Индукционный датчик угла

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С8ИДЕТЕЛЬСТВУ.Союз Советских

Социалистических

Республик

<»956974

«« (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 30.12.80(21) 3229072/25-28 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 07.09.82. Бюллетень ¹ 33 фИ)М Кл з

G 0l В 7/30.

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (531УДК 621 317 .39:534.14 (088.8);

Дата опубликования описания 07. 09. 82 (71) Заявитель (54) ИНДУКЦИОННЫЙ ДАТЧИК УГЛА где ы. (в) Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано, например, в гироскопическом приборостроении.

Известен индукционный датчик углового перемещения, содержащий Ш-образный сердечник с размещенными на нем обмотками и поворотный якорь fl) .

Недостатком этого датчика являет- ся узкий диапазон линейности статичес. кой характеристики,не превьхаающий 7

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является индукционный датчик угла, содержащий цилиндрический статор, диаметрально размещенную на статоре сосредоточенную обмотку возбуждения, концентрично размещенный внутри статора цилиндрический ротор и диаметрально размещенную на роторе выходную обмотЯ.

Недостатками известного датчика являютсв появление электродинамического момента взаимодействия между. ротором и статором при работе нагруженного датчика и искажение его выходной характеристики, которые обусловлены изменением реактивного сопротивления выходной обмотки нагруженного датчика (в общем случае.2 изменением фазы выходного сигнала, в зависимости от угла поворота ротора) .

Целью изобретения является повышение точности измерения путем компенсации электродинамического момента и улучшения линейности статической характеристики.

Поставленная цель достигае гся тем, что индукционный датчик угла, содержащий цилиндрический статор, диаметрально размещенную на статоре сосредоточенную обмотку возбуждения, концентрично размещенный внутри статора цилиндрический ротор и диаметрально размещенную на роторе выходную обмотку, снабжен включенным параллельно выходной обмотке варикондом, емкость которого выбра-. на из соотношения

1 то (X, +Х, К +Х„(1- < )) угол поворота ротора: круговая частота тока питания датчика; индуктивное сопротивление выходной обмотки; индуктивное сопротивление обмотки возбуждения;

956974 (3) Хя» сощютивление,взаимной ин» яукции выходной обмотки и обмотки- возбуждения;

K - отношение числа витков выйодной обмотки к числу витков обмотки возбуждений.

На Фиг.1 представлена принципиальная схема датчика)на фиг.2 - закон изменения емкости вариконда; на

Фиг.3 — зависимость электродинами.ческого момента от угла поворота ротора.

Индукционный да чик угла .(Фиг.l) содержит статор 1, диаметрально размещенную на статоре 1 сосредоточенную обмотку 2 возбуждения, концентрично размещенный внутри статора 1 цилиндрический ротор 3 и диаметраль-. но размещенную на роторе 3 выходную обмотку 4. Параллельно выходной обмотке 4 подключен вариконд 5, а также нагрузка 6.

Датчик работает следующим образомм.

При,подключении обмотки 2 возбуждения к источнику питания (не пока- 2 зан) возникает магнитный поток, наводящий ЭДС в выходной обмотке 4.

Фазовый сдвиг между потоком возбужцения и током выходной обмотки

4 может быть определен по формуле 30

Х„+ХЛ+Х К + Х»пК(Л-04 ) соз

Р (» +» 4+ К 1 (ХН+Х4+ХдК + ХщК(»-е6 ц (») где г2, г, г„ - активные сопротив- 35 ления обмоток и нагрузки .

Для получения cosy = О, что соот- ветствует фазовому сдвигу»к/2, необходимо выполнить условие 40 х„+х, +х, к +х„(1- u,2) = а, . (2)

Для выполнения условия (g) необходимо, чтобы емкость с вариконда 5, включенного параллельно выходной обмотке 4, изменялась в зависимости îr 45 угла поворота ротора 3 в соответствии с соотношением

Ф ц(х4+х к +х (1 х ц где м — угол поворота ротора;

ы — круговая частота тока питания датчика;

Х вЂ” индуктивное сопротивление

4 выходной обмоткиу

Х2 — индуктивное сопротивление обмотки возбуждения;

Хщ — сопротивление взаимной индукции выходной обмотки и обмотки возбуждения.

Практический подбор вариконда с требуемой зависимостью емкости не ® представляет трудности. При необходимости желаемая характеристика может быть получена путем соответствующего параллельного и последовательного включения нескольких варикондов. 5S

Таким образом, в описанном датчике угла обеспечивается постоянный Фазовый сдвиг, равный 1/2, между потоком возбуждения и током выходной обмотки, что соответствует отсутствию электродинамического момента. При этом также снижается искажение линейности статической характеристики.

На фиг,2 представлена характеристика вариконда ВК-2, включавшегося ,параллельно нагрузке 6 величиной

10 кОм. На Фиг.3 представлены зависимости электродинамического момен3 та от угла поворота 3 датчика при отсутствии (кривая A) и наличии (кривая Б) вариконда 5. Как следует из сравнения характеристик, величина электродинамического момента при введении вариконда 5 пренебрежимо мала в диапазоне углов + 40О. При этом линейность статической характеристики датчика улучшается на

5-10%.

Формула из обретения

Индукционный датчик угла, содержащий цилиндрический с т а тор, диаметрально размещенную на статоре сосредоточенную обмотку возбуждения, концентрично размещенный внутри статора цилиндрический ротор и диаметрально размещенную на роторе выходную обмотку, о т л и ч а ю щ ий с я тем,. что, с целью повышения точности измерений путем компенсации электродинамического момента и улучшения линейности статической характеристики, он снабжен подключенным параллельно выходной обмотке варикондом, емкость которого выбрана из соотношения

c(X»+Х +Х,„(1- Ц где к — угол поворота ротора;

Co — круговая частота тока питания датчика;

Х» - индуктивное сопротивление выходной обмотки; . Х вЂ” индуктивнсе сопротивление

2 обмотки возбуждения;

Х щ — сопротивление взаимной индукции выходной обмотки и обмотки возбуждения(К вЂ” отношение числа витков выходной обмотки к числу витков обмотки возбуждения °

Источники информации, принятые во внимание цри экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 389403, K . G 01 D 5/20, 1973.

2. Одинцов А.A. Проектирование элементов гироскопических устройств.

М., Высшая школа, 1962, с. 99, рис.42 .а.

956974

Составитель Л.Гуськов редактор И.Николайчук Техред Т.Маточка - Корректор Ю. Макаренко

Г

Заказ 6579/26 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент ., r. Ужгород, ул. Проектная, 4