Преобразователь перемещения в код Советский патент 1983 года по МПК G01D5/22 

Изобретение относится к измеритель-, ной и вычислительной технике, в частности к преобразователям линейных перемещений в код.

Известен преобразователь перемещения в код, содержащий П-образный магнитопровод с зубцами на внутренних поверхностях стержней и со сквозным отверстием в основании, с осью, перпендикулярной плоскости стержней, в котором размещены две одинаковые обмотки, включенные по схеме усилителя с внутренней положительной обратной связью, и постоянный магнит, помещенный между длинными стержнями с возможностью перемещения 1.

Недостатком данного способа является низкая точность, что обубловлено малой крутизной импульсов из-за пологой характеристики кривой намагничивания ферромагнитного материала магнитопровода, зависимостью крутизны и амплитуды импульсов от координаты подвижного элемента, неопреде- ленностью в определении направления .перемещения.

Известен также преобразователь перемещения в код, содержащий постоянный магнит, соединенный с подвижным объектом,и тороидальных ферромагнитных сердечников с обмоткгши считывания и выходными обмотками, расположенных попарно в ячейках, и источник питания переменного тока, причем обмотки считывания соединены последо-, вательно и подключены к источнику питания через динистор и резистор, а выходные обмотки в каждой ячейке соединены последовательно-согласно

10 и подключены параллельно-встречно к выходным зажима 4 преобразователя 2.

Недостатком этого устройств является низкая точность, которая опреде15ляется в основном толщиной сердечни ков и расстоянием между ними.

Однако уменьшение толщины сердечников ведет к потере механической жесткости, а .уменьшение расстояния

20 ограничивается наличием обмоток, охватьшающих каждый тороидальный сердечник. Кроме того, уменьшение расстояния между ячейками может привести к одновременному перемагничиванию

25 сердечников двух соседних ячеек магнитным полем постоянного магнита, а это может привести к ошибке в определении координаты подвижного элемента. К недостаткам известного устрой30ства следует отнести сложность конструкции, которая объясняется налич ей большого количества обмоток (чис ло обмоток растет пропорционально величине диапазона измерения) и Недостаточную амплитуду выходных импульсов, вследствие параллельновстречного соединения пар выходных обмоток ячеек относительно выходных зажимов датчика, так как выходные обмотки ячеек,около которых отсутс вует в данный момент подвижный постоянный магнит, шунтируют выход дат чика и импульсы ЭДС, возникающие на выходных обмотках ячейки, у которой находится постоянный магнит, разряжаются через параллельно соединенные выходные обмотки остальных ячеек, которые имеют сопротивление значительно меньше, чем входное сопротивление цифрового блока, к которому подключается датчик. Цель; изобретения - повышение точности. , Поставленная цель достигается тем что в преобразователь перемещения в код, содержащий подвижный постоянный магнит, и тороидальных ферромагнитных сердечников, измерительную обмот ку и источник питания, введена обмот ка подмагничивания, источник питания выполнен в виде источника постоянного тока, постоянный магнит выполнен цилиндрической формы и расположен со рсно с ферромагнитными сердечниками в диаметральной плоскости которых на их внутренней и внешней поверхнос ти выполнены пазы, при этом обмотка подмагничивания расположена в одной паре односторонних внешних и внутрен них пазов каждого сердечника и подключена к источнику питания, измерительная обмотка расположена в другой паре односторонних внешних и внутрен них пазов каждого сердечника, а ось намагничивания постоянного магнита перпендикулярна диаметральной плос:кости пазов. На фиг, 1. изображен преобразователь перемещения в код, общий вид разрез; на фиг. 2-кривая 1.амагничивания ферромагнитного материала сердечников; на фиг. 3 - преобразователь, поперечное сечение, а также маг нитные потоки в сердечниках. Преобразователь перемещения в код содержит п тороидальных ферромагнитных сердечников 1, выполненных из материала с прямоугольной петлей гис терезиса/ которые расположены соосно В диаметральной плоскости сердечников 1 выполнены пазы, в одной паре 2 которых расположена обмотка подмагничивания 3, а в другой паре 4 пазов выходная обмотка 5. Обмотка подмагничивания 3 охватывает перемычки 6 сердечников 1, выходная обмотка 5 охватывает перемычки 7. Обмотка подмагничивания 3 подключена к выходам источника питания 8.. Вполости сердечников I расположен подвижный постоянный магнит 9, намагниченный в плоскости, перпендикулярной плоскости пазов 2 и 4, Устройство работает следующим образом. . Обмотка подмагничивания 3 запитывается постоянным током источника питания 8, ив сердечниках I возникает магнитный поток Фр, (фиг. 3), доводящий перемычки 6 и 7 до состояния магнитного насыщения с индукцией+Ву„ (фиг. 2). При движении постоянного магнита 9-в направлении, указанном стрелкой, в сердечниках 1 поочередно возникает магнитный поток {размагничивания Фр (фиг. 3) , создаваемый постоянным магнитом 9, который перемагничивает перемычку 7 до состояния магнитного насыщения с индукцией - В (фиг. 2). При этом в выходной обмотке считывания 5 наводится импульс ЭДС. При движении постоянного магнита 9 в обратном направлении магнитный поток Фр поочередно исчезает в сердечниках 1 и их перемычки 7 магнитным потоком Ф перемагничиваются до состояния насыщения .с индукцией+В, При этом в выходной обмотке 5 наводится импульс ЭДС с обратным знаком.ТаКИМ образом,при перемещении постоянного магнита 9 в выходной обмотке 5 наводятся импульсы ЭДС, число которых пропорционально пути, пройденному подвижным элементом 9, а знак импульсов определяет направление перемещения.- Такое выполнение преобразователя в значительной степени повышает точность преобразования. Точность преобразователя определяется в основном толщиной ферромагнитных сердечников, которые могут изготавливаться штамповкой из лент ферромагнитного материала с прямоугольной петлей гистерезиса, при этом возможно достижение точности преобразования до 0,001 мм. Кроме того, при применении ферромагнитных материалов с высоким коэффициентом прямоугольности петли гистерезиса, например 60 НП или 68 НМП, коэффициент прямоугольности петли гистерезиса которых достигает 0,96, на выходе преобразователя получаются прямоугольные импульсы с малой величиной длительности фронта и с амплитудой, достаточной для нгщежного срабатывания последующих цифровых устройств без промежуточных форт мирователей импульсов, а определение направления перемещения по знаку импульсов повышает нгшежность срабатывания последующих цифровых устройств при реверсах. Предлагаемое устройстJ3O отличается также простотой конструкции, что способствует повьаиению его надежности.

Формула изобретения

Преобразователь перемещения в код/ содержащий подвижный магнит И тороидгшьных ферромагнитных сердечников, измерительную обмотку и источник питания , отличающийся тем, О что, с целью повьшения точности, в него введена обмотка подмагничивания, источник питания выполнен в виде источника постоянного тока, постоянный магнит выполнен цилиндричео- 15 кой формы и расположен соосно с ферроишгяитными сердечниками, в диамет.ральной плоскости которых на их внутренней и внешней поверхностях выполне ны пазы, при этом обмоткд подмагничивания расположена в одной паре односторонних внешних и внутренних пазов каждого сердечника и подключена к источнику питания, измерительная обмотка расположена в другой паре односторонних внешних и внутренних пазов каждого сердечника, а ось нгмагничивания постоянного магнита перпендикулярна диаметральной плоскости пазов . .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 456209, кл, G 01 Р 13/00, 1973. .

2.Авторское свидетельство СССР 377627, кл. G 01 D 5/22, 1969.