Преобразователь углового положения вала в фазу Советский патент 1984 года по МПК H03M1/64 G01B7/30 

Изобретение относится к автомати-ке и вычислительной технике и может быть использовано для связи источников информации с цифровым вычислител ным устройством, Известны фазовые преобразователи угловых перемещений, содержащие элек родвигатель, модулятор, гюдвижньй и неподвижный зубчатые магнитопроводы и измерительные обмотки, подключенные к входам измерительной схемы обработки сигналов. Благодаря тому, что в создании выходных сигналов участвуют одновременно все элементы модулятора и магнитол ро до до в , в сигналах происходит усреднение ошибок изготовления, чем и объясняется высокая точность преобразования t J Однако вследствие цикличности пре образования такие устройства не позволяют однозначно измерять углы поворота валов во всем диапазоне. 0Известен также двухотсчетньш фазовый преобразователь углового положения, вала; содержащий корпус, синхронный электродвигатель с блоком дит ния для привода модулятора, измери тельный блок с кварцевым задающим генератором,, соединенный с обмотка-.. ми точного и грубого отсчета с магни топроводами, систему экранирования и модулятор на опорах,снабженный двумя безобмоточными магнитопроводящими зу чаты№1 элементами,установленными в электромагнитном взаимодействии с под вижным и неподвижным зубчатыми венцами и обмотками точного о-тсчета.На модуляторе размещены также два маркерных элемента, установленных во взаимодействии с обмотками грубого отсчета Подвижньй зубчатый венец при этом связан с входным валом, размещенньи на опорахS а ротор электродвигателя установлен на модуляторе 23. Недостатками данного преобразователя являются низкая надежность, обусловленная тем, что одни из обмо ГОК точного и грубого отсчета оказываются подвижными и для подключения их к измерительной схеме требуются гибкие токоподводы, большие габариты и вес из-за нерационального испол зования объема, в основном занятого массивным ротором электродвигателя и статором большого диаметра. Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь углового положения вала в фазу, содержащий зубчатые безобмоточные модуляторы статора и ротора, жестко соединенные с ротором встроенного обращенного электродвигателя, неподвижный зубчатый статор, связанный магнитно через модулятор статора с измерительной обмоткой статора, укреплен- ньш на входном валу зубчатый ротор, связанный магнитно через модулятор , ротора с неподвижной измерительной обмоткой ротора, статор и ротор выполнены с внутренними зубцами, модуляторы статора и ротора выполнены с внешними зубцами и установлены внутри статора и ротора, а измерительные обмотки последних являются выходами преобразователя Г31 Недостатком известного преобразо вателя является малый диапазон однозначного отсчета, ограниченный полюсным делением. Цель изобретения - расширение дна пазона однозначного отсчета преобразователяПоставленная цель достигается тем, что в преобразователь углового положения вала в фазу содержащий зубчатые безобмоточные модуляторы статора и ротора, жестко соединенные с ротором встроенного обращенного электродвигателя, неподвижный зубчатый статор, связанный магнитно через модулятор статора с измерительной обмоткой статора, укрепленны на входном валу зубча- - тый ротор, связанный магнитно через модулятор ротора с неподвижной измерительной обмоткой ротора, статор и ротор выполнены с внутренними зуб- цами, модулятор статора и модулятор ротора вьшолнены с внешними зубцами и установлены внутри статора и ротора,,а измерительные обмотки статора и ротора являются выходами точного отсчета преобразователя, введены маркерный элемент статора и маркерный элемент ротора, выходыкоторых являются выходами грубого отсчета преобразователя. Маркерный элемент ротора выполнен в виде неподвижного укрепленного на корпусе кольцевого магниторовода с канавкой, в которую улоена кольцевая обмотка, на модуляторе установлен постоянный магнит, на немагнитном стакане ротора угтановлены ферромагнитные вставки, связанные магнитно с постоянным магнитом и неподвижным кольцевым магнитопроводом. На чертеже схематично изображен преобразователь На контролируемом входном валу 1 укреплен немагнитный стакан 2 ротора, несущий подвижный зубчатый ротор 3. Безобмоточный магнитопроводящий зубчатьй модулятор 4 ротора соед нен с ротором 5 встроенного модулирующего синхронного двигателя, напри мер гистерезисного, вьтолненного обращенным и содержащего статор 6, зак репленный на полой ступице 7 корпуса 8. Кольцевой постоянный магнит 9 с осевой намагниченностью установлен либо на корпусе 8, если корпус выпол нен из немагнитного материала, либо на зубчатом модуляторе 4 ротора. Б этом случае корпус 8 выполнен из маг нитопроводящего материала и выполняет роль экрана. При немагнитном корпусе 8 постоянный магнит 9 вместе с дисками 10 и 11, подвижным зубчаты ротором 3 и зубчатым модулятором 4 ротора образуют магнитную цепь вокруг кольцевой неподвижной измери- тельной обмотки 12 ротора. Другая измерительная обмотка 13 статора окружена магнитопроводом, состоящим из кольцевого постоянного магнита 14 с осевой намагниченностью диска 15, неподвижного зубчатого ста тора 16 и второго безобмоточного зуб чатого модулятора 17 статора. На статоре 16 и модуляторе 17 статора нарезано столько же зубцов, как и на роторе 3 и модуляторе 4 ротора. Ротор 5 электродвигателя укреплен на стакане 18, на внешней поверхности которого размещены безобмоточные модулятор 4 ротора, модулятор 17 статора и постоянные магниты 19 с осево намагниченностью маркерных элементов статора и ротора. На корпусе 8 преобразователя закреплены П-образный магнитопровод 20 с сосредоточенной обмоткой 21 маркерного элемента статора и кольцевой магнитопровод 22 П-образного сечения с кольцевой обмоткой 23 маркерного элемента ротора. На стакане 2 закреплены две фер« ромагнитные вставки 24, расположенные напротив выступов магнитопровода 22 и зубцов модулятора 4 ротрр 10 3.f Обмотки 12 и 3 могут быть подключены к блоку 25 точного отсчета измерительного блока 26, а обмотки 21 и 23 - к блоку 24 грубого отсчета, Обмотки 12 и 13 закреплены на корпусе 8 преобразователя неподвижно. Для исключения паразитных электромагнитньпс связей между поля№1 рассеяния двигателя и магнитных- цепей преобразователя на стакане 18 имеются электропроводные немагнитные 27 и магнитные 2В экранирующие слои, охватывающие рото.р 5 электродвигателя. Один из крайних немагнитных слоев 27 обращен к ротору 5, а другой - к безобмоточным модуляторам 4 и 17 и к постоянным магнитам 19. Это предотвращает паразитную амплитудную модуляцию сигналов на выходах измерительного блока 26, которая может, привести к погрешностям как в блоке 25 точного, так и в блоке 24 грубого отсчета. Для исключения влияния нестабильности частоты кварцевого генератора 29 на цену младшего разряда выходного кода.измерительного блока 26 частота напряжения на вькодах блока 30 питания электродвигателя задается кварцевым генератором 29 измерительного блока 26. Для экранировки преобразователя от внешних полей корпус 8 может быть выполнен из магнитомягкого материала. При вращении двигателя, а следовательно, и зубчатого модулятора 4 ротора .происходит модуляция магнитного потока и на обмотке 12 индуктируется ЭДС, частота которой прямо пропорциональна числу зубцов z ротора 3, модулятора 4 ротора и ско-. рости п.вращения последнего: f n«z. Поворот входного вала 1 с подвижным ротором 3 приводит к изменению фазы в этой ЭДС на величину 2jf при повороте на i/z часть оборота. .При вращении ротора 5 двигателя и зубчатого модулятора 17 статора в обмотке 13 возникает ЭДС этой же частоты f,4TO и в обмотке 12, с постоянпой и не зависящей от поворота вала 1 фазой. При вращении ротора 5 двигателя и постоянных магнитов 19 в обмот- ке 21 за каждый оборот возникает один короткий импульс ЭДС, фаза которого постоянна. В обмотке 23 при этом также возникают короткие импул сы ЭДС, следующие с частотой вращения магнита 19, однако сдвинутые относительно импульсов обмотки 21 на угол, равньм углу поворота контролируемого вала I, так как фаза этих импульсов определяется моментом совмещения плоскости вставок 24, поворачивающихся вместе с контролируемым валом 1, с плоскостью вращаю34щегося магнита 19 (на чертеже приведен момент, когда магниты 19 оказались совмещенными соответственно с вставками 24 и магнитопроводом 20). Введение маркерных элементов ротора и статора расширяет диапазон однозначного отсчета угла с ZF/z до 2Л, а выполнение маркерного,.элемента ротора с неподвижной кольцевой обмоткой- овышает его надежность.

1.ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ ВАЛА В ФАЗУ, содержащий зубчатые безобмоточные модуляторы статора и ротора, жестко соединенные с ротором встроенного обращенного электродвигателя, неподвижный зубчатый статор, связанный магнитно через модулятор статора с измерительной обмоткой статора, укрепленный на входном валу зубчатый ротор, связанный магнитно через модулятор ротора с неподвижной измерительной обмоткой ротора, статор и ротор выполнены с внутренними зубцами, модулятор статора и модулятор ротора выполнены с внешними зубцами .и установлены внутри статора и ротора, измерительные обмотки статора и ротора являются-выходами точного отсчета преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона однозначного отсчета, в него введены маркерный элемент статора и маркерный элемент ротора, выходы которых являются выходами грубого отсчета преобразователя. 2. Преобразователь по п. 1, (Я отличающийся тем, что, с целью повышения его надежности,, маркерный элемент ротора выполнен в В1зде неподвижного укрепленного на. корпусе кольцевого магнитопровода с канавкой, в которую уложена кольцевая обмотка, на модуляторе устасо новлен постоянный.магнит,а на немаг-нитном стакане ротора установлены to ферромагнитные вставки, связанные о магнитно с постоянным магнитом и со неподвижным кольцевым магнитопроводом.

9 W 19271718