БЕСКОНТАКТНЫЙ ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Российский патент 1999 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля линейных перемещений объектов в различных отраслях техники.

Известен магнитомодуляционный индуктивный датчик линейных перемещений, содержащий зигзагообразный магнитопровод, размещенные на его параллельных боковых участках две неподвижные сосредоточенные обмотки переменного тока, предназначенные для включения в мостовую схему измерения, и одну обмотку подмагничивания постоянного тока, установленную с возможностью продольного перемещения на прямолинейном участке, расположенном между боковыми участками зигзагообразного магнитопровода (авт. свид. СССР N 252125, кл. G 01 B 7/02, 1968 г.). Известный датчик за один цикл измерения позволяет измерить только одно перемещение.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является бесконтактный датчик линейных перемещений, содержащий магнитопроводы с измерительными обмотками, подвижный электромагнит с полюсными башмаками, обмотки которого подключены к источнику переменного напряжения, магнитопроводы выполнены в виде плоской рамки, разрезанной по двум противоположным сторонам по наклонным прямым или ломаным линиям, а измерительные обмотки расположены на неразрезанных частях магнитопровода (авт. свид. СССР N 190240, кл. G 08 C 9/04, 1967 г., прототип).

Недостатком данного датчика является невозможность одновременного измерения линейного перемещения другого объекта.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей датчика путем одновременного измерения линейного перемещения другого объекта.

Для этого бесконтактный датчик линейных перемещений, содержащий выполненный в виде плоской рамки неподвижный магнитопровод, продольные стержни которого разрезаны по наклонным прямым или ломаным линиям, подвижный магнитопровод с полюсными башмаками, обмотку возбуждения, размещенную на подвижном магнитопроводе, и две секции измерительной обмотки, размещенные на неразрезанных частях неподвижного магнитопровода, датчик снабжен дополнительным магнитопроводом с полюсными башмаками, размещенной на нем дополнительной обмоткой возбуждения, при этом основной и дополнительный магнитопроводы соединены друг с другом одной из своих неразрезанных частей, основная и дополнительная обмотки возбуждения соединены параллельно, а секции измерительной обмотки соединены между собой попарно-последовательно и встречно.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый датчик, общий вид; на фиг. 2 - разрез A-A на фиг. 1.

Бесконтактный датчик линейных перемещений содержит неподвижный магнитопровод 1, состоящий из двух равных частей, разделенных зазорами δ₁ и δ₂ из немагнитного материала и вместе образующих плоскую разрезную рамку, подвижный магнитопровод 2, на котором размещена обмотка 3 возбуждения. На неразрезанных стержнях магнитопровода 1 размещены секции 4 и 5 измерительной обмотки. Датчик снабжен дополнительным идентичным неподвижным магнитопроводом 6 с дополнительными секциями 7 и 8 измерительной обмотки, а также дополнительным подвижным магнитопроводом 9 с размещенной на нем дополнительной обмоткой 10 возбуждения. Основной 1 и дополнительный 6 магнитопроводы одной из своих неразрезанных частей соединены друг с другом, образуя один общий ф-образный магнитопровод, установленный на неферромагнитной плате 11. Части магнитопровода 6 аналогично магнитопроводу 1 разделены между собой линейными зазорами δ₃ и δ₄ из неферромагнитного материала. Обмотки 3 и 10 возбуждения соединены между собой параллельно, а секции 4, 5 и 7, 8 измерительной обмотки - последовательно и встречно друг другу. Секции 4, 5 и 7, 8 измерительной обмотки могут быть включены также и по мостовой схеме измерения.

Подвижные магнитопроводы 2 и 9 вместе с размещенными на них обмотками соответственно 3 и 10 возбуждения представляют собой электромагниты 2-3 и 9-10 соответственно.

Бесконтактный датчик линейных перемещений работает следующим образом.

При перемещении, например, электромагнита 2-3 вдоль продольной оси датчика отношение площади "a" к площади "b" неподвижного магнитопровода 1, которые находятся против полюсных башмаков 12 электромагнита, изменяется линейно, вследствие того, что зазоры между частями магнитопровода выполнены по наклонным прямым. Магнитный поток электромагнита 2-3 разделяется по частям магнитопровода 1 на магнитные потоки Ф1 и Ф2, величины которых пропорциональны площадям "a" и "b". При этом магнитные потоки Ф1 и Ф2 индуктируют в соответствующих обмотках 4 и 5 пропорциональные этим потокам ЭДС, отношение которых определяется положением электромагнита 2-3 относительно неподвижного магнитопровода 1. Разность ЭДС в секциях 4 и 5 измерительной обмотки характеризует координату положения электромагнита 2-3 относительно магнитопровода 1 и тем самым характеризует положение (линейную координату) одного из объектов относительно другого.

При перемещении другого электромагнита 9-10 вдоль продольной оси датчика отношение площади "c"к площади "d" неподвижного магнитопровода 6, которые находятся против полюсных башмаков электромагнита 9-10, изменяется также линейно, вследствие выполнения зазоров между частями неподвижного магнитопровода 6 по наклонным прямым. Аналогично величины магнитных потоков ФЗ и Ф4 будут пропорциональны своим площадям "c" и "d", а отношение возбужденных этими потоками ЭДС определяет положение электромагнита 9-10 относительно неподвижного магнитопровода 6. При этом разность ЭДС в секциях 7 и 8 измерительной обмотки характеризует координату положения электромагнита 9-10 относительно неподвижного магнитопровода 6, и тем самым характеризует положение (линейную координату) одного объекта относительно другого.

При одновременном перемещении электромагнитов 2-3 и 9-10 на выходных зажимах датчика появляется напряжение, величина которого пропорциональна алгебраической сумме перемещений двух объектов.

Зазоры между частями неподвижных магнитопроводов 1 и 6 могут быть выполнены по ломаным линиям, в частности, пилообразными, "елочкой" и т.п.

Положительный эффект изобретения состоит в обеспечении возможности контроля одновременного линейного перемещения двух объектов с получением результата в виде алгебраической суммы этих перемещений.

Изобретение предназначено для контроля линейных перемещений объектов в различных областях техники. Магнитопровод датчика представляет собой плоскую Ф-образную рамку. Средний поперечный стержень магнитопровода имеет две секции измерительной обмотки, а крайние поперечные стержни - по одной секции. Продольные стержни каждого окна магнитопровода разрезаны по наклонным прямым или ломанным линиям. Датчик имеет два подвижных накладных электромагнита с обмотками возбуждения и полюсными наконечниками. Подвижные электромагниты расположены поперек продольной оси датчика и соединяют продольные стержни каждого окна магнитопровода. При перемещении электромагнитов вдоль оси датчика магнитный поток через секции измерительной обмотки изменяется по линейному закону либо ступенчато. При соединении обмоток возбуждения параллельно, а секций измерительной обмотки попарно последовательно и встречно датчик позволяет одновременно измерять линейное перемещение двух объектов. 2 ил.

Бесконтактный датчик линейных перемещений, содержащий выполненный в виде плоской рамки неподвижный магнитопровод, продольные стержни которого разрезаны по наклонным прямым или ломаным линиям, подвижный магнитопровод с полюсными башмаками, обмотку возбуждения, размещенную на подвижном магнитопроводе, и две секции измерительной обмотки, размещенные на неразрезанных частях неподвижного магнитопровода, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным идентичным магнитопроводом с дополнительными секциями измерительной обмотки, дополнительным подвижным магнитопроводом с полюсными башмаками, размещенной на нем дополнительной обмоткой возбуждения, при этом основной и дополнительный магнитопроводы соединены друг с другом одной из своих неразрезанных частей, основная и дополнительная обмотки возбуждения соединены параллельно, а секции измерительной обмотки соединены между собой попарно-последовательно и встречно.