Преобразователь угловых перемещений в электрический сигнал переменного тока Советский патент 1983 года по МПК G01D5/22 

ел ел

со ф со

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано при измерений угловых перемещений чувствительного элемента прибора, например в приборах навигации.

Известен преобразователь угловог перемещения, содаржагаий подвижный короткозамкнутый виток, магнитопровод, несущий обмотки возбуждений, и измерительную обмотку, при этом плоскость короткозамкнутого витка совпадает с осевой -плоскостью вала, на котором он закреплен fl/.

Недрстаток этого преобразователя заключается -в сложности конструкции магнитопровода, в невысокой точности измерения угла при радиальных перемещениях вала (перпендикулярно плоскости короткозамкнутого витка) за счет люфта в подпипниках Кроме того, конструкция цреобразователя нера «ъемная, что н дает возможности использовать его в малогабаритных приборах.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является преобразователь угловых перемшценийв электрический сигнал переменного тока, содержащий первый и второй тороидальные сердечники с зазорами, установленные симметрично относительно оси вращения вала, на тороидальных сердечниках установлены обмотки возбуждения, первый и второй подвижные элементы, установленные в зазорах тороидальных сердечников в ппоскости, перпендикулярной оси вращения вала, и жестко связанные с валом, подвижные элементы выполнены -из двух взаимно перпендикулярных экранов, один из которых расположен в зазоре тороидального сердечника, а другой - рядом с обмоткой возбуждения Г23.

Недост.аток известного преобразователя заключается в погрещности измерения, с,вязанной с зависимостью крутизны преобразования от частоты напряжения возбуждения. Это объясняется применением экранов в качестве подвижных элементов и зависимостью их экранирующих свойств от частоты напряжения возбуждения. Кроме того, крутизна преобразования зависит от исходного положения экранов относительно обмоток возбуждения (в нулевом положении преобразователя). Папример, установка экранов на большем

расстоянии от обмоток возбуждения в процессе сборки или при необходимости увеличить диапазон измеряе ых перемещений приводит к уменьше5 нию крутизны преобразования.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, ,что в преобразователь угловых пере0 мещений в электрический сигнал пере.менного тока, содержащий первый и второй тороидальные сердечники с за- зорами, установленные симметрично относительно оси вращения вала, на то5 роидальных сердечниках устаноалены обмотки возбуждения, первый и второй подвижные элементы, установленные в зазорах тороидальных сердечников в плоскости, перпендикуляр0 ной к оси вращения вала, и жестко связанные с валом, введены третий и четвертый тороидальные сердечники с зазора и измерительные обмотки , которые установлены соответ5 ственно на третьем и четвертом тороидальных сердечниках, а подвижные элементы выполнены в виде короткозамкнутых витков, причем третий и четвертый тороидальные сердечники

0 У новлены параллельно соответственно первому и второму тороидальным сердечникам, короткозамкнутый виток первого подвижного элемента обхватываете первый и проходит через зазор третьего тороидального сердечника, а короткозамкнутый виток второго подвижного элемента обхватывает второй и проходит через зазор четвертого тороидального сердечника.

0 На фиг, 1 схематично представлен ,

предлагаемый преобразователь; на фиг. 2 - разрез А-А на ter, 1.

Преобразователь состоит из двух подвижных элементов, выполненных в

5 виде короткозамкнутых витков 1, расположенных симметрично относительно . оси вращения вала 2 и жестко связан№1х с последним, тороидальных сердечников 3 с обмотками 4 возбужде0 ния тороидальных сердечников 5, на

каждом из которых установлена измерительная обмотка Ь, Сердечники 3 и сердечники 5 обращены друг к другу зазорами, при этом боковые плоскости сердечников 3 и 5 расположены между собой параллельно. Каждый из короткозамкнутых витков 1 обхватывает в области зазора сердечник 3 с обмоткой возбуждения 4 и проходит через зазор тороидального сердечника 5 с измерительной обмоткой 6, Сердечники 3 и 5 закреплены неподвижно на немагнитном основании (не показано). Измерение угловых перемещений производится по направлению, указанному на чертеже стрелкой. Обмотки 4 возбуждения преобразователя соединены между собой последовательно, а из мерительные обмотки 6 - последовательно и встречно по ЭДС (не показано) 4 1 Преобразователь работает следующим образом. Обмотки 4 возбуждения подключены к источнику переменного напряжения. Магнитные потоки, циркулирующие в сердечниках 3, создают в короткозамк нутых витках 1 токи, которые, в свою очередь, создают магнитные потоки в сердечниках 5. Если измеряемое угловое перемещение отсутствует, то короткозамкнутыэ витки 1 занимают одинаковое положение в зазорах сердечников 5 и их магнитные потоки индуктируют в измерительных обмотках 6 равные ЭДС. В этом случае разность ЭДС на вьгходнь х клеммах преобразователя практически равна нулю. При воз никновении измеряемого углового перемещения происходит смещение короткозамкнутых витков I относительно зазоров В сердечниках 5 и соответствующее изменение магнитных потоков и индуктированных ими ЭДС в измерительных обмотках 6, В результате этого на клеммах преобразователя возникает разность ЭДС измерительных обмоток, величина которой пропорциональна угловому пере-, мещению, а фаза определяется направлением перемещения. Если происходит радиальное смещение оси с короткозамкнутыми витками 1 в любом направлении, то разности ЭДС не возникает, так как при этом ко1йотк6замкнутые витки 1 занимают Одинаковые положеНИН относительно зазоров сердечников 5, Использование такого преобразователя позволяет уменьшить не менее чем в 5 раз зависимость крутизны преобразования от частоты напряжения возбуждения, а также уменьшить зависимость крутизны от точности сборки преобразователя или от Диапазона измеряемых угловых перемещений, что позволяет значительно повысить точность преобразования.

А фиг. i

фк Z

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВЫХ ПЕрЕМЕцщний В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий первый и второй тороидальные сердечники с заяорами, установленные симметрично относительно оси вращения вала, на тороидальных сердечниках установлены обмотки возбуждения, первый и второй подвижные элементы, установленные в зазорах тороидальных сер.дечников в плоскости, перпендикулярной к оси вращения вала, и жестко связанные с валом, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности преобразователя, в него введены третий и четвертый тороидальные сердечники с зазорами и измерительные о