление катушек и материала сердечника и якоря преобразователя, Ом.

Для того, чтобы воспроизвести на выходе преобразователя заданную функцию

f (y) с погрешностью, не превышающей заданного минимального значения Д, высота Ь полюса шихтованного ферромагнитного сердечника 2 должна быть

ГсК(х) гпе — максимальное значение производной функции на заданном участке ее воспр ои зве дени я.

Благодаря этому любые другие значения производной на этом участке заданной функциональной зависимости f(Õ ) не могут дать методическую ошибку воспроизведения, превышающую Ь .

При этом величина воздушного зазора d выбирается в диапазоне 0,05-0,1. от высоты 6 полюса. Магнитное сопротивление воздушного зазора на несколько порядков превышает магнитное сопротив5 937992 6 ление ферромагнитных участков сердечни- носительно поверхно .ти полюсов сепдечка и якоря преобразователя, по которым ника, составляющим 0,05-0,1 ри высозамыкается магнитный поток, создавае- ты полюса сердечника в направлении иэмый катушками 4 индуктивности, вследст меряемого перемещения, и выполнен с вие чего нестабильность магнитных g переменной шириной g в его поперечном свойств материала сердечника и якоря сечении, изменяющейся в соответствии с преобразователя практически не влияют на формулой точность воспроизведения функции (Х ).

Кроме того, потеря чувствительности Иlf () (х) -R преобразования оказывается не очень бо- 10 3=3 +

О лысой, благодаря ограничению величины Qo4 (® -

Для того, чтобы заданная функциональная зависимость f (X ) была полностью воспроизведена в соответствую- ts щем пиапазоне перемещений якоря 1, необходимо, чтобы ширина С полюса сердечника 2 удовлетворяла условию с» О> о

Таким образам, благодаря соответствующему профилированию поперечного сечения по размеру, обеспечивается невоспроиэведение на выходе преобразователя практически любой функциональной зависимости (Х) с заданной точностью.

Формула изобретения

Функциональный индуктивный преобразователь перемещений, содержащий ферромагнитные якорь и сердечник с полюса- у ми и размещенные на сердечнике последовательно соединенные каткшки индуктивности, от ли чающийс ятем,что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности воспро-щ изведения заданной функциональной зави» симости, якорь установлен с зазором отtge — ширина якоря в его поперечном сечении на расстоянии Х от его конца с наименьшей щириной

1о, О Э () - заданная функциональная зависимость

d — воздушный зазор межцу полюсами сердечника и поверхностью якоря, м;

Д вЂ” магнитная проницаемость воэцушн ого зазора, Гн/м; — высота полюса сердечника, м; щ — круговая частота напряжения питания преобразователя, рад/с;

Ф - суммарное число витков катушек индуктивности;

p — магнитное сопротивление материала сердечника и якоря, A.âèò/Bd; суммарное активное сопротив ление катушек и материала сердечника и якоря преобразователя, Ом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 188328, кл. О 08 С 9/00, 1965.

2. Агейкин Д. И. Датчики контроля и регулирования. М., «Машиностроение", 1965, с. 114 (прототип).

937992 фиа Г

Составитель С. Скрыпник

Редактор H. Пушненкова Техред T.Ìàòî÷êà

Корректор У. Пономаренко

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

Заказ 4439/58 Тираж 6 14 П одписн ое

В//ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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