Устройство для дистанционного определения положения объекта Советский патент 1986 года по МПК G01B7/00 

«

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения положения объектов в установках, изолированных от внешней среды,

Цель изобретения - повышение точности определения положения объектов в установках, изолированных от внешней среды.

На фиг. 1 представлена принципи- альная схема устройства для дистанционного определения положения объекта; на фиг. 2 приведены идеализированные зависимости выходного напря жения обмоток точного отсчета (,j) и обмоток грубого отсчета (UftbuT.o) от перемещения контролируемого объекта.

Устройство содержит герметичную оболочку 1 из немагнитного материа- ла, внутри которой размещен ферромагнитный сердечник 2, связываемьй в процессе измерений с контролируемым объектом 3.

На герметичной оболочке 1 крепитс выполненный из листов электротехнической стали в виде зубчатой планки шихтованный магнитопровод 4, на зубцах которого расположены секционированные обмотки 5 возбуждения, обмот- ки 6 и 7, точного отсчета и обмотки 8 и 9 грубого отсчета.

Число витков в секциях обмотки 8 и 9 грубого отсчета в основной зоне зубцов, расположенных на длине L магнитопровода 4, равной контролируемой длине перемещения объекта, определяется из соотношения

ТГ

, 5iM ---5-(l.vi-l) -01 .

гп р

где Ыц - число витков;

К - номер фазы (к- 1,2, И1 2; К 1,2,3 прии1 3); hi - число фаз;

Р - число периодов изменения сигнала обмотки точного отсчета по длине L магнитопровода; 2-1 - номер зубца магнитопровода

.( Z-h 1,2,...2ипр4.1)| IA/O - начальное число витков; Q - фазовый угол, равньм 90°(при

n 2) и 120 (прии-1 3) . Длина Lс фeppo игнитнoгo сердечника равна L /тр. На крайних зубцах маг- нитопровода, вне основной зоны зубцов располагаются секции обмоток 5 возбуждения, обмоток 6 и 7 точного и. обмо

5

0

5 0

ij

0

0

962

ток 8 и 9 грубог о отсчетов для компенсации краевого э4)фекта.

Устройство работает следующим образом,,

При питании устройства от источника напрях ения переменног о тока (не показан) возбуждаемый секциями обмотки 5 возбуж;;ения в зубцах магнитопровода 4 пульсирующий магнитный поток, направленный встречно в соседних зубцах, наводит ЭДС в секциях обмоток 6 и 7 точного и обмоток 8 и 9 грубого отсчетов. При отсутствии ферромагнитного сердечника 2 в зоне зубцов магнитопровода 4 наводимые ЭДС в секциях обмоток 6 и 7 точного и обмоток 8 и 9 грубого отсчета взаимно компенсируются. Компенсация ЭДС достигается тем, что число секций с одинаковьми числами витков в фазах обмоток 6, 7 точного отсчета и 8, 9 г рубого отсчета выбрано четным, смежные секции обмоток 6 и 7 точного отсчета и полуфазы обмоток 8 и 9 грубого отсчета включены встречно, а секции в полуфазах обмоток 8 и 9 грубого отсчета соединены согласно.

При введении в зону зубцов магнитопровода 4 ферромагнитного сердечника 2 и перемещении его в этой зоне изменяется взаимная индукция мв;еду обмоткой 5 возбуждения и обмотками 6,7 точного и 8,9 грубого отсчетов. В результате компенсация ЭДС секций фаз обмоток 6 и 7 точного отсчета и обмоток 8 и 9 грубого отсчета нарушается и, как следствие, на обмотках точного отсчета образуется двухфазное (tn 2) или трехфазное (hi - 3) многопериодное выходное напряжение, а на обмотках 8 и 9 грубого отсчета двухфазное .(т 2) или трехфазное (т 3) выходное однопо- лупериодное напряжение. Изменение агшлитуд выходного напряжения обмоток точного и грубого отсчетов в функции перемещения ферромагнитного сердечника близко к синусои,це благодаря оптимальному выбору длины ферромагнитного сердечника и определенному выбору числа витков и свя- зей обмоток грубого отсчета. Этим обеспечивается повышение точности определенрш положения объекта, находящегося в герметичной оболочке.

Обеспечиваямая устройством точность определения положения объекта достигает 0,1% при контролируемых перемещениях 1 м и более.

Устройство может быть использовано в качестве линейного сельсина- датчика в дистанционной двухотсчет- ной передаче при работе с сельсином приемником или вращающимся трансформатором. При питании устройства от двух-, трехфазного источника питания на выходе обмоток точного и грубого отсчетов обеспечивается режим фазовращателя с бегущим магнитным полем, а при подключении к этим обмоткам RC-цепей обеспечивается режи фазовращателя с пульсирующим магнитным полем.

Формула изобретения

Устройство для дистанционного определения положения объекта, содержащее неподвижный зубчатый магнито- провод, размещенные на нем секционированную обмотку точного отсчета с одинаковым числом витков в секциях, обмотки грубого отсчета и возбуждения и связываемый в процессе измерения с контролируемым объектом ферромагнитный сердечник, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения положения объектов в установках, изолированных от внешней среды, оно снабжено герметичной оболочкой из немагнитного материала для размещения в ней ферромагнитного сердечника, обмотки грубого отсчета и возбуткде- ния вьшолнены секционированными в 5 В1.ще катушек, надетых на те же зубцы магнитопровода, что и секции обмотки точного отсчета, зубчатый магнито- провод размещен снаружи оболочки и выполнен в виде зубчатой планки,

0 секции обмотки грубого отсчета соединены соответственно согласно в полуфазах, полуфазы соединены между собой встречно, число витков в секциях обмотки грубого отсчета опреде5 лено соотношением

W -WQ sin ;(.

число витков; 0 - номер фазы ( К 1,2 при

2; к 1,2,3 прит 3); т-1 - число фаз ;

Р - число периодов изменения сигнала обмотки точного отсчета 5 по длине L магнитопровода; Z,- номер зубца магнитопрввода

(2 1,2,.,.., 2pm + 1) ; Wo - начальное число витков; б - фазовьм угол, равный 90° 0 при № 2 и 120°при т 3, а длина LC ферромагнитного сердечни,- ка равна Ь /мр .

г чк V- Д Л у j

у t Vr v

фг/л, f

Vst/x. Г. О

бых. т.

T.Q

mir

Составитель Л, Гуськов Редактор И. Рыбченко Техред М.НадьКорректор М. Максимишинец

Заказ 633/46Тираж 671Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг. г

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения положения объектов в установках, изолированных от внешней среды. Устройство позволяет повысить точность измерений за счет оптимизации выбора соотношений размеров ферромагнитного сердечника и магнитопровода, а также оптимизации выбора числа витков обмоток точного и грубого отсчетов. При этом сигнал на выходе обмоток точного и грубого отсчетов оказывается близким по форме к синусоиде. В процессе измерений сердечник, заключенный в герметичную оболочку, связывается с контролируемым объектом. Обмотка возб ждения подключается к источнику напряжения переменного тока. Устройство может быть использовано в качестве линейного сельсина-датчика в дистанционной двухотсчетной передаче при работе с сельсином-приемником или вращающимся трансформатором.При питании устройства от двух-, трехфазного источника питания на выходе обмоток точного и грубого отсчетов обеспечивается режим фазовращателя с бегущим магнитным полем, а при подключении к этим обмоткам RC -цепей обеспечивается режим фазовращателя с пульсирующим магнитным полем. 2 ил. О € (Л ND СЛ СО О5