Датчик угловых перемещений Советский патент 1986 года по МПК G01B7/30 

f

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля угловых перемещений объектов различного назначения.

Целью изобретения является увеличение точности контроля угловых перемещений объекта. /

На фиг. 1 представлена конструк12

ция датчика угловых перемещений, раз- 10 ротора 4 воздушньй зазор между плоена фиг. 2 - тоже, вид сбоку (пунР з,

ктиром показан исполнения датчика с увеличенным количеством пар полюсов статора),

Датчик угловых перемещений со- держит статор с четырьмя явно вьфа- женными П-образными полюсами 1, на каждом из которых расположена измерительная обмотка 2. На статоре размещена также обмотка 3 возбуждения. Дисковый ротор 4 установлен таким образом, что его плоскость отделена осевым зазором от плоскости, явно вы- раженных полюсов 1 статора и наклонена под углом р( , который может быть выбран в диапазоне О й о 45 . При больших углах о( наклона ротора 4 увеличивается чувствительность, а следовательно, и точность датчика, однако при этом увеличиваются и его осевые размеры.

Обмотка 3 возбуждения охватьшает все полюса 1 статора и может быть выполнена либо в виде одного кольца (фиг. 2), охватывающего один из выступов всех П-образных явно выраженных полюсов 1 одновременно, либо в виде нескольких последовательно соединенных катушек, расположенных на .одном выступе каждого П-о бразного (явно выраженного полюса 1 (не показано) . Измерительные обмотки 2 выполнены в виде катушек, которые расположены на вторых выступах каждого П-об- разного полюса, причем обмотки про- гиволежащих полюсов включены попарно поспедовательно-встречно.

5

костями ротора и каждого из полюсов 1 статора, а следовательно, и ЭДС Е. изменяются согласно математическому выражению

Е. (, )+l, где К - коэффициент пропорциональности, зависящий от угла наклона дискового ротора 4j Ч - угловое перемещение poTo paJ йЧ . - пространственный угол сдвига

полюса статора относительно полюса, принятого за начало

отсчета ().

Таким образом, для датчика с че- 25 тьгрьмя П-образными явно выраженными полюсами (фиг.2) ЙЧ : Q, АЧ 90°.

ill/) ..

20

А.

180

30

35

,., , , и ДЧ. 270. I- л, 1)

Так как измерительные, обмотки 2 противолежащих полюсов 1 включены последовательно -встречно, то на выходных клеммах каждой пары обмоток разностное значение наведенных в них ЭДС (и,,„ ) равно

и,„ 2K-Sin4 ;

выха 2К СозЧ,

что обеспечивает однозначное измерение углового перемещения 4 в диапазоне 0-360°.

Благодаря размещению плоскости дискового ротора под наклоном к пло- ( полюсов статора обеспечивается уменьшение погрешности воспроизведения гармонической зависимости вьпсодного сигнала датчика в функции 5 угла Ч поворота ротора, что повышает точность измерения угловых перемещений объекта, связываемого с валом ротора датчика в процессе измерений.

40

Благодаря размещению плоскости дискового ротора под наклоном к пло ( полюсов статора обеспечивается уменьшение погрешности воспроизведения гармонической зависимости вьпсодного сигнала датчика в функции 5 угла Ч поворота ротора, что повышает точность измерения угловых перемещений объекта, связываемого с валом ротора датчика в процессе измерений.

Датчик работает следующим образом.

На обмотку 3 возбуждения подается напряжение переменного тока, под дей- 50 ствием которого создаются пульсирующие магнитные потоки в магнитопрово- дах П-образных явно выраженных полюсов 1. Каждый из четырех магнитных потоков Я (фиг. 1), пройдя по П-образ-55 держащий статор с явно вьфаженными ному магнитопроводу, замыкается че- полюсами, размещенные на них изме- рез дисковый ротор 4 и два воздуш- рительные обмотки и ротор, отделенных осевых зазора , отделяющих плоо- рый осевым зазором от плоскости поФормула изобретения Датчик угловых перемещений, со6037

кости П-образных полюсов 1 статора и плоскость дискового ротора 4. При этом в каждой из i-измерительных обмоток 2 (например, ) наводится ЭДС , величина которой пропорциональна суммарному воздушному зазору между плоскостью соответствующего полюса 1 и диском 4.

При изменении углового положения

ротора 4 воздушньй зазор между плое

костями ротора и каждого из полюсов 1 статора, а следовательно, и ЭДС Е. изменяются согласно математическому выражению

Е. (, )+l, где К - коэффициент пропорциональности, зависящий от угла на клона дискового ротора 4j Ч - угловое перемещение poTo paJ йЧ . - пространственный угол сдвига

полюса статора относительно полюса, принятого за начало

отсчета ().

Таким образом, для датчика с че- тьгрьмя П-образными явно выраженными полюсами (фиг.2) ЙЧ : Q, АЧ 90°.

ill/) ..

А.

180

,., , , и ДЧ. 270. I- л, 1)

Так как измерительные, обмотки 2 противолежащих полюсов 1 включены последовательно -встречно, то на выходных клеммах каждой пары обмоток разностное значение наведенных в них ЭДС (и,,„ ) равно

и,„ 2K-Sin4 ;

выха 2К СозЧ,

что обеспечивает однозначное измерение углового перемещения 4 в диапазоне 0-360°.

Благодаря размещению плоскости дискового ротора под наклоном к пло- ( полюсов статора обеспечивается уменьшение погрешности воспроизведения гармонической зависимости вьпсодного сигнала датчика в функции угла Ч поворота ротора, что повышает точность измерения угловых перемещений объекта, связываемого с валом ротора датчика в процессе измерений.

держащий статор с явно вьфаженными полюсами, размещенные на них изме- рительные обмотки и ротор, отделенрый осевым зазором от плоскости пожащий статор с явно вьфаженными юсами, размещенные на них изме- ельные обмотки и ротор, отделен осевым зазором от плоскости поФормула изобретения Датчик угловых перемещений, со31226037

люсов статора, отличающий- статора, а ротор выполнен в виде с я тем что, с целью увеличения сплошного диска и установлен под уг- точности, он снабжен обмоткой воз- лом Ы к плоскости поясов статора, буждения, размещенной на полюсах выбранным из условия О с 45 .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть ис - пользовано для контроля угловых перемещений объектов различного назначения. Оно позволяет увеличить точность контроля угловых перемещений объекта путем уменьшения погрешности воспроизведения гармонической зависимости выходного сигнала. Датчик угловых перемещений содержит статор с явно выраженными полюсами, размещенные на них измерительные обмотки и обмотку возб5гждения, а также ротор, отделенньй зазором от плоскости полюсов статора и выполненный в виде сплошного диска, установленного под углом d к плоскости полюсов статора, выбранным из условия О о 45° . В процессе измерения углового положения воздушный зазор между плоскостью ротора и каждого из полюсов статора меняется по тригонометрической зависимости, что приводит к изменению коэффициента трансформации измерительных обмоток, амплитуда наведенных ЭДС в которых несет информацию об угловом положении ротора. 2 ил. i (Л ю to оь о со

Фмг.1

Составитель В. Лузинский Редактор О. Юрковецкая Техред В.Кадар . Корректоре. Шекмар .

Заказ 2109/27 Тираж 670Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4