Преобразователь линейного перемещения в электрический сигнал Советский патент 1983 года по МПК G01B7/00 G01D5/22 

Изобретение относится к системам автоматического контроля и преобразо вания перемещений, а именно к преобразователям линейного перемещения в электрический сигнал. Известен магнитомодуляционный преобразователь перемещений, содержа щий магнитную систему, выполненную в виде двух зубчатых концентричных колец из постоянных магнитов с одинаковым числом зубцов треугольного профиля, причем вершины зубцов обоих колец расположены один против другого, и магниторезистор, помещенный в зазоре между зубчатыми кольцами Т. Недостаток этого преобразователя состоит в том, что выходной сигнал зависит от эксплуатационных факторов, что снижает точность измерения. Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь линейного перемещения, содержащий магнитную систему из П-образного магнита, один из полюсов которого снабжен магнитопроводом с зубцами, и зубчатый подаижный магнитопровод, причем в зазо ре между подвижным и неподвижным маг нитопроводами расположены магниточувствительные элементы С2. Недостатком этого преобразователя является чувствительность его к воздействию эксплуатационных факторов, в частности изменения температуры, п тающего напряжения и т.п. Эти воздей ствия изменяют крутизну преобразования что снижает точность и надежность из мерения и ограничивает метрологические показатели. Цель изобретения - повышение точности преобразователя линейного перемещения. Поставленная цель достигается тем что в преобразователе линейного перемещения в электрический сигнал, содержащий П-образный магнит, один полюс которого снабжен неподвижным магнитопроводом, подвижный магнитопровод, расположенный под неподвижным, в зазоре между подвижным и неподвижным магнитопроводами на диэлектрической пластине расположены магниточувствительнык элементы,на внутренних поверхностях подвижного и неподвижного магнитопровдов выполнены зубцы,на подвижном и неподвижном магнитопроводах расположены под углом 2 f друг к друг мЭгниточувствительные элементы, распо ложенные в зазоре между подвижным и неподвижным магнитопроводами. размеще ны с интервалом, равным Д (hCt) V)/8, где h - шаг .зубцов. i - На фиг. 1 изображена конструкция преобразователя; на фиг. 2 - зубцоваячасть зазора; на фиг. 3 электрическая схема преобразователя; на фиг. диаграммы изменения сопротивления магниточувствительных элементов и выходных напряжений с преобразователя от перемещения. Преобразователь состоит из П-образного магнита 1 (,фиг. 1) заканчивающимся неподвижным зубчатым магнитопроводом 2, установленным над подвижным зубчатым магнйтопроводом 3. В зазоре меж-, ду магнитопроводами 2 и 3 установлена диэлектрическая пластина k с укрепленными в ней вдоль напряжения перемещения магниточувствительными элементами МЧЭ (фиг. 2) из германиевого микропровода. Зубцы магнитопроводов 2 и 3 наклонены навстречу друг другу на одинаковый угол if относительно нормали к перемещению в зубцовом зазоре. Интервал между МЧЭ Д (h- )/8, где h - шаг зубцов. Электрически один конец первого МЧЭ 5 (.фиг. 3) подсоединен к одному из концов третьего магниточувствительного элемента 7, соединены также одинконец - МЧЭ 6 с одним из концов элемента 8. Несоединенные с МЧЭ 5 и 6 концы подсоединены к источнику отрицательного опорного напряжения, а МЧЭ 7 и 8 - к источнику положительного опорного напряжения. Выходной сигнал снимается с точки соединения МЧЭ между собой. Преобразователь работает следующим образом. Магнит 1 создает магнитное поле в магнитной цепи, состоящей из магнита 1, магнитопроводов 2 и 3, зазора между магнитопроводами и зазора между мa нитbм 1 и магнйтопроводом 3. Так как магнитная проницаемость материала магнитопроводов высокая, а зазор между магнитом 1 и магнйтопроводом 3 значительно меньше зазора между магнитопроводами 2 и 3, то основное влияние на магнитный поток оказывает зазор между магнитопроводами 2 и 3. В этом зазоре формируются зоны повышенной проводимости ( на фиг. 2 они заштрихованы). Эти зоны соответствуют положению зубца неподвижного магнитопровода 2 над зубцами подвижного магнитопровода 3Магнитный поток, в этой зоне максимален. Пренебрегая влиянием потока с боковых граней зубцов магнитопроводов, можно считать, что магнитный поток, пронизывающий МЧЭ, пропорционален участку пересечения его с зоной повышенной проводимости. При перемещений магнитопровода J площадь этого участка из : няется, что приводит к изменению магнитного потока через МЧЭ, что в свою очередь вызывает изменение сопротивления МЧЭ. Закон изменения сопротивлений МЧЭ от перемещения магнитопровода 3 показан на фиг. 3. Изменение сопротив1014 лений МЧЭ преобразуется в напряжение с помощью источника двухполярного опорного напряжения (фиг. 3 и делителей этого напряжения на магнито- чувствительных элементах . Закон i изменения, напряжения от перемещения (фиг. k ) подобен закину изменения сигналов с линейных индуктосинов и вращающихся трансформатцров, но не требует детектирования при амплитудном методе обработки сигнала |что значительно повышает быстродействие обработки и упрощает схену элект-4 ронного блока.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ, содержащий П-образный магнит, один полюс которого снабжен неподвижным, магнитопррводом, подвижный магнитопровод, расположенный под неподвижным, в зазоре между подвижным и не-, подвижным магнитопроводами на диэлектрической пластине расположены магниточувствительные элементы, на внутренних поверхностях подвижного и неподвижного магнитопроводов выполнены зубцы, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точ ности преобразователя, ё нем зубцы на подвижном и неподвижном магнитопроводах расположены под углом 24 друг к другу, магниточувствительные ,элементы, расположенные в зазоре меж ду подвижным и неподвижным магнитопроводами, размещены с интервалом, равным Д (h- ctg4)/8, где h - шаг (Л зубцов. о IN9 Си Си Cxi СЯ Ld Ld Ud Фиг.1

4-f

/|

г

(/1

и.

fut.4