ДАТЧИК УГЛОВЫХ УСКОРЕНИЙ Российский патент 1998 года по МПК G01P15/11 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых ускорений вращающихся частей машин и приборов.

Известен датчик угловых ускорений, содержащий ротор с постоянным магнитом, статор с двумя раздельными кольцевыми магнитопроводами с измерительными и выходными обмотками, при этом разделительные полуобмотки первого магнитопровода соединены с измерительными полуобмотками второго магнитопровода через выпрямители, а второй магнитопровод снабжен диаметральной перемычкой, на которой расположена выходная обмотка (авт. свид. СССР N 551556, кл. G 01 P 15/08, 1977 г. ). Согласно описанию изобретения точность такого датчика довольно высока.

Недостатком известного датчика является то, что индукция в нем создается электрическими обмотками и, естественно, зависит от колебаний питающего напряжения. Для стабилизации же его необходимо применять дополнительное оборудование, что и технически и экономически не выгодно, так как приводит к усложнению и удорожанию устройства, увеличению его габаритных размеров. Кроме того, наличие выпрямителей дополнительно усложняет конструкцию и снижает надежность. В связи с этим к рекламируемой точности измерений данного датчика следует относиться с определенной осторожностью.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик угловых ускорений, содержащий ротор с постоянным магнитом, статор с магнитопроводом и измерительной и выходной обмотками, магнитопровод выполнен в виде двух концентричных колец, соединенных радиальными перемычками, измерительная обмотка выполнена в виде двух короткозамкнутых диаметрально противоположных секций, намотанных на внутреннее кольцо магнитопровода, а выходная обмотка - на каждую секцию другого кольца магнитопровода (авт. свид. СССР N 420936, кл. G 01 P 15/08, 1974, прототип).

Данный датчик обладает недостаточной чувствительностью и малой мощностью выходного сигнала.

Задачей изобретения является повышение чувствительности и мощности выходного сигнала.

Для этого датчик угловых ускорений, содержащий ротор с постоянным магнитом, статор с магнитопроводом и измерительной и выходной обмотками, магнитопровод выполнен в виде двух концентричных колец, соединенных радиальными перемычками, измерительная обмотка выполнена в виде двух короткозамкнутых диаметрально противоположных секций, намотанных на внутреннее кольцо магнитопровода, а выходная обмотка намотана на каждую секцию второго кольца магнитопровода, магнитопровод снабжен третьим расположенным снаружи концентричным кольцом, соединенным с вторым кольцом магнитопровода радиальными, расположенными в створе с основными перемычками магнитопровода, дополнительной измерительной обмоткой, выполненной в виде двух короткозамкнутых диаметрально противоположных секций, намотанных на третье кольцо магнитопровода, а ротор датчика снабжен дополнительным магнитом, расположенным концентрично основному магниту с направлением одноименных полюсов встречно один другому.

Такое выполнение датчика позволяет повысить чувствительность и величину выходного сигнала датчика.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема предлагаемого датчика; на фиг. 2 - разрез A - A на фиг. 1.

Датчик угловых ускорений содержит неподвижный магнитопровод в виде двух концентричных колес 1 и 2 и ротор 3 с магнитом 4. Кольца 1 и 2 магнитопровода соединены радиальными перемычками. На внутреннем кольце 1 равномерно намотана первичная измерительная обмотка, выполненная в виде двух короткозамкнутых обмоток 5 и 6, каждая из которых занимает половину кольца. На кольце 2 магнитопровода располагается вторичная измерительная обмотка, выполненная в виде секций 7 - 10.

Магнит 4 расположен внутри кольца 1 магнитопровода.

Магнитопровод датчика снабжен расположенным снаружи третьим концентричным кольцом 11, соединенным с кольцом 2 магнитопровода радиальными, расположенными в створе с основными перемычками магнитопровода.

На дополнительном кольце 11 магнитопровода равномерно намотана дополнительная первичная измерительная обмотка, выполненная в виде двух короткозамкнутых обмоток 12 и 13, каждая из которых занимает половину кольца. Ротор 3 датчика снабжен дополнительным постоянным магнитом 14, вертикальная ось которого совпадает с вертикальной осью основного магнита 4. Магнит 14 по сравнению с магнитом 10 обладает большей магнитной энергией, так как имеет большую магнитную массу и поэтому создает большую величину индукции.

Ротор 3 соединен с контролируемым объектом (не показан).

Датчик угловых ускорений работает следующим образом.

При вращении ротора 3 с магнитами 4 и 14 с постоянной скоростью в первичных измерительных обмотках 5, 6 и 12, 13 генерируются токи трапецеидальной формы, а во вторичных измерительных обмотках 6 - 9 при переходе магнитов от одной обмотки к другой будет наводиться сигнал в виде коротких импульсов. Так как длительность этих импульсов мала, действующим значением генерируемых токов можно пренебречь. При вращении же магнитов 4 и 14 с постоянным угловым ускорением форма наведенного сигнала будет отличаться от трапецеидальной, и его действующее значение будет иметь значительную величину, которая и будет являться мерой углового ускорения.

Наличие в магнитопроводе датчика дополнительного кольца с дополнительной первичной измерительной обмоткой, а в роторе датчика - дополнительного постоянного магнита обеспечивает в данном датчике увеличение градиента магнитной проводимости и тем самым - более интенсивное изменение сигнала в выходной обмотке датчика, что повышает его чувствительность и мощность выходного сигнала.

Датчик предназначен для использования в информационно-измерительной технике. Статор с магнитопроводом выполнен в виде трех концентричных колец, соединенных радиальными перемычками и двух измерительных и одной выходной обмотками. Ротор выполнен с двумя постоянными магнитами, одноименные полюса которых направлены встречно друг другу. Один из магнитов расположен внутри, а другой снаружи магнитопровода. Измерительные обмотки выполнены каждая в виде двух соединенных параллельно короткозамкнутых диаметрально противоположных секций, намотанных одна на внутреннее, а другая на наружное кольца магнитопровода. Выходная обмотка намотана на каждую секцию среднего кольца магнитопровода. Обеспечивается повышение чувствительности и величины выходного сигнала датчика. 2 ил.

Датчик угловых ускорений, содержащий ротор с постоянным магнитом, статор с магнитопроводом и измерительной и выходной обмотками, магнитопровод выполнен в виде двух концентричных колец, соединенных радиальными перемычками, измерительная обмотка выполнена в виде двух короткозамкнутых диаметрально противоположных секций, намотанных на внутреннее кольцо магнитопровода, а выходная обмотка намотана на каждую секцию второго кольца магнитопровода, отличающийся тем, что в нем магнитопровод снабжен третьим расположенным снаружи концентричным кольцом, соединенным с вторым кольцом магнитопровода радиальными расположенными в створе с основными перемычками магнитопровода, дополнительной измерительной обмоткой, выполненной в виде двух короткозамкнутых диаметрально противоположных секций, намотанных на третье кольцо магнитопровода, а ротор датчика снабжен дополнительным постоянным магнитом, расположенным концентрично основному магниту с направлением одноименных полюсов встречно один другому.