Датчик перемещений Советский патент 1983 года по МПК G01B7/00 

ко

F

КХ)

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в индукционных датчиках перемещений с печатными обмотками, применяемых например, для измерения перемещений подвижных узлов станков, мащин и приборов.

Известны датчики перемещений типа индуктосин, содержащие два относительно подвижных элемента, на одном из которых размещена непрерывная обмотка, выполненная в виде шкалы, с щагом Т, а на другом - пространственно смещенные секционированные синусно-косинусные обмотки 1.

Недостатком таких датчиков является погрешность, обусловленная наличием низщих гармоник, кратных шагу расположения секций синусной и косинусной обмоток.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является датчик перемещений, содержащий два относительно подвижных элемента, на одном из которых размещена непрерывная обмотка, выполненная в виде шкалы с шагом Т, а на другом - чередующиеся между собой секции двух пространственно смещенных на величину Т/4 синусной и косинусной обмоток, выполненные в виде лежащих в одном слое двух проводников с разным направлением токов в них и соединительного проводника.

В этом датчике каждая секция синусной или косинусной обмоток состоит из двух проводников, расположенных в одном слое перпендикулярно направлению перемещения и соединенных с помощью соединительного проводника, расположенного в том же слое.

Это ограничивает величину возможного расстояния между проводниками секции значением (- - Ь), где b - ширина проводника, из-за необходимости размещения секции другой обмотки, смещенной на величину Т/4 2.

Недостаткми такого датчика являются малый уровень полезного сигнала и неполная компенсация высших гармонических составляющих вследствие указанного ограничения расстояния между двумя ближайшими проводниками с разным направлением токов в каждой секции.

Целью изобретения является увеличение полезного сигнала и уменьшение погрешности датчика от влияния высших пространственных гармоник.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике перемещений, содержащем два относительно подвижных элемента, на одном из которых размещена непрерывная обмотка, выполненная в виде шкалы с шагом Т, а на другом - чередующиеся между собой секции двух пространственно смещенных синусной и косинусной обмоток, выполненные в виде лежащих в одном слое двух проводников с разным направлением токов в них и соединительного проводника, расстояние S между проводниками каждой

секции обмоток выбрано из условия 5- -f + - b, где b - ширина проводников, а соединительный проводник каждой секции состоит из двух частей, расположенных в разных слоях.

На фиг. 1 представлен вариант датчика перемещений в линейном исполнении; на фиг. 2 - фрагмент выполнения соединительных частей обмоток.

Датчик перемещений содержит непре0 рывную обмотку 1, расположенную на одном из подвижных элементов датчика, а также синусную 2 и косинусную 3 обмотки, расположенные на другом элементе датчика.

Секции непрерывной обмотки 1 расположены с шагом Т, а секции синусной и косинусной обмоток, каждая из которых состоит из двух проводников 4 и 5, соответственно, чередуются между собой и размещены на расстоянии Т/4.

Соединительные проводники, связывающие электрические проводники 4-4 или 0 5-5 соответственно, выполнены с помощью двухслойной печати (фиг. 2) и состоят из двух частей), одна из которых, например часть 6 расположена в одном слое, а часть 7 расположена в другом слое.

Аналогично может быть выполнен датчик и в круговом исполнении.

Датчик перемещений работает следующим образом.

К непрерывной обмотке 1 подводится напряжение синусоидальной формы. При взаимном перемещении обмотки 1 относительно синусной 2 и косинусной 3 обмоток в них наводится ЭДС, амплитуда которой пропорциональна величине перемещения.

В датчике перемещений при указанном исполнении синусной 2 и косинусной 3 обмоток взаимная индуктивность Mt2. обмоток 1 и 2 может быть определена формулой

2х.

М, 2 -S А« sin п(1)

П 1,3,5

где А„ Сп sin sin Д sin - амплитуда п-й гармоники взаимоиндукции М)2;

т - шаг непрерывной обмотки 1; а - ширина проводников обмотки 1; Ь ширина проводников обмоток 2

и 3;

S -расстояние между ближайшими проводниками с разным направлением токов секции; X - перемещение; Сп -конструктивный коэффициент. Взаимная индуктивность обмоток 1 и 3 определяется аналогично.

Из формулы (1) следует, что коэффициент sin-S описывает особенности представленной конструкции. Очевидно, что для устранения высших пространственных гармоник, например 3, 5, 7 и т. д., достаточно выбрать расстояние S равным -у , . -г и т. д. Так что с yieTOM ширины проводников эта величина определяется пределами Т/( -f b T/2-b. При этом амплитуда первой

гармоники Aj за счет указанного коэффициента также имеет большую величину по сравнению с датчиком перемещений, в котором соединительный проводник расположен в одном слое с проводниками секции, так как в нем S Т/4.

Благодаря указанному выполнению синусной и косинусной обмоток данного датчика внутри каждой секции любой из этих обмоток расположены два проводника, принадлежащие разным секциям другой обмотки с одинаковым направлением токов в

них, вследствие чего в выходном сигнале отсутствуют субгармонические составляю щие по перемещению. Варьируя расстояние между проводниками каждой секции, устраняют различные высщие гармонические составляющие по перемещению при одновременном отсутствии субгармонических составляющих.

В результате этого уменьшается погрешность датчика перемещений от влияния высщих пространственных гармоник и увеличивается амплитуда полезного сигнала.

ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий два относительно подвижных элемента, на одном из которых размещена непрерывная обмотка, выполненная в виде щкалы с щагом Т, а на другом - чередующиеся между собой секции двух пространственно смещенных синусной и косинусной обмоток, выполненные в.виде лежащих в одном слое двух проводников с разным направлением токов в них и соединительного проводника, отличающийся тем, что, с целью увеличения полезного сигнала и уменьщения погрещности датчика от влияния высших пространственных гармоник, расстояние S между проводниками каждой секции обмоток выбрано из условия 4--f Ь S - -Ь, где b - щирина проводников, а соединительный проводник каждой секции состоит из двух частей, расположенных в разных слоях.

Ф14г2